วันพุธที่ 22 กรกฎาคม พ.ศ. 2558

Transmission line หรือสายส่งหรือสายนำสัญญาณ

เป็นอุปกรณ์ประเภทที่เป็นตัวนำและถ่ายทอดสัญญาณไปสู่อุปกรณ์ปลายทาง แต่ในทางด้านวิทยุสมัครเล่นของเรา จะใช้สายนำสัญญาณ เป็นตัวกลางนำสัญญาณความถี่วิทยุจากตัวเครื่องรับส่ง ไปสู่สายอากาศ และนำสัญญาณจากสายอากาศมาสู่เครื่องรับส่ง และจะต้องมีการสูญเสียกำลังงานในตัวสายให้น้อยที่สุดด้วยจึงจะเรียกได้ว่าสายส่งมีประสิทธิภาพ เห็นอย่างงี้แล้วแสดงว่าสายนำสัญญาณต้องมีความสำคัญในส่วนของกำลังงานและประสิทธิภาพการรับส่งด้วยอย่างแน่นอน

สายนำสัญญาณสามารถแบ่งได้หลายขนิดตามคุณสมบัติ หรือ วัสดุ ซึ่งบอแบ่งออกได้ใหญ่ๆ 2 ชนิด คือ
1.สายนำสัญญาณแบบบาลานซ์ balanc เป็นสายนำสัญญาณประเภทที่มีตัวนำสองเส้นวางคู่ขนานกันไป โดยที่มีฉนวน หรือ ไดอิเล็กทริกเป็นตัวขั้นกลาง สัญญาณในตัวนำทั้งสองจะมีค่ากระแสเท่ากันทั้ง 2 เส้น แต่มีเฟสต่างกัน 180 องศาและไม่มีส่วนใดต่อลงกราวน์ของระบบ ส่วนใหญ่ที่เราเห็นและมักคุ้นเคยกัน ก็คือสายนำสัญญาณชนิดแบน 300 โอมห์ ที่นิยมใช้ติดตั้งกับระบบโทรทัศน์ สายนำสัญญาณประเภทนี้มีการรบกวนจากสัญญาณอื่นได้ง่าย เพราะไม่มีส่วนในการห่อหุ้มที่เป็นส่วนป้องการการรบกวน หรือการแพร่กระจายคลื่นออก

ค่าอิมพิแดนซ์ประจำสายหาได้จาก ZO = 276 log 2D/R
D = ระยะห่างระหว่างตัวนำทั้งสอง
R = รัศมีของเส้นลวดตัวนำ

2.สายนำสัญญาณแบบอันบาลานซ์ เป็นสายนำสัญญาณที่เป็นส่วนของ สัญญาณ และส่วนของกราวด์ ที่พบเห็นและเกี่ยวข้องกับวิทยุสมัครเล่นก็คือ สายโคแอคเชียล คือสายนำสัญญาณ ที่เป็นตัวนำอยู่ตรงกลาง และมีส่วนของชีลด์เป็นตัวนำห่อหุ้มอยู่ในลักษณะทรงกระบอก โดยมีฉนวนหรือไดอิเล็กทริก ระหว่างกลางตัวนำทั้งสอง คุณสมบัติของสายนำสัญญาณประเภทนี้ คือ ในส่วนของ ชีลด์สามารถป้องกันสัญญาณรบกวนที่จะเข้ารบกวนในส่วนสัญญาณได้ และสามารถป้องกันการแพร่กระจายคลื่นที่เล็ดลอดออกมาจากสายนำสัญญาณได้

ค่าอิมพิแดนซ์ประจำสายหาได้จาก ZO = 138 log D/d
D = เส้นผ่านศูนย์กลางของชีลด์
d= เส้นผ่านศูนย์กลางของลวดตัวนำใน

ข้อพิจราณาการเลือกใช้สาย
1. การสูญเสีบในสายภายในสายต่ำถือว่ามีคุณภาพดี มีข้อสังเกตุว่าถาใช้โฟมเป็นไดอิเล็กทริกจะลดการสุญเสียได้มาก
2. การโค้งงอในสาย ในงานที่ถูกโค้งงอบ่อยเราควรใช้สายที่มีลวดตัวนำตรงกลางจะนวนหลายเส้นจะได้ไม่ขาดเร็วเกินไป
3. สายชีลด์ ป้องกันไม่ให้เกิดสัญญาณรบกวน

เจาะลึกสายนำสัญญาณที่เกี่ยวข้องกับนักวิทยุสมัครเล่น
สายนำสัญษณที่ใช้กับนักวิทยุสมัครเป็นสายนำสัญญาณชนิด โคแอ็กเชียล คือ สายนำสัญญาณ ที่เป็นตัวนำอยู่ตรงกลาง และมีส่วนของชีลด์เป็นตัวนำห่อหุ้มอยู่ในลักษณะทรงกระบอก โดยมีฉนวนหรือไดอิเล็กทริก ระหว่างกลางตัวนำทั้งสอง คุณสมบัติของสายนำสัญญาณประเภทนี้ คือ ในส่วนของ ชีลด์สามารถป้องกันสัญญาณรบกวนที่จะเข้ารบกวนในส่วนสัญญาณได้ และสามารถป้องกันการแพร่กระจายคลื่นที่เล็ดลอดออกมาจากสายนำสัญญาณได้ ซึ่งคุณสมบัติต่างๆของสายนำสัญญาณประเภท

ส่วนประกอบของสายโคแอกเชียล
1.ส่วนฉนวนชั้นนอกสุด เป็นส่วนที่ใช้ห่อหุ่มสายเพื่อป้องกันการถูกกระแทก ฉีกขาด ของสายภายใน
2. ส่วนชีลด์ เป็นโลหะ อาจเป็นแผ่นหรือใช้การถักให้เป็นแผง ห่อหุ้มอยู่ชั้นนอก ทำหน้าที่ป้องกันสัญญาณรบกวน และป้องกันการแพร่กระจายคลื่นของสัญญาณออกมาภายนอก
3.ส่วนไดอิเล็กทริก เป็นตัวขั้นกลางระหว่างส่วนของ อินเนอร์ และ ชีลด์ ฉนวนนนี้มีความสัมคัญในส่วนของการลดทอนสัญญาณด้วย มักเป็น โพลิเอธิลีน(PE) หรือโฟม
4.ส่วนนำสัญญาณ หรืออินเนอร์ เป็นตัวนำอยู่ภายในสุด ทำหน้าที่นำสัญญาณจาก อุปกรณ์ต้นทางไปยังปลายทาง

มาตรฐานต่างๆของสายนำสัญญาณที่ใช้โดยทั่วไป แบ่งออกได้ 2 มาตรฐาน คือ
1. มาตรฐานอเมริกัน คือ รหัส RG - xxx A/U
RG ย่อมาจาก Radio Guide หมายถึงสายนำสัญญาณ
xxx คือ ตัวเลขแสดงเบอร์ของสายโคแอคเชียล เช่น 58 , 8 , 59 , 213 เป็นต้น
A หมายถึง ตัวอักษรแสดงคุณสมบัติที่เปลี่ยนแปลงไป เช่น A , B , C
U หมายถึง Utulity หรือ Universal หมายถึงใช้งานทั่วไป
2. มาตรฐานประเทศญี่ปุ่น คือ รหัส xx - xx เช่น 3D - FB
3,5,10,12 หมายถึง ตัวเลขแสดงเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของสารไดอิเล็กทริก
D หรือ C โดย D หมายถึงอิมพิแดนซ์ 50 โอห์ม และ C หมายถึง 75 โอห์ม
F หรือ 2 โดย F หมายถึง สารไดอิเล็กทริกเป็น โฟม และ 2 สารไดอิเล็กทริกเป็น โพลิเอธิลีน
ตัวสุดท้าย B หมายถึง ชีลด์ทองแดง + ชีลด์อะลูมิเนียม + PVC
E หมายถึง ชีลด์ทองแดง + PE
L หมายถึง ชีลด์อะลูมิเนียม +PVC
N หมายถึง ชีลด์ทองแดง + ไนล่อนถัก
V หมายถึง ชีลด์ทองแดง + PVC
W หมายถึง ชีลด์ทองแดง 2 ชั้น + PVC

ตารางแสดงคุณสมบัติของสายนำสัญญาณ ที่นักวิทยุสมัครเล่นนิยมใช้


เบอร์ของสาย
อิมพิแดนซ์
ตัวคูณความเร็ว
อัตราการสุญเสีย (dB) ที่ความยาว 100 เมตร ความถี่ 145 MHZ
RG-8/U
52
0.66
8.8
RG-8/U โฟม
50
0.78
7.4
RG-8A/U
52
0.66
8.8
RG-11/U
75
0.66
9.0
RG-11/U โฟม
75
0.78
5.6
RG-11A/U
75
0.66
9.0
RG-58/U
53.5
0.66
18.6
RG-58A/U
50
0.66
19.9
RG-58A/U โฟม
50
0.78
17.8
RG-59/U
73
0.66
13.6
RG-59/U โฟม
75
0.78
10.4
RG-59B/U
75
0.66
13.6
RG-174/U
50
0.66
34.3
RG-213/U
50
0.66
8.8
RG-214/U
50
0.66
8.8
RG-218/U
50
0.66
3.9
3D-LFV
50
0.78
15.4
5D-FB
50
0.79
7.8
8D-FB
50
0.79
5.0
10D-FB
50
0.79
3.8
12D-FB
50
0.79
3.2
Haliax แบบโฟม 3/8 นิ้ว
50
0.88
4.1
Haliax แบบโฟม 1/2 นิ้ว
50
0.88
3.1
 
ตัวอย่างแสดงการคำนวน เกี่ยวกับการสูญเสีย
ใช้สาย RG-8A/U ยาว 30 เมตร จะมีค่าการสูญเสียภายในสายนำสัญญาณเท่าไร



เบอร์ของสาย
อิมพิแดนซ์
ตัวคูณความเร็ว
อัตราการสุญเสีย (dB) ที่ความยาว 100 เมตร ความถี่ 145 MHZ
RG-8A/U
52
0.66
8.8

จาก การสูญเสียที่ 100 เมตร สูญเสีย 8.8 dB
ดังนั้นที่ 30 เมตร สุญเสีย = (30/100) x 8.8 = 2.64 dB
และหาก ใช้เครื่องรับส่ง กำลัง 5 วัตต์ จะไปออกที่ปลายสายนำสัญญาณ เท่าใด
จาก dB ที่สูญเสีย = 10 log (Po/Pi) ; Po คือกำลังส่งที่ปลายสาย , Pi คือ กำลัง ที่ส่งเข้าไปในสาย
-2.64dB = 10 log (Po/5)
(Po/5) = 10(-2.64/10)
(Po/5) = 0.5445
Po = 0.5445 x 5 = 2.72 วัตต์

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น