คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต้องทำงานร่วมกับวงจรซึ่งมิได้มีขนาดเล็กกว่ามันมากมายนักสิ่งแปลก ๆ ก็อาจเกิดขึ้นได้ขณะที่ความถี่
เพิ่มสูงขึ้น ถึงช่วง "ไมโครเวฟ"คือสูงกว่าล้านล้านเฮิรตซ์ (หน่วยของความพี่) ความยาวคลื่นจะใกล้เคียงกับขนาดของแผงวงจรและ
ความคิดเรื่องวงจรที่ว่าง่ายก็เริ่มเลือนหายไปตัวนำไฟฟ้าเริ่มทำงานผิดจังหวะกับคลื่นที่ต่อเนื่องกันดังนั้นความต่างศักย์และกระแสจึง
ไม่อาจเพิ่มขึ้นได้อย่างที่คาดไว้ส่วนประกอบที่ปกติถูกกระทำ(passive components)มีพฤติกรรมผิดเพี้ยนไปเป็นต้นว่าตัวต้าน
ทานกลับกลายไปเป็นตัวเหนี่ยวนำและตัวเหนี่ยวนำกลายเป็นตัวเก็บประจส่วนประกอบที่ทำงาน(active components)ก็หยุดทำหน้าที่
ด้วยอิเล็กทรอนิกส์ที่ความถี่นี้เกือบจะเป็นคนละเรื่องกับที่ผ่านมาส่วนประกอบและวงจรที่จะใช้ต้องลดขนาดลงหรือโดยการกำหนดแนว
การเคลื่อนของคลื่นหรือต้องทำทั้งสองอย่างแม้แต่อิเล็กตรอนก็ยังไม่ว่องไวพอสำหรับไมโครเวฟดังนั้นจึงต้องใช้สารกึ่งตัวนำชนิด
พิเศษในเครื่องขยายคลื่นไมโครเวฟนี่เป็นเหตุผลที่ต้องควบคุมคลื่นไมโครเวฟคลื่นไมโครเวฟนำข้อมูลไปได้มากทั้งยังรักษาทิศทางการ
เคลื่อนที่ในแนวตรงซึ่งเป็นประโยชน์ในการเชื่อมต่อระหว่างเมืองได้ ส่วนที่ต่างจากคลื่นยาวทั่วไปก็คือคลื่นไมโครเวฟทะลุผ่าน
บรรยากาศชั้นนอกของโลกได้ทำให้มีการสื่อสารผ่านอวกาศได้


 
ภาพเรดาร์ของท่าอากาศยาน เรดาร์ทำงานอย่างไร
  เครื่องแมกนีตรอนของแรนดัลล์และบูต WAAF กับการกำหนดเส้นทางบิน
โทรทัศน์ดาวเทียม    สถานีทวนสัญญาณไมโครเวฟ
เครื่องไคลส์ตรอนกำลังสูง จานรับทีวีทำงานอย่างไร

ผู้เขียน : รศ. ยุทธ อัครมาส
เรียบเรียงจาก : หนังสืออิเลกทรอนิกส์ หน้าที่ 40




ภาพเรดาร์ของท่าอากาศยาน
นี่คือภาพท่าอากาศยานฮีทโรว์ในลอนดอนที่เห็นอยู่กลางจอเรดาณ์ขณะที่ความถี่ของ
ของคลื่นวิทยุเพิ่มขึ้นความยาวคลื่นกลับลดลงและเริ่มมีพฤติกรรมคล้ายแสงยิ่งขึ้น
 ด้วยความยาวคลื่นเพียงแค่มิลลิเมตรเท่านั้นเรดาร์ก็ยังเก็บรายละเอียดของเครื่อง
บินและอาคารได้ ลำแสงกระจายที่ขอบทำให้ภาพรอบนอกไม่ค่อยชัด


 

 



เรดาร์ทำงานอย่างไร
สายอากาศที่หมุนได้รอบตัวของเรดาร์ส่งพัลส์สั้น ๆ ของคลื่นวิทยุสลับกับรับ
สัญญาณที่สะท้อนกลับของมันหลังจากปล่อยพัลส์ออกไปแต่ละครั้งจุดบนจอภาพ
จะกราดจากศูนย์กลางไปยังขอบด้วยมุมที่สัมพันธ์กับมุมของสายอากาศสัญญาณ
สะท้อนกลับจากวัตถุที่อยู่ใกล้จะกลับมาก่อนจึงจึงปรากฎอยู่ใกล้ศูนย์กลางของ
จอภาพ


 

 



เครื่องแมกนีตรอนของแรนดัลล์และบูต
ไมโครเวฟกำลังสูงทำให้ภาพของวัตถุที่อยู่ใกล้เห็นชัดเจนบนจอเรดาร์
นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษชื่อจอห์น แรนดัลล์ (ค.ศ. 1905-1984)  และแฮร์รี่
บูต (ค.ศ. 1917-1983) แห่งมหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮมประเทศอังกฤษ
ได้ร่วมกันสร้างเครื่องแมกนีตรอนต้นแบบขึ้นในปี ค.ศ. 1940 โดยใช้เศษ
วัสดุจากห้องปฏิบัติการเครื่องแมกนีตรอนทำให้อิเล็กตรอนหมุนวนไปรอบๆ
ภายใต้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าแรงสูงและให้กำเนิดคลื่นที่มีความยาวคลื่น 10
เซนติเมตร (4 นิ้ว) ด้วยกำลัง40 วัตต์เครื่องนี้นับว่าเป็นต้นแบบของ
เครื่องแมกนีตรอนที่ให้กำเนิด คลื่นในเตาอบไมโครเวฟ


 

 



WAAF กับการกำหนดเส้นทางบิน
เรดาร์ใช้ในการตรวจหาวัตถุและประมาณระยะห่างโดยการยิงคลื่นวิทยุความถี่สูงไปยังวัตถุ
และจับเวลาที่คลื่นสะท้อนกลับมาได้มีการพัฒนาเรดาร์มานับตั้งแต่ทศวรรษ 1930 แล้ว
สมาชิกของหน่วยสตรีสนับสนุนกองทัพอากาศ(Women's Auxiliary Air Force, WAAF)
กำลัง กำหนดเป้าหมายโดยใช้เครื่องเรดาร์ในระหว่างสงครามโลกครั้งที่สอง(ค.ศ. 1939-1945)


 

 



โทรทัศน์ดาวเทียม
ความคิดเรื่องการกระจายเสียงผ่านดาวเทียมไม่ใช่เรื่องใหม่ เพียงแต่ว่าเมื่อเร็วๆ
นี้นี่เองที่เทคโนโลยีด้านไมโครเวฟเริ่มจะมีราคาถูกล และน่าเชื่อถือถึงขั้นที่จะรอง
รับงานบริการได้ปกติเราใช้คลื่นไมโครเวฟความถี่สูงกว่า 10 ล้านล้านเฮิรตซ์ซึ่ง
ทะลุผ่านบรรยากาศได้อย่างง่ายดายจานรับสัญญาณดทรทัศน์ผ่านดาวเทียมที่ใช้
อยู่ตามบ้านนั้นย่อส่วนจากจานขนาดใหญ่ที่ใช้ส่งสัญญาณขึ้นไปยังดาวเทียมแทบ
ไม่น่าเชื่อ เลยว่าสัญญาณโทรทัศน์ปริมาณเพียงน้อยนิดจะเดินทางผ่านอวกาศเป็น
ระยะทางถึง70,000 กิโลเมตร (44,000 ไมล์) เข้ามายังจานรรับสัญญาณได้ กล่อง
สัญญาณรบกวนต่ำที่จานรับสัญญาณจะทำการขยายและลดความถี่คลื่นลงให้อยู่ใน
ระดับที่จานรับสัญญาณดาวเทียมภายในบ้านจะควบคุมได้ไม่ยากนัก


 

 



สถานีทวนสัญญาณไมโครเวฟ
คลื่นไมโครเวฟนำข้อมูลไปได้มากและดีกว่าคลื่นชนิดอื่นเพียงตัวสะท้อนคลื่นขนาดเล็กสามารถ
โฟกัสคลื่นไมโครเวฟเข้าเป็นลำกระชับซึ่งนำไปสู่การเชื่อมโยงแบบจุดต่อจุดระหว่างสถานีโทร
ศัพท์ โทรทัศน์และคอมพิวเตอร์เช่นเดียวกับสถานีบนที่ราบนัลลาร์อร์(Nullarbor) ในประเทศ
ออสเตรเลีย


 

 



เครื่องไคลส์ตรอนกำลังสูง
พัฒนาการทางด้านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เมื่อไม่นานมานี้
อาศัยประโยชน์จากหลอดวิทยุชนิดพิเศษที่สร้างขึ้นเมื่อ
1930 ตัวอย่างเช่น สิ่งประดิษฐ์ชิ้นหนึ่งที่จ่ายกำลังได้
ได้แก่เครื่องขยายไคลส์ตรอนขนาดสูง40เซนติเมตร
ที่สถานีดาวเทียมภาคพื้นดินใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริง
ที่ว่าคลื่นไมโครเวฟสามารถผ่านออกไปได้หลายรอบใน
เวลาเดียวกับที่รับอิเล็กตรอนหนึ่งตัวจากแคโทดไปยัง
แอโนด




จานรับทีวีทำงานอย่างไร
จานรับสัญญาณจะรวมคลื่นไมโครเวฟจากอากาศแล้วส่งคลื่นทั้งหมดเข้าไปยัง"กล่อง
สัญญาณรบกวนต่ำ"ที่ด้านบนสุดของสายเคเบิลโดยมีเครื่องขยายช่วยเร่งสัญญาณที่
อ่อนมากให้แรงขึ้นโดยไม่มีสัญญาณรบกวนแทรกจากนั้นกล่องนี้ก็จะช่วยลดความถี่
ของสัญญาณก่อนที่จะส่งผ่านเคเบิลไปยังเครื่องรับภายในบ้าน