ระบบสื่อสารระหว่างดาวเทียมกับภาคพื้นโลก

วันอังคารที่ 15 สิงหาคม พ.ศ. 2560

ระบบสือสารดาวเทียมกับภาคพื้นโลก

                                                            ระบบสื่อสารระหว่างดาวเทียมกับภาพพื้นโลก
ดาวเทียมสื่อสาร
(communication satellite หรือเรียกสั้นๆ ว่า  comsat)    ป็นดาวเทียมที่มีจุดประสงค์เพื่อการสื่อสารและ โทรคมนาคม จะถูกส่งไปในช่วงของอวกาศเข้าสู่วงโคจรโดยมีความห่างจากพื้นโลกโดยประมาณ 35.786 กิโลเมตร
    ดาวเทียมสื่อสารเป็นดาวเทียมที่ต้องทำงานอยู่ตลอดเวลา เรียกได้ว่าทำงานตลอด 24 ชม. ไม่มีวันหยุด เพื่อที่จะเชื่อมโยงเครือข่ายการสื่อสารของโลกเข้าไว้ด้วยกัน
ดาวเทียมสื่อสารเมื่อถูกส่งเข้าสู่วงโคจร มันก็พร้อมที่จะทำงานได้ทันที มันจะส่งสัญญาณไปยังสถานีภาคพื้นดิน
เนื่องจากดาวเทียมสื่อสารเป็นดาวเทียมที่ต้องทำงานอยู่ตลอดเวลา ไม่มีการหยุด ดาวเทียมสื่อสารจึงถูกออกแบบมาเป็นอย่างดี ให้สามารถใช้งานในอวกาศได้ประมาณ 10 - 15 ปี โดยที่ดาวเทียมต้องสามารถโคจร และรักษาตำแหน่งให้อยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องได้ตลอดเวลา
 หน้าที่  รับสัญญาณจากสถานีภาคพื้นดินยังประเทศต้นทางแล้วส่งสัญญาณไปยังสถานีภาคพื้นดินของประเทศปลายทาง

สถานีภาคพื้นดิน
   สถานีภาคพื้นดินจะรับสัญญาณโดยใช้อุปกรณ์ ที่เรียกว่า "Transponder"ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่พักสัญญาณ แล้วกระจายสัญญาณไปยังจุดรับสัญญาณต่างๆ บนพื้นโลก ดาวเทียมสื่อสารสามารถส่งผ่านสัญญาณโทรศัพท์ ข้อมูลต่างๆ รวมถึงสัญญาณภาพโทรทัศน์ได้ไปยังทุกหนทุกแห่ง
หน้าที่  สถานีภาคพื้นดินต้นทาง  รับสัญญาณจากโทรศัพท์มือถือต้นทางส่งไปยังดาวเทียม
หน้าที สถานีภาคพื้นดินปลายทาง รับสัญญาณจากดาวเทียมแล้วส่งไปที่โทรศัพท์มือถือปลายทาง

ดาวเทียมสื่อสารที่ส่งขึ้นไปครั้งแรกเมื่อปี 2508 โดยองค์การโทรคมนาคม ผู้ที่ริเริ่มแนวคิดการสื่อสารดาวเทียมคือ อาเธอร์ ซี คลาร์ก (Arthur C. Clarke) นักเขียนนวนิยายและสารคดีวิทยาศาสตร์ผู้มีชื่อเสียงปลายคริสต์ศตวรรษที่ 20 เขาสร้างจินตนาการการสื่อสารดาวเทียมให้เรารับรู้ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1945 โดยเขียนบทความเรื่อง "Extra Terrestrial Relay"ในนิตยสาร Wireless World ฉบับเดือน ตุลาคม 1945 ซึ่งบทความนั้นได้กล่าวถึงการเชื่อมระบบสัญญาณวิทยุจากมุมโลกหนึ่งไปยังอีกมุมโลกหนึ่ง ให้สามารถติดต่อสื่อสารกันได้ตลอด 24 ชั่วโมง โดยใช้สถานีถ่ายทอดวิทยุที่ลอยอยู่ในอวกาศเหนือพื้นโลกขึ้นไปประมาณ35,786 กิโลเมตร จำนวน 3 สถานี

ในวันที่ 4 ตุลาคม ค.ศ. 1957 ข้อคิดในบทความของอาร์เธอร์ ซี คลาร์ก เริ่มเป็นจริงขึ้นมาเมื่อสหภาพโซเวียตได้ส่งดาวเทียม สปุตนิก ซึ่งเป็นดาวเทียมดวงแรกของโลกได้สำเร็จ ต่อมาเมื่อวันที่ 18 ธันวาคม ค.ศ. 1958 สหรัฐอเมริกาได้ส่งดาวเทียมเพื่อการสื่อสารดวงแรกที่ชื่อว่าสกอร์ (Score) ขึ้นสู่อวกาศ และได้บันทึกเสียงสัญญาณที่เป็นคำกล่าวอวยพรของประธานาธิบดีโอเซนฮาร์ว เนื่องเทศกาลคริสต์มาสจากสถานีภาคพื้นดินแล้วถ่ายทอดสัญญาณจากดาวเทียมลงมาสู่ชาวโลก นับเป็นการส่งวิทยุกระจายเสียงจากดาวเทียมภาคพื้นโลกได้เป็นครั้งแรก

วันที่ 20 สิงหาคม ค.ศ. 1964 ประเทศสมาชิกสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (ITU) จำนวน 11 ประเทศ ร่วมกันจัดตั้งองค์การโทรคมนาคมทางดาวเทียมระหว่างประเทศ หรือเรียกว่า “อินเทลแซท”(INTELSATINTERNATIONAL TELECOMMUNICATIONS SATELLITE ORGANIZATION) ขึ้นที่กรุงวอชิงตันดี.ซี. สหรัฐอเมริกา โดยให้ประเทศสมาชิกเข้าถือหุ้นดำเนินการใช้ดาวเทียมเพื่อกิจการโทรคมนาคมพานิชย์แห่งโลก INTELSAT ตั้งคณะกรรมการINTERIM COMMUNICATIONS SATELLITE COMMITTEE (ICSC)จัดการในธุรกิจต่าง ๆ ตามนโยบายของICSC เช่นการจัดสร้างดาวเทียมการปล่อยดาวเทียมการกำหนดมาตราฐานสถานีภาคพื้นดิน การกำหนดค่าเช่าใช้ช่องสัญญาณดาวเทียม เป็นต้น

วันที่ 10 ตุลาคม ค.ศ. 1964 ได้มีการถ่ายทอดโทรทัศน์พิธีเปิดงานกีฬาโอลิมปิกครั้งที่ 18 จากกรุงโตเกียวผ่านดาวเทียม “SYNCOM III” ไปสหรัฐอเมริกานับได้ว่าเป็นการถ่ายทอดสัญญาณโทรทัศน์ผ่านดาวเทียมครั้งแรกของโลก

วันที่ 6 เมษายน ค.ศ. 1965COMSAT ส่งดาวเทียม “TELSAT 1”หรือในชื่อว่า EARLY BIRD ส่งขึ้นเหนือมหาสมุทรแอตแลนติก ถือว่าเป็นดาวเทียมเพื่อการสื่อสาร เพื่อการพานิชย์ดวงแรกของโลก ในระยะหลังมีหลายประเทศที่มีดาวเทียมเป็นของตนเอง (DOMSAT) เพื่อใช้ในการสื่อสารภายในประเทศ

·         PALAPA ของอินโดนีเซีย

·         SAKURA ของญี่ปุ่น

·         COMSTAR ของอเมริกา

·         THAICOM ของประเทศไทย

ดาวเทียมสื่อสาร

                  ดาวเทียมสื่อสารเป็นดาวเทียมที่ต้องทำงานอยู่ตลอดเวลา เรียกได้ว่าทำงานตลอด 24 ชม. ไม่มีวันหยุด เพื่อที่จะเชื่อมโยงเครือข่ายการสื่อสารของโลกเข้าไว้ด้วยกัน นับตั้งแต่ NASA ส่งดาวเทียมสื่อสารเข้าสู่วงโคจรไป จนปัจจุบันมีบริษัทเอกชนจำนวนมากที่เข้ามาบุกเบิกธุรกิจ และทำกำไรมหาศาล จากประโยชน์ต่างๆ ที่ได้จากดาวเทียม
       ดาวเทียมสื่อสารเมื่อถูกส่งเข้าสู่วงโคจร มันก็พร้อมที่จะทำงานได้ทันที มันจุส่งสัญญาณไปยังสถานีภาคพื้นดิน สถานีภาคพื้นดินจะรับสัญญาณโดยใช้อุปกรณ์ ที่เรียกว่า "Transponder" ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่พักสัญญาณ แล้วกระจายสัญญาณไปยังจุดรับสัญญาณต่างๆ บนพื้นโลก ดาวเทียมสื่สารสามารถส่งผ่านสัญญาณโทรศัพท์ ข้อมูลต่างๆ รวมถึงสัญญาณภาพโทรทัศน์ได้ไปยังทุกหนทุกแห่ง
            วิธีการทำงาน
       เนื่องจากดาวเทียมสื่อสารเป็นดาวเทียมที่ต้องทำงานอยู่ตลอดเวลา ไม่มีการหยุด ดาวเทียมสื่อสารจึงถูกออกแบบมาเป็นอย่างดี ให้สามารถใช้งานในอวกาศได้ประมาณ 10 - 15 ปี โดยที่ดาวเทียมต้องสามารถโคจร และรักษาตำแหน่งให้อยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องได้ตลอดเวลา ดาวเทียมสื่อสารทำงานโดยอาศัยหลักการส่งผ่านสัญญาณถึงกันระหว่างสถานีภาคพื้นดินและ ดาวเทียม ซึ่งมีการทำงาน ดังนี้
       1. ภาคอวกาศ (Space Segment)ประกอบด้วยตัวดาวเทียม ซึ่งมีส่วนประกอบที่สำคัญ ดังนี้
           1.1 ระบบขับเคลื่อนตัวดาวเทียม (Propulsion Subsystem) โดยจะใช้ก๊าซ หรือพลังงานความร้อนจากไฟฟ้าเพื่อให้เกิดแรงผลักดัน หรือแรงกระตุ้นเพื่อให้เกิดการหมุนและรักษาตำแหน่งของดาวเทียม
           1.2 ระบบควบคุมตัวดาวเทียม (Spacecraft Control Subsystem) เพื่อรักษาสมดุลในการทรงตัวของดาวเทียมเพื่อไม่ให้ดาวเทียมหลุดลอย ไปในอวกาศหรือถูกแรงดึงดูดของโลกดึงให้ตกลงมาบนพื้นโลก
           1.3 ระบบอุปกรณ์สื่อสาร (Electronic Communication Subsystem) เนื่องจากดาวเทียมสื่อสารส่วนใหญ่จะมีทรานสปอนเดอร์ (Transponder) หรือช่องสัญญาณดาวเทียมทำหน้าที่รับสัญญาณจากสถานีส่งภาคพื้นดินแล้วแปลงความถี่ของสัญญาณดังกล่าวให้เป็นความถี่ขาลง(Downlink Frequency) พร้อมทั้งขยายสัญญาณดังกล่าวเพื่อให้สามารถส่งกลับสู่สถานีภาคพื้นดินได้
           1.4 ระบบพลังงานไฟฟ้า (Electrical Power Subsystem)ดาวเทียมสื่อสารทุกดวงจะมีแผงเซลล์ไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าสำหรับอุปกรณ์สื่อสาร และภาคควบคุมต่างๆ บนดาวเทียม นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ในตัวเก็บประจุไฟฟ้า (Battery) เพื่อสำรองไว้ใช้งานอีกด้วย
           1.5 ระบบสายอากาศ (Antenna Subsystem) จานสายอากาศบนตัวดาวเทียม จะทำหน้าที่รับสัญญาณจากสถานีภาคพื้นดิน โดยใช้จานสายอากาศส่วนใหญ่เป็นแบบ Paraboloid มีการส่ง สัญญาณเป็นชนิดที่มีการกำหนดทิศทาง (Directional Beam)
            1.6 ระบบติดตามและควบคุม (TT&C Telemetry Tracking and Command Subsystem) ใช้ติดตามการทำงานของดาวเทียมและควบคุมรักษาตำแหน่งของดาวเทียมให้โคจรอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้อง เสมอ จากสถานีควบคุมภาคพื้นดิน (Master Earth Station)
             2. ภาคพื้นดิน (Ground Segment) : สถานีดาวเทียมภาคพื้นดิน (Satellite Earth Station) ประกอบด้วย 4 ส่วนหลัก ๆ คือ
          2.1 อุปกรณ์จานสายอากาศ(Antenna Subsystem) ต้องมีความสามารถในการรวมพลังงานไปในทิศทางที่ตรงกับดาวเทียม
และต้องมีความสามารถในการรับสัญญาณจากดาวเทียมได้
          2.2 ภาคอุปกรณ์สัญญาณวิทยุ (Radio Frequency Subsystem)ทำหน้าที่รับส่งสัญญาณความถี่วิทยุที่ใช้งานเป็นหลัก
          2.3 ภาคอุปกรณ์แปลงสัญญาณวิทยุ (RF/IF Subsystem) ประกอบด้วย
                   1) Up Converter Partทำหน้าที่แปลงย่านความถี่ IF ซึ่งรับจากSatellite Modem ให้เป็นความถี่ย่านที่ใช้งานกับระบบดาวเทียมต่าง ๆ จากนั้นส่งสัญญาณที่แปลงความถี่แล้วไปให้ภาคขยายสัญญาณย่านความถี่สูง เพื่อส่งสัญญาณไปยังดาวเทียม
                  2) Down Converter Part ทำหน้าที่แปลงความถี่ของสัญญาณ ที่ได้รับจากดาวเทียมในย่านความถี่ของดาวเทียมไปเป็นความถี่ย่าน
IF เพื่อส่งต่อให้แก่ภาค Demodulatorของ Satellite Modem
          2.4 อุปกรณ์ Modem (Modulator / Demodutator) ทำหน้าที่แปลงข้อมูลที่ต้องการส่งผ่านระบบสื่อสารผ่านดาวเทียมให้อยู่ในรูปของ สัญญาณคลื่นวิทยุที่มีข้อมูลผสมอยู่ให้ได้เป็นข้อมูลที่สามารถนำไปใช้งานต่อไป

ระบบไมโครเวฟที่ใช้เชื่อมโยงระหว่างระบบโทรศัพท์

วันอังคารที่ 22 สิงหาคม พ.ศ. 2560

ระบบไมโครเวฟ

ระบบไมโครเวฟที่ใช้เชื่อมโยงระหว่างระบบโทรศัพท์

      คลืนไมโครเวฟ โดยอ้างอิงจากย่านความถี่ (๑ จิกะเฮิร์ตซ์ ถึง ๑๐๐ จิกะเฮร์ตซ์) มีการประยุกต์ใช้หลากหลายรูปแบบ เช่นระบบสื่อสารผ่าน
ดาวเทียม ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ ระบบนำทาง ระบบตรวจสอบวัตถุต้องสงสัยหรือเรดาห์ (Radar) ตลอดจนใช้ในตู้อบไมโครเวฟเพื่อทำความร้อนให้กับอาหาร สำหรับระบบสื่อสารโทรคมนาคม คลื่นมโครเวฟจะมีบทบาทหลักในการเชื่อมโยงระบบสื่อสารข้อมูล ในรูปแบบของการสื่อสารไร้สาย (Microwave Link) ที่ใช้งานความถี่ตั้งแต่ ๒ จิกะเฮิร์ตซ์ขึ้นไป ส่วนหนึ่งของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ เป็นตัวอย่างการเชื่อมโยงระบบสื่อสารข้อมูลระหว่างสถานีฐานกับชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่แบ่งได้เป็น ๔ รูปแบบ คือ ๑) แบบใช้สาย ผ่านคู่สายเช่าของเครือข่ายโทรศัพท์แบบดิจิทัล ๒) แบบไร้สาย ผ่านคลื่นวิทยุย่านความถี่ ๘๐๐
เมกะเฮิร์ตซ์ ๓) แบบไร้สาย ผ่านคลื่นไมโครเวฟ และ ๔) แบบใช้สายเส้นใยนำแสง
    ในการใช้งานจะมีการเลือกใช้รูปแบบการเชื่อมโยงระบบสื่อสารข้อมูล ที่เหมาะสมกับสถานที่และลักษณะการใช้งาน กล่าวคือ หากมีความต้องการด้านความจุของระบบสื่อสาร (ข้อมูลปริมาณมาก) การสื่อสารผ่านคู่สายเช่า คลื่นไมโครเวฟและเส้นใยนำแสงจะเป็นทางเลือกที่เหมาะสม คู่สายเช่าและเส้นใยนำแสงจะเป็นทางเลือกที่ดีกว่าถ้ามีการจัดวางเครือข่ายในพื้นที่ใช้งานอยู่แล้ว แต่ถ้าไม่มีเครือข่ายดังกล่าวติดตั้งในพื้นที่ การสื่อสารผ่านอุปกรณ์ไมโครเวฟที่ติดตั้งบนเสาสูงก็เป็นทางเลือกที่ดี เพราะการติดตั้งทำได้รวดเร็วและต้นทุนต่ำ

 หลักการพื้นฐาน
     การเดินทางของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ในย่านไมโครเวฟ (Microwave Propagation) จะมีการลักษณะเดินทางเป็นเส้นตรง ถูกจัดอยู่ในรูปแบบของคลื่นอวกาศ (Space Wave) ดังแสดงในรูปที่ ๓ การเดินทางของคลื่นผ่านชั้นบรรยากาศของโลกมีการหักเหทิศทางของสัญญาณน้อย ซึ่งเหมาะสมกับการเชื่อมโยงระบบสื่อสาร อย่างไรก็ตามหากคลื่นไมโครเวฟเดินทางผ่านจุดที่มีการสะสมของฝุ่นควัน อาจทำให้เกิดการลดทอนและการหักเหทิศทางของสัญญาณได้
      การเชื่อมโยงระบบสื่อสารข้อมูลโดยคลื่นไมโครเวฟ มีลักษณะการติดตั้งใช้งานแบบจุดต่อจุด (ฮอบ:Hop) ต่อเนื่องกันไปบนพื้นดิน
(Terrestrial Microwave) เพื่อส่งสัญญาณเสียง ภาพเคลื่อนไหว หรือข้อมูลใดๆ ที่ถูกแปลงให้อยู่ในรูปแบบของสัญญาณดิจิทัล
จำนวนหลาย ๆ ช่องสัญญาณ จากสถานีต้นทางไปยังสถานีปลายทาง
       ลักษณะการใช้งานคลื่นไมโครเวฟ โดยสายอากาศที่ใช้ เป็นแบบมีทิศทาง (Directional Antennas) ติดตั้งอยู่บนเสาสูง
และมีระยะห่างจากพื้นดิน ๑๐๐ ถึง ๒๐๐ ฟุต ระยะห่างระหว่างสถานีส่งและสถานีรับจะถูกจำกัดในช่วง ๓๐ ถึง ๕๐ กิโลเมตร หรือระยะเส้นสายตา
(Line-of-Sight) เนื่องจากคลื่นไมโครเวฟเดินทางเป็นเส้นตรง แต่ผิวโลกมีลักษณะโค้ง ถ้าระยะห่างระหว่างสถานีมีค่ามากเกินระยะดังกล่าว
คลื่นไมโครเวฟจากสถานีต้นทางจะถูกหักเหโดยขอบโลกหรือวัตถุต่าง ๆ บนพื้นโลก ทำให้คลื่นไมโครเวฟไม่สามารถเดินทางไปถึงสถานีปลายทางได้
การติดตั้งอุปกรณ์บนเสาที่สูงขึ้น ก็จะสามารถเพิ่มระยะทางในการสื่อสารได้ไกลมาขึ้น

     ความถี่ใช้งานในการเชื่อมโยงระบบสื่อสารผ่านคลื่นไมโครเวฟ จะเห็นได้ว่าการใช้ความถี่สูงขึ้น ส่งผลให้แถบความถี่ใช้งานมีค่ามากขึ้น จำนวนช่องสัญญาณเพิ่มขึ้นหรือกล่าวได้ว่าสามารถส่งข้อมูลได้จำนวนมากขึ้น เมื่อเพิ่มความถี่ขึ้นไปถึงจุด ๆ หนึ่ง ระยะทางในการสื่อสารขั้นต่ำระหว่างสถานีจะลดลง ซึ่งเป็นผลจากคุณสมบัติของคลื่นไมโครเวฟความถี่สูง ซึ่งแม้ไม่มีผลกระทบจากเมฆหมอกหรือฝุ่นควัน แต่ในขณะที่ฝนตก ทั้งขนาดของเม็ดฝนและอัตราการตกของฝนจะมีผลกระทบต่อการลดทอนของสัญญาณ ดังนั้นการออกแบบติดตั้งระบบไมโครเวฟความถี่สูงจึงต้องมีการประมาณการฝนตกในพื้นที่นั้น ๆ ก่อน อาจจะต้องลดระยะทางลงเพื่อให้ระบบสามารถทำงานได้ตลอด

ความถี่(GHz)
แถบกว้างความถี่(MHz)
ระยะทางขั้นต่ำ  (km)

ในกรณีที่สถานีต้นทางและปลายทางมีระยะทางห่างกันมาก จะมีการเพิ่มสถานีทวนสัญญาณ (Relay Station) ระหว่างสถานีดังกล่าวและในกรณีที่มีอุปสรรคในการติดตั้งระบบในพื้นที่ หรือต้องการรับส่งในพื้นที่กว้างหรือระยะทางไกล ก็สามารถใช้ดาวเทียมเป็น
สถานีทวนสัญญาณได้ (Satellite Microwave) แต่ต้องเพิ่มต้นทุนในการเช่าใช้ช่องสัญญาณดาวเทียม ระบบสื่อสาร

 เทคโนโลยี
     เนื่องจากคลื่นไมโครเวฟเป็นคลื่นความถี่สูงและเดินทางเป็นเส้นตรง อุปกรณ์ที่ใช้ในระบบ เช่นเครื่องรับ-ส่งสัญญาณ สายส่งสัญญาณหรือสายอากาศ จะถูกออกแบบขึ้นเป็นพิเศษเพื่อความเหมาะสมในการใช้งาน โดยมีรายละเอียดดังต่อไปนี้

       ๑ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในการสื่อสารไมโครเวฟ
๑.๑ หลอดสูญญากาศ (Vacuum Tube)
              หลอดสุญญากาศในการสื่อสารไมโครเวฟ ทำหน้าที่หลักในการขยายสัญญาณความถี่สูง (Amplifier) มีใช้ทั้งในภาคส่งและภาครับสัญญาณ มีหลายชนิดแต่ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือ ทราเวลลิ่งเวฟทิวบ์ (Traveling-wave Tube: TWT) ซึ่งแบ่งย่อยออกได้เป็นสี่ชนิด ตามลักษณะการใช้งาน
๑.๒ อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ
              เนื่องจากหลอดสูญญากาศมีขนาดใหญ่ กำลังขยายสูง และมีความยุ่งยากในการใช้งาน อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำที่มีขนาดเล็ก สัญญาณรบกวนต่ำและกำลังขยายที่น้อยกว่า จึงถูกนำมาปรับใช้กับบางส่วนในระบบสื่อสาร เช่น ภาครับสัญญาณ วงจรสร้างสัญญาณความถี่สูง (Oscillator) รวมถึงภาคส่งสัญญาณที่มีกำลังส่งต่ำถึงปานกลาง
๑.๓ แผ่นวงจรพิมพ์และการออกแบบ
              แผ่นวงจรพิมพ์ที่ใช้ในงานย่านความถี่ไมโครเวฟ จะสร้างขึ้นโดนวัสดุที่แตกต่างออกไป และในการออกแบบเส้นลายวงจร จะต้องคำนึงถึงค่า
อิมพิแดนซ์ของเส้นลายวงจรเพราะถือว่าเป็นสายส่งสัญญาณ(Transmission Line) ชนิดหนึ่ง นอกจากนั้นวงจรบางส่วน เช่นวงจรกรองความถี่ ก็สามารถ
ออกเส้นลายวงจรเพื่อทำหน้าที่เป็นวงจรดังกล่าวได้

       ๒ สายส่งสัญญาณ (Transmission Line)
       สายส่งสัญญาณที่ใช้ในระบบสื่อสารไมโครเวฟ มีอยู่ สองลักษณะคือ สายโคแอค(Coaxial)และท่อนำคลื่น (Wave Guide) โดยทั่วไปสายโคแอคจะใช้งานในระบบสื่อสารที่ใช้ความถี่ไม่เกิน ๑๘ จิกะเฮิร์ตซ์ และมีกำลังส่งไม่เกิน ๑ กิโลวัตต์ ส่วนท่อนำคลื่นจะมีการใช้งานที่ความถี่ ๑ จิกะเฮิร์ตซ์ ขึ้นไป การลดทอนสัญญาณ (Attenuation) น้อยกว่าและสามารถรองรับกำลังส่งได้ในระดับเมกะวัตต์ [๑]

      ๓ สายอากาศไมโครเวฟ
      สายอากาศแบบมีทิศทาง (Directional) โดยทั่วไปจะมีรูปแบบการแพร่กระจายคลื่นแต่สำหรับสายอากาศที่ใช้ในการสื่อสารไมโครเวฟจะมีลักษณะสำคัญคือ ๑) มีอัตราการขยายสูงหรือลำคลื่นหลักมีความยาวมาก (High Front to Back Ratio) เพื่อให้ระบบสามารถสื่อสารได้ในระยะทางไกล ๒) มีความกว้างของลำคลื่นแคบ (Narrow Beam width) เพื่อลดโอกาสของการแทรกสอด(Interference) ของลำคลื่นไมโครเวฟจากระบบสื่อสารข้างเคียง และลดการสูญเสียกำลัง แต่จะเพิ่มความยุ่งยากในการเล็งทิศทางของสายอากาศ (Alignment) ๓) ไม่มีลำคลื่นด้านข้างและลำคลื่นด้านหลัง เพื่อลดผลกระทบจากการสะท้อนกลับไปกลับมาของคลื่น จากวัสดุใด ๆ ที่ติดตั้งใกล้กับสายอากาศ อีกทั้งลดผลจากการเชื่อมโยง(coupling) ระหว่างสายอากาศที่ติดตั้งใกล้เคียงกัน

       สายอากาศที่ใช้ในระบบสื่อสารไมโครเวฟ โดยทั่วไปจะมีอยู่สามรูปแบบ คือ
 สายอากาศจานสะท้อนพาราโบลิค (Parabolic Reflector Antenna)
             เนื่องจากรูปแบบการแพร่กระจายคลื่นของสายอากาศชนิดนี้มีลำคลื่นด้านข้างอยู่มาก ในระบบการสื่อสารไมโครเวฟ
จะใช้สายอากาศชนิดนี้ในระยะทางสั้น ๆ (Short-haul System) ลักษณะของสายอากาศแบบจานสะท้อนพาราโบลิค

สายอากาศฮอร์น (Horn Antenna)
              สายอากาศชนิดนี้มีลำคลื่นด้านข้างเพียงเล็กน้อย และเมื่อติดตั้งให้เป็นสถานีทวนสัญญาณ(ด้านหลังของสายอากาศชนกัน) การเชื่อมโยง
ระหว่างสายอากาศมีน้อย อีกทั้งเป็นสายอากาศที่มีแถบความถี่กว้าง (Broadband) จึงมีความเหมาะสมกับการใช้งานในระบบสื่อสารไมโครเวฟ ลักษณะของสายอากาศฮอร์น
                                                
สายอากาศเลนส์ (Lens Antenna)
              สายอากาศชนิดนี้ใช้หลักการทางแสง (Optical Principal) คล้ายกับหลักการรวมแสงของเลนส์ มีลักษณะการใช้งานสองแบบ คือ ๑) ทำหน้าที่เป็นเลนส์รวมสัญญาณให้กับสายอากาศแบบฮอร์น เพื่อแก้ไขหน้าคลื่นที่มีลักษณะโค้ง(Curve Wavefront) ให้หน้าคลื่นเป็นแนวราบ(Plane Wavefront) ทั้งนี้เพื่อลดการกระจายของลำคลื่นด้านข้างลง ๒) เป็นสายอากาศโดยจะมีตัวรับ-ส่งสัญญาณติดอยู่ด้านหลังเลนส์ ลักษณะของสายอากาศเลนส์

ระบบเรดาร์

วันอังคารที่ 8 สิงหาคม พ.ศ. 2560

ระบบเรดาร์

                                                                                               ระบบเรดาร์
เมื่อปี ค.ศ.๑๙๐๓ วิศวกรชาวเยอรมัน Christian Hülsmeyer ได้ทดลองใช้คลื่นวิทยุในการตรวจจับเรือ ซึ่งมีวัตถุประสงค์ในการค้นหาสิ่งกีดขวางและการเดินเรือเป็นหลัก ซึ่งมีระยะในการตรวจจับประมาณ ๑ ไมล์ ทำให้ยังไม่เป็นที่นิยม เนื่องจากมีความสามารถใกล้เคียงกับสายตามนุษย์
สหราชอาณาจักรได้เริ่มให้ความสนใจเรดาร์ ในต้นปี ๑๙๓๕ โดย Robert Watson-Watt ถูกร้องขอให้พัฒนารังสีสังหาร (Death Ray) โดยใช้คลื่นวิทยุเป็นสื่อกลาง ผลการศึกษาพบว่า การทำงานของรังสีสังหารต้องใช้พลังงานเป็นจำนวนมากซึ่งเทคโนโลยีด้านพลังงานในสมัยนั้นไม่สามารถผลิตได้ และแนะนำให้มีการวิจัยเพื่อใช้คลื่นวิทยุในการตรวจจับแทน กระทั่งในเดือนสิงหาคม ๑๙๓๕ ประเทศอังกฤษได้พัฒนา Pulse RADAR ที่ทำงานด้วยคลื่นวิทยุย่านความถี่ ๑๒ MHz มีรัศมีการตรวจจับประมาณ ๔๐ ไมล์ และถูกนำมาใช้ในระบบป้องกันภัยทางอากาศ Integrated Air Defence System (IADS) ที่เรียกว่า Chain Home ระหว่างสงครามโลกครั้งที่ ๒ เพื่อแจ้งเตือนการโจมตีทางอากาศ(Early Warning)จากเยอรมัน แต่ยังไม่สามารถนำมาใช้ในการสั่งให้เครื่องบินขับไล่เข้าสกัดกั้นเครื่องบินข้าศึก (Ground Control Intercept)ได้

ในช่วงปลายทศวรรษที่ ๓๐ มีหลายประเทศได้เริ่มพัฒนาเรดาร์ เช่น เยอรมันนี อิตาลี ฝรั่งเศส รัสเซีย และญี่ปุ่น ในเดือนกันยายน ๑๙๔๐ ทีมนักวิจัยอังกฤษได้เดินทางไปสหรัฐอเมริกาเพื่อแลกเปลี่ยนเทคโนโลยีด้านเรดาร์ระหว่างกัน โดยทางอังกฤษได้นำเสนอการใช้ Cavity Magnetron แทนการใช้ Oscillator โดย H A H (Harry) Boot and J T

โดยสามารถผลิตคลื่นวิทยุ ที่มีความยาวคลื่นที่ต้องการได้ (wavelengths of 9.8 cm)
และเป็นจุดเริ่มต้นของ Cavity Magnetron
ส่วนทางสหรัฐได้ถ่ายทอดการพัฒนา Airborne Fighter RADAR และมีการพัฒนาเป็นเครื่องบินขับไล่กลางคืนต่อมา
คุณสมบัติของคลื่น ADAR
     เรดาร์ทำงานในย่านความถี่วิทยุของ EM Spectrum โดยจะครอบคลุมความถี่ High Frequency (HF) จนถึง Extremely High Frequency (EHF) ตามรูป

 คลื่นเรดาร์นั้นมีคุณสมบัติต่าง ๆ เช่นเดียวกับ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทั่ว ๆ ไป กล่าวคือ

๑.     คลื่นเรดาร์ประกอบด้วยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา โดยที่สนามทั้งสองตั้งฉากซึ่งกันและกัน และตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่นที่ของคลื่น รวมทั้งมีความถี่ที่เท่ากัน
๒.     เดินทางด้วยความเร็วแสง 3 x 108 ms-1
๓.     เส้นทางเดินทางเป็นเส้นตรง
๔.     มีคุณสมบัติ Polarisation โดยอ้างอิงกับสนามไฟฟ้าของคลื่นเป็นสำคัญ
๕.     พลังงานของเรดาร์สามารถอธิบายโดยอยู่ในรูป ความถี่ ความยาวคลื่น Polarisation และ Phase
นอกจากนี้พลังงานของเรดาร์ยังมีคุณลักษณะของการแพร่ดังนี้

๑.      การลดทอน (Attenuation) หมายถึงการสูญเสียพลังงานของสัญญาณในระหว่างการแพร่กระจายจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง ซึ่งมีสาเหตุเกิดจากการดูดซับพลังงานจากบรรยากาศโลก และการกระจัดกระจายของคลื่นที่ชนกับอนุภาคในบรรยากาศ หรือตัวกลางที่คลื่นส่งผ่าน

การดูดซับของบรรยากาศ (Atmospheric Absorption)
  เนื่องจากบรรยากาศโลกประกอบไปด้วยก๊าซต่าง ๆ ซึ่งสามารถดูดซับพลังงานของเรดาร์ในปริมาณที่ต่างกัน แต่มี ๒ องค์ประกอบหลักในบรรยากาศที่สามารถดูดซับพลังงานจากคลื่นเรดาร์และเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนได้เป็นจำนวนมาก คือ ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และออกซิเจน ซึ่งการดูดซับนี้จากเปลี่ยนแปลงตามชั้นความสูงของบรรยากาศอีกด้วย
บรรยากาศโลกทำหน้าที่เสมือนฉนวนกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มาจากภายนอกให้ลดลง และสอดคล้องกับการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตบนพื้นโลก โดยย่านความถี่ส่วนใหญ่ที่สามารถทะลุชั้นบรรยากาศเข้ามาคือ คลื่นวิทยุ (Radio Wave) และแสง (Visible Light)
สำหรับคลื่นที่อยู่ในย่านความถี่ Infrared (IR) และUltraviolet (UV) จะถูกลดทอนจากชั้นบรรยากาศเป็นบางส่วน
จะเกิดช่วงความถี่ที่เป็นหน้าต่าง (Windows) สำหรับการแพร่คลื่นเพื่อใช้ในการสงครามอิเล็กทรอนิกส์ โดยมีช่วงหน้าต่างที่สำคัญ     ๓ ช่วงคือ 0 – 20 GHz, 34 – 40 GHz และ 90 – 100 ที่นำมาใช้ในระบบเรดาร์
สำหรับการดูดซับพลังงานของคลื่นแต่ละความถี่ที่ได้รับผลกระทบจากส่วนประกอบต่าง ๆ ในชั้นบรรยากาศนั้นมีปริมาณไม่เท่ากัน แต่สิ่งที่เป็นปัจจัยหลักต่อการดูดซับพลังงานคือ ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และออกซิเจน

การกระจัดกระจายในบรรยากาศ (Atmospheric Scattering)
    นอกจากในชั้นบรรยากาศจะประกอบด้วยก๊าซต่าง ๆ แล้วยังประกอบด้วยอนุภาคเล็ก ๆ ที่ลอยอยู่ในอากาศด้วย ซึ่งอนุภาคเหล่านี้จะทำให้เกิดการกระจายของพลังงานคลื่นที่มาตกกระทบ โดยขึ้นอยู่กับขนาดของอนุภาคและความยาวคลื่น อนุภาคสำคัญที่มีผลต่อการกระจายของคลื่นเรดาร์คือ หยดฝน และลูกเห็บ จะส่งผลให้ลดประสิทธิภาพในการตรวจจับอากาศยาน และสภาพอากาศในขณะเกิดฝนฟ้าคะนอง โดยปริมาณนำฝนจะแปรผันตรงกับระดับของการลดทอนของพลังงานที่เกิดจากการกระจัดกระจายในบรรยากาศ รวมทั้งความถี่ของคลื่นจะแปรผันกับการลดทอนจากความถี่ 3 GHz จนถึงความถี่ 100 GHz

๒.     การสะท้อน (Reflection)
การสะท้อนเป็นคุณสมบัติที่สำคัญของคลื่นเรดาร์ เนื่องจากการตรวจจับเป้าหมายต้องอาศัยคลื่นที่สะท้อนจากเป้าหมายนั้น ๆ กลับเข้ามาในภาครับ (Receiver) เพื่อใช้ในการประมวลผล พลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สะท้อนจากวัตถุที่มีความหนาแน่นต่างจากสื่อกลาง หรือบรรยากาศจะสามารถประมวลผลมาเป็น ตำแหน่ง ระยะห่างและความเร็วได้ การสะท้อนของเรดาร์มี ๒ ลักษณะ คือ

การสะท้อนที่สมบูรณ์ (Specular Reflection) กับการสะท้อนที่ไม่สมบูรณ์ (Diffuse หรือ Scattering Reflection)
การสะท้อนที่สมบูรณ์ (Specular Reflection)
    เป็นการสะท้อนคลื่นที่เกิดเมื่อพลังงานกระทบกับวัตถุที่มีผิวเรียบเหมือนกระจกจะทำให้เกิดมุมสะท้อนเท่ากับมุมตกกระทบ ซึ่งจะมีปัจจัย ๓ ประการคือ
๑.   มุมตกกระทบของพลังงานที่พุ่งเข้าสู่พื้นผิว
๒.   วัสดุของผิววัตถุ โดยพื้นผิวที่เป็นโลหะจะสะท้อนได้ดีต่อพลังงานหรือคลื่นในทุกความถี่ แต่สำหรับวัสดุจำพวกคาร์บอน   ไฟเบอร์จะสะท้อนพลังงานออกมาน้อยมาก
๓.   ทิศทางของคลื่น (Polarisation) จะมีผลต่อการตรวจจับทางทะเลโดยเรือ เมื่อมีมุมตกกระทบต่ำ ๆ หากใช้ทิศทางของคลื่นตามแนวนอน (Horizontal Polarisation) จะทำให้เกิดการกระท้อนกลับน้อย ทำให้ได้รับสัญญาณที่ต้องการน้อย ในขณะทิศทางของคลื่นจะไม่มีผลกระทบมากนั้นหากใช้บนพื้นดิน ดังนั้นเรดาร์พื้นน้ำจะใช้คลื่นทิศทางตามแนวตั้ง (Vertical Polarisation)

การสะท้อนที่ไม่สมบูรณ์ (Diffuse หรือ Scattering Reflection)
     เป็นการสะท้อนที่เกิดจากวัตถุทั่วไปที่มีพื้นผิวไม่เรียบ หรือมีรูปทรงประกอบที่ซับซ้อน เช่น อากาศยาน จะมีรูปแบบของสัญญาณสะท้อนที่ซับซ้อน และกระจัดกระจายไปในหลายทิศทาง โดยการออกแบบจะพยายามไม่ให้คลื่นสัญญาณของเรดาร์สะท้อนไปในทิศทางของอุปกรณ์รับสัญญาณ เช่น F-117
ทั้งนี้การสะท้อนของคลื่นในธรรมชาติจะเกิดทั้งการสะท้อนที่สมบูรณ์ (Specular Reflection) กับการสะท้อนที่ไม่สมบูรณ์ (Diffuse หรือ Scattering Reflection) พร้อมกัน
ผลของการสะท้อนทำให้เกิด ๒ ปรากฏการณ์ ได้แก่ สัญญาณหลายเส้นทาง (Multipath) และสัญญาณกระพริบ (Scintillation)

สัญญาณหลายเส้นทาง (Multipath หรือ Multiple Path)
     เมื่อสัญญาณเรดาร์ถูกสะท้อนมากกว่า ๑ ครั้งในการเดินทางกลับเข้าหาอุปกรณ์ภาครับ (Receiver) จะเกิดการสะท้อนแบบไม่โดยตรง (Non-direct Reflections) หรือสัญญาณสะท้อน (Reflected Signal) ซึ่งจะทำให้เกิดความแตกต่างของระยะทางในการเดินทางของคลื่นเรดาร์จากสัญญาณที่ถูกต้อง (Direct Signal) ส่งผลให้การประมวลผลตำแหน่งและระยะทางของเป้าหมายผิดพลาดไปจากความเป็นจริง

สัญญาณกระพริบ (Scintillation)
    เมื่อสัญญาณเรดาร์เกิดปรากฏการณ์ Multipath บริเวณพื้นผิวของเป้าหมาย จะทำให้เกิดการรวมของคลื่นที่สะท้อนออกมา ในการรวมนี้อาจทำให้เกิดการหักล้างของคลื่นที่มีเฟสไม่ตรงกัน (out of phase) ส่งผลให้มีการเปลี่ยนแปลงระดับของพลังงานของคลื่นที่สะท้อนกลับไปยังภาครับ ทำให้ความชัดเจนของเป้าที่จับได้ไม่คงที่ในลักษณะกระพริบ คล้ายกับดาวบนท้องฟ้า

๓.     การเบี่ยงเบน (Diffraction)
   การเบี่ยงเบนของคลื่นเกิดขึ้นเมื่อคลื่นมีการเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่อ้อมมุมของสิ่งกีดขวางต่าง ๆ เช่น ภูเขา หรืออาคาร เป็นต้น โดยคลื่นที่มีความถี่ต่ำ หรือความยาวคลื่นมาก จะได้รับผลกระทบในการเบี่ยงเบนมากกว่าคลื่นที่มีความถี่สูง
    การเบี่ยงเบนจะมีผลกระทบอย่างมากกับเรดาร์ที่ใช้คลื่นความถี่ต่ำกว่า 5 MHz ลงมา ซึ่งจะทำให้เกิดคลื่นพื้นผิว (Surface Wave) เมื่อใช้ย่านความถี่ HF ซึ่งสามารถเพิ่มระยะการตรวจจับของเรดาร์ได้ ในย่านความถี่สูงขึ้นไปขีดความสามารถในการอ้อม     สิ่งกีดขวางจะทำได้ลดลง ทำให้ไม่สามารถตรวจจับเป้าหมายในห้วงบริเวณเงาของสิ่งกีดขวางได้ (Terrain Masking)

๔.     การหักเห (Refraction)
 การหักเหของคลื่นคือการหักงอของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อเกิดทางผ่านสื่อกลางที่มีความหนาแน่นต่างกันในความเร็วที่ต่างกัน โดยบรรยากาศระดับสูงจะมีความหนาแน่นต่ำกว่าบรรยากาศระดับต่ำ ทำให้คลื่นเรดาร์สามารถเดินทางตามความโค้งของโลกได้ โดยคลื่นที่มีความถี่ต่ำจะได้รับผลกระทบมากกว่าคลื่นที่มีความถี่สูงเช่นเดียวกับการเบี่ยงเบน

ระยะเส้นขอบฟ้าของเรดาร์ (RADAR Horizon)
   เป็นขีดความสามารถในการตรวจจับเป้าหมายของเรดาร์ที่เกินกว่าเส้นขอบฟ้าทางภูมิศาสตร์ ซึ่งถูกบังโดยส่วนโค้งของโลก สามารถประมาณได้โดยใช้สูตร

Rh = 1.23 √h1

โดย         Rh คือระยะเส้นขอบฟ้าของเรดาร์ มีหน่วยเป็น ไมล์ทะเล (Nm)

                h1 คือความสูงของเรดาร์เหนือพื้นดิน มีหน่วยเป็น ฟุต (ft)

                ผลลัพธ์จะมากกว่าระยะเส้นของฟ้าทางภูมิศาสตร์อยู่ประมาณ 15 % หากเป้าหมายบินอยู่ในชั้นความสูง h2 จะใช้สูตร

Rh = 1.23 (√h1+√h2)

ระบบการส่งโทรทัศน์

หลักการเครื่องรับเครื่องส่งFM

วันอังคารที่ 1 สิงหาคม พ.ศ. 2560

ระบบการส่งสัญญาณโทรทัศน์

ระบบการส่งโทรทัศน์

1.  การส่งรายการทางสถานีโทรทัศน์เพื่อการค้า (Broadcasting  by Commercial  Stations)   การส่งรายการทางสถานีโทรทัศน์เพื่อการค้า หรือโทรทัศน์ประเภทสาธารณะรับได้โดยตรง (Free TV)   สำหรับประเทศไทยขณะนี้ไม่มีการส่งรายการโทรทัศน์การสอนทางสถานีโทรทัศน์เพื่อการค้าที่แพร่สัญญาณในวงกว้าง  จะมีเพียงรายการโทรทัศน์การศึกษา เช่น รายการสนุกกับไอที รายการท่องไปในโลกกว้าง  ฯลฯ
        2.  การส่งรายการทางสถานีโทรทัศน์ที่มิใช่เพื่อการค้า  (Broadcasting by Non-Commercial  Stations)    เป็นสถานีโทรทัศน์ที่เสนอรายการเพื่อสาธารณประโยชน์โดยไม่มีโฆษณา  สถานีเหล่านี้เป็นสถานีที่เสนอรายการสารคดี วิเคราะห์ข่าว ละคร เพลง เพื่อความรู้และความบันเทิงแก่ผู้ชมทางบ้าน  รวมถึงรายการเพื่อการเรียนการสอนในโรงเรียนด้วย
        3.  การส่งโทรทัศน์วงจรปิด (Closed  Circuit  Television : CCTV)  โทรทัศน์วงจรปิด  หมายถึง  ระบบการส่งโทรทัศน์ที่ผู้ส่งและผู้รับสามารถเชื่อมโยงติดต่อกันด้วยสายแทน              การออกอากาศตามธรรมดาของสถานีโทรทัศน์   การส่งโทรทัศน์ในระบบนี้สามารถส่งได้  3  รูปแบบ คือ
                3.1  การใช้กล้องโทรทัศน์กล้องเดียวถ่ายทอดการสอน  หรือเหตุการณ์ในห้องนั้นให้กับผู้เรียนที่อยู่ในห้องเดียวกันนั้นได้รับชมโดยมีเครื่องรับโทรทัศน์ 1 เครื่อง เช่น การทดลองทางวิทยาศาสตร์ หรือการแสดงการซ่อมเครื่องยนต์ ซึ่งอาจมีการถ่ายภาพในระยะใกล้ให้                          กลุ่มผู้เรียนได้เห็นรายละเอียดของการสาธิตนั้น
                3.2  การใช้กล้องโทรทัศน์กล้องเดียวถ่ายทอดการสอนหรือเหตุการณ์ในที่นั้นส่งไปยังเครื่องรับโทรทัศน์หลายเครื่องที่ติดตั้งอยู่ในห้องเดียวกันหรือห้องอื่น ๆ ในอาคารเดียวกัน การถ่ายทอดนี้ใช้เมื่อเวลามีการสอนแก่ผู้เรียนจำนวนมาก ๆ
                3.3  การใช้กล้องโทรทัศน์หลายกล้องและเครื่องวีดิทัศน์ เพื่อแพร่ภาพแก่ผู้เรียนที่อยู่ในตึกต่าง ๆ ที่อยู่ภายในบริเวณโรงเรียนหรือสถาบันการศึกษาเดียวกัน วิธีการแบบนี้เครื่องรับโทรทัศน์วงจรปิดจะรับได้หลายช่องเพื่อเสนอวิชาต่าง ๆ หรือวิชาเดียวกันแต่ต่างระดับชั้น

          การส่งรายการทางสายเคเบิลหรือเคเบิลทีวี  (Cable  Television) 
         การส่งรายการทางสายเคเบิลหรือเคเบิลทีวี หรือโทรทัศน์ประเภทบอกรับสมาชิก (Pay TV) เป็นระบบการแพร่สัญญาณทางสายเคเบิลเพื่อการเรียนการสอนหรือเพื่อความบันเทิงที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน จะมีรูปแบบที่สถานีต้นทางเคเบิลติดตั้งเสาอากาศใหญ่เพื่อรับสัญญาณจากสถานีโทรทัศน์หรือจากสถานีส่งที่ส่งโดยสัญญาณผ่านดาวเทียมในอวกาศหรือสัญญาณไมโครเวฟทางภาคพื้นดิน เมื่อสถานีต้นทางเคเบิลรับสัญญาณมาแล้วจะทำการขยายสัญญาณเพื่อส่งไปตามสายเคเบิลใหญ่ซึ่งทำด้วยลวดทองแดงหรืออาจเป็นเส้นใยนำแสงก็ได้  โดยมีสายเคเบิลเล็กเชื่อมต่อส่งสัญญาณต่อไปตามสถานที่ต่าง ๆ เช่น โรงเรียน  มหาวิทยาลัย  บ้านเรือน  และสถาบันทางธุรกิจ  ตามปกติแล้วสายเคเบิลเล็กจะถูกฝังไว้ใต้ดินและฝังคู่กับสายโทรศัพท์ด้วย

         การส่งรายการด้วยคลื่นไมโครเวฟ 
         การแพร่สัญญาณด้วยคลื่นไมโครเวฟ (Microwave Transmission) เป็นการแพร่สัญญาณระบบเดียวที่ใช้เฉพาะในประเทศสหรัฐอเมริกาเรียกว่า Instructional Television Fixed   Service  (ITFS)   โดยใช้คลื่นไมโครเวฟความถี่ 2500 – 2690  เมกะเฮิรตซ์ ไม่จำเป็นต้องต่อสายไปยังห้องเรียนต่าง ๆ เหมือนกับระบบการส่งโทรทัศน์ทางสายเคเบิล
การส่งโทรทัศน์ระบบนี้มีข้อจำกัดที่สำคัญอย่างหนึ่งคือ คลื่นความถี่ของสัญญาณไมโครเวฟเดินทางไปในแนวเส้นตรงโดยไม่สามารถไปตามความโค้งของโลกได้  และไม่สามารถทะลุผ่านสิ่งกีดขวาง  เช่น  ตึกหรือภูเขาได้เช่นกัน
         ดังนั้น  ในการส่งโทรทัศน์การสอนด้วยสัญญาณไมโครเวฟนี้จึงครอบคลุมไปได้เพียงพื้นที่ที่อยู่ในระยะสัญญาณของสถานีส่งเท่านั้น  โดยต้องมีเสารับสัญญาณเป็นทอด ๆ ในระยะห่างระหว่าง 5 – 30 ไมล์

        การส่งรายการด้วยการส่งสัญญาณผ่านดาวเทียม 
        การแพร่สัญญาณโทรทัศน์ด้วยการส่งสัญญาณผ่านดาวเทียม (Satellite Transmission)  โดยทั่วไปแล้วการส่งรายการโทรทัศน์ด้วยสัญญาณผ่านดาวเทียมจะเป็นการแพร่สัญญาณในวงกว้างเพื่อให้ผู้รับทั่วทุกหนแห่งในโลกสามารถรับชมรายการได้พร้อมกันในเวลาเดียวกัน
นอกจากการแพร่สัญญาณโทรทัศน์ในวงกว้างแล้ว ยังมีการแพร่สัญญาณในวงแคบ  เฉพาะจุดผู้ส่งและผู้รับ ตัวอย่างเช่น ได้มีการนำการส่งสัญญาณผ่านดาวเทียมมาใช้ในวงการศึกษา เพื่อถ่ายทอดความรู้ระหว่างผู้เรียนที่อยู่ต่างทวีปกัน  ปัจจุบันยังมีการนำระบบรับตรงจากดาวเทียมที่เรียกว่า “ระบบดีทีเอช”  (Direct  to  Home : DTH)  มาใช้เพื่อให้ผู้เรียนที่อยู่ตามบ้านสามารถรับสัญญาณจากดาวเทียมเข้าเครื่องรับโทรทัศน์ของตนได้โดยตรงโดยไม่ต้องผ่านสถานีรับ