การทดสอบมาตรฐานทางเทคนิคของเครื่องส่งวิทยุกระจายเสียงสำหรับการทดลองประกอบกิจการวิทยุกระจายเสียง

          ระบบวิทยุกระจายเสียงในระบบการมอดูเลตเชิงความถี่ (Frequency Modulation : FM) ถูกนำมาใช้งานอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน  เนื่องระบบ FM ให้คุณภาพเสียงที่ชัดเจนและเป็นระบบสเตอริโอ (Stereo) ซึ่งทำให้เกิดมิติของเสียงที่ได้ยิน สำหรับวิทยุกระจายเสียงของประเทศไทยใช้มาตรฐานของสหภาพโทรคมนาคมนานาชาติ (International Telecommunication : ITU) ในปัจจุบันสถานีวิทยุที่ทำการกระจายเสียงด้วยระบบ FM ได้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งอุปกรณ์เครื่องส่งวิทยุที่ใช้ในการกระจายเสียงนั้นส่วนใหญ่ไม่ผ่านการรับรองมาตรฐานจากคณะกรรมการกิจการกระจายเสียง กิจการโทรทัศน์ และกิจการโทรคมนาคมแห่งชาติ (กสทช.) จึงก่อให้เกิดปัญหาการรบกวนช่องความถี่อื่นๆ เช่น รบกวนช่องความถี่ข้างเคียง เป็นต้น ดังนั้นเพื่อแก้ปัญหาและป้องกันการรบกวนของช่องสัญญาณอื่นๆ อุปกรณ์เครื่องส่งวิทยุที่ใช้ในการส่งกระจายเสียงจะต้องได้รับการรับรองมาตรฐานทางเทคนิคของเครื่องส่งวิทยุกระจายเสียง

มาตรฐานทางเทคนิคเครื่องส่งวิทยุกระจายเสียงสำหรับการทดลองประกอบกิจการวิทยุกระจายเสียง

มาตรฐานทางเทคนิคเครื่องส่งวิทยุกระจายเสียง [1] ระบุลักษณะทางเทคนิคขั้นต่ำของเครื่องส่งวิทยุกระจายเสียงสำหรับการทดลองประกอบกิจการวิทยุกระจายเสียง ซึ่งมีการใช้งานในย่านความถี่วิทยุ 87.75 เมกะเฮิรตซ์ (MHz) ถึง107.75 เมกะเฮิรตซ์ (MHz) ที่มีการมอดูเลตแบบเอฟเอ็ม (FM) และมีช่องห่างระหว่างคลื่นพาห์ (Channel Spacing) 250 กิโลเฮิรตซ์ (kHz) ซึ่งมาตรฐานทางเทคนิคมีดังนี้

1. กำลังคลื่นพาห์ที่กำหนด (Rated Carrier Power)

นิยาม กำลังคลื่นพาห์ที่กำหนด หมายถึง กำลังคลื่นพาห์ (Carrier Power) ของเครื่องส่งวิทยุกระจายเสียงตามที่ผู้ผลิตประกาศ หรือแจ้งในเอกสารลักษณะทางเทคนิคของเครื่องส่งวิทยุกระจายเสียงนั้น โดยกำลังคลื่นพาห์ หมายถึง กำลังเฉลี่ย (Average Power) ที่ส่งไปโหลดเทียม (Dummy Load) ในขณะที่ไม่มีการมอดูเลต ซึ่งค่ากำลังคลื่นพาห์ที่วัดได้จากการทดสอบจะต้องมีค่าไม่เกิน ± 0.5 dB ของกำลังคลื่นพาห์ที่กำหนด

           ขีดจำกัด กำลังคลื่นพาห์ที่กำหนด (Rated Carrier Power) ที่อนุญาตให้ใช้งานจะต้องมีค่าไม่เกิน 500 วัตต์ (± 0.5 dB)

2. การแพร่แปลกปลอม (Conducted Spurious Emission)

           นิยาม การแพร่แปลกปลอม หมายถึง การแพร่ที่ขั้วต่อสายอากาศที่ความถี่วิทยุใดๆ ที่อยู่นอกเหนือแถบความถี่ที่จำเป็น (Necessary Bandwidth) และหมายความรวมถึงการแพร่ฮาร์มอนิก (Harmonic Emission) การแพร่พาราซิติก (Parasitic Emission) ผลจากการมอดูเลตระหว่างกัน (Intermodulation Product) และผลจากการแปลงความถี่ (Frequency Conversion Product) แต่ไม่รวมถึงการแพร่นอกแถบ (Out-of-Band Emission)

           ขีดจำกัด  กำลังของการแพร่แปลกปลอมสำหรับกิจการวิทยุกระจายเสียงในระบบเอฟเอ็ม (FM) ต้องต่ำกว่าค่ากำลังคลื่นพาห์ (Carrier Power) ในขณะที่ไม่มีการมอดูเลต อย่างน้อยที่สุดตามสูตรคำนวณที่กำหนด ดังนี้

46 + 10log P หรือ 70 dBc, โดยให้เลือกใช้ค่าที่ต่ำกว่า

โดยที่ P หมายถึง กำลังคลื่นพาห์ที่กำหนด มีหน่วยเป็นวัตต์ (Watt)

          

            ย่านความถี่ที่จะต้องทำการวัดการแพร่แปลกปลอม คือ ตั้งแต่ความถี่ 9 kHz ถึง 1 GHz โดยแบ่งย่านความถี่ดังนี้

ย่านความถี่	การตั้งค่า Resolution Bandwidth (เครื่อง Spectrum Analyzer)
9 kHz – 150 kHz	1 kHz
150 kHz – 30 MHz	10 kHz
30 MHz – 1 GHz	100 kHz

*** หมายเหตุ   ตั้งค่า Video Bandwidth ประมาณ 3 เท่าของ Resolution Bandwidth

3. การแพร่นอกแถบ (Out-of-Band Emission)

           นิยาม การแพร่นอกแถบ หมายถึง การแพร่ที่ขั้วต่อสายอากาศที่ความถี่วิทยุใด ๆ ที่อยู่นอกเหนือแถบความถี่ที่จำเป็น (Necessary Bandwidth) ในขณะที่มีการมอดูเลตความถี่เสียงตามที่กำหนด โดยไม่รวมถึงการแพร่แปลกปลอม (Spurious Emission)

           ขีดจำกัด  การแพร่นอกแถบต้องอยู่ภายในขอบเขตที่กำหนดไว้ในภาพข้างล่างนี้

Frequency relative to the center of The channel (kHz)	Relative level (dBc)
-500	-85
-300	-85
-200	-80
-100	0
100	0
200	-80
300	-85
500	-85

วิธีการตั้งค่าสัญญาณ Audio เพื่อวัดการแพร่นอกแถบ (Out-of-band Emission)

1.  ตั้งค่าสัญญาณ Audio โดยให้ช่องสัญญาณทางด้านขวาเป็นหลัก

( ช่องสัญญาณทางด้านซ้าย (L) = ช่องสัญญาณทางด้านขวา (R)  -  6 dB )

2. ตั้งค่าสัญญาณ Audio ที่ความถี่ 1 kHz แล้วปรับความแรงของสัญญาณเพื่อให้ได้ Deviation ± 40 kHz (± 32kHz สำหรับระบบ Mono)

3.   วัดค่าความแรงของสัญญาณ Audio จากข้อ 2. ด้วย Noise Meter

4.   ถอดสัญญาณ Audio ออก แล้วแทนด้วย Colored Noise Generator มาตรฐาน

5.   วัดความเร่งของ Colored Noise Generator ด้วย Noise

6.   ปรับความแรงของ Colored Noise Generator เพื่อให้ได้ความแรงเท่ากับ

      ความแรงในข้อ 3

7.   อ่านค่า Spectrum ที่ได้เทียบกับขีดจำกัด (รูปที่ 1)

4. ค่าผิดพลาดทางความถี่ (Frequency Error)

           นิยาม ค่าผิดพลาดทางความถี่ หมายถึง ค่าแตกต่างระหว่างความถี่คลื่นพาห์ในขณะที่ไม่มีการมอดูเลต กับความถี่ที่ระบุ (Nominal Frequency) ของภาคเครื่องส่ง

           ขีดจำกัด ค่าผิดพลาดทางความถี่จะต้องไม่เกิน ± 2 กิโลเฮิรตซ์ (kHz) ของความถี่คลื่นพาห์ในขณะที่ไม่มีการมอดูเลต

5. ค่าเบี่ยงเบนทางความถี่ (Frequency Deviation)

           นิยาม ค่าเบี่ยงเบนทางความถี่ หมายถึง ค่าแตกต่างที่มากที่สุดระหว่างความถี่ขณะใดขณะหนึ่ง(Instantaneous Frequency) เมื่อมีการมอดูเลตกับความถี่คลื่นพาห์ในขณะที่ไม่มีการมอดูเลต

ขีดจำกัด ค่าเบี่ยงเบนทางความถี่จะต้องไม่เกิน ± 75 กิโลเฮิรตซ์ (kHz)

วิธีการตั้งค่าสัญญาณ Audio เพื่อวัดค่าเบี่ยงเบนความถี่ (Frequency Deviation)

1.  ตั้งค่าสัญญาณ Audio โดยให้ช่องสัญญาณทางด้านขวาเป็นหลัก

( ช่องสัญญาณทางด้านซ้าย (L) = ช่องสัญญาณทางด้านขวา (R)  -  6 dB )

2. ตั้งค่าสัญญาณ Audio ที่ความถี่ 1 kHz แล้วปรับความแรงของสัญญาณเพื่อให้ได้ Deviation ± 40 kHz (± 32kHz สำหรับระบบ Mono)

3.   วัดค่าความแรงของสัญญาณ Audio จากข้อ 2.

4.   เพิ่มความแรงของสัญญาณ Audio ที่วัดได้จากข้อ 2 ไปอีก 12 dB

5.   อ่านค่า Frequency Deviation ที่ได้ ซึ่งจะต้องไม่เกิน ± 75 kHz มีค่าความผิดพลาด

       ± 3%

  

แผนผังการต่ออุปกรณ์การวัดมาตรฐานเครื่องส่งวิทยุกระจายเสียง

การวัดมาตรฐานของเครื่องส่งวิทยุกระจายเสียงนั้นสามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์สำหรับการทดสอบได้ดังนี้

 

Note.

การวัดค่าพารามิเตอร์ควรวัดที่ความถี่ต่ำ ความถี่สูงสุด และความถี่กึ่งกลางของย่านความถี่ที่ต้องการรับรองหรือความถี่ที่ใช้งานเท่านั้น

อ้างอิง 

[1] ประกาศคณะกรรมการกิจการกระจายเสียง กิจการโทรทัศน์และกิจการโทรคมนาคมแห่งชาติ เรื่อง หลักเกณฑ์การอนุญาตทดลองประกอบกิจการวิทยุกระจายเสียง พ.ศ. ๒๕๕๕

[2] เอกสารประกอบการบรรยาย   "การทดสอบมาตรฐานทางเทคนิคของเครื่องส่งวิทยุกระจายเสียงสำหรับการทดลองประกอบกิจการวิทยุกระจายเสียง" , ผศ.ดร. รังสรรค์ ทองทา อาจารย์สาขาวิชาวิศวกรรมโทรคมนาคม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี นครราชสีมา