สายอากาศ Band Width กว้างจะมีผลดีอย่างไร

Band Width คือ ช่วงความถี่ที่ใช้งาน หมายถึง ช่วงความถี่ที่สายอากาศต้นนั้นยังทำงานได้ดีอยู่ โดยปรกติ มักจะระบุเป็นช่วงความถี่ ซึ่งค่า SWR ของสายอากาศต่ำกว่าค่าที่กำหนดไว้

Band Width กว้างมันก็รับ ส่ง ได้กว้าง 140 150 160 170 รับส่งได้หมด สายอากาศที่ Band Width กว้างก็น่าจะเป็นสายอากาศที่ดี เพราะต้นเดียวรับส่งความถี่ไหนก็ได้ ถ้าเราจำเป็นต้องใช้หลายความถี่นะ
อย่างเช่นสายอากาศทีวี ยิ่ง Band Width กว้างยิ่งดี จะรับได้ทุกช่อง อย่างเช่น ช่อง 3 ความถี่ 50 กว่า MHz ดูช่อง 11 ความถี่ตั้ง 200 กว่า MHz ถ้าสายอากาศ Band Width กว้าง ๆ กวาดได้หมดก็ดีสิ
แต่เราจะเห็นว่าสายอากาศโทรทัศน์นั้นต้องมีแผงเยอะแยะเลยเพระาว่ามันทำไม่ได้ ถ้าทำได้ ต้นเดียวก็พอแล้ว สายอากาศที่ต้นเดียวเลยก็มีรวม Gain แล้วสู้หลาย ๆ ตัวรวมกันไม่ได้
Band Width กว้างก็คือสามารถรับส่งย่านความถี่ต่าง ๆ ได้มากโดยค่า SWR ไม่สูงจนเกินไป

กราฟแสดงความสำพันธ์ (สมมุติ) ระหว่างค่า SWR ของสายอากาศแบบ A และแบบ B
เช่นสายอากาศ A และ B เราปรับไว้ที่ความถี่ 150 MHz ต้น A เป็นสายอากาศที่มี Band Width กว้าง ที่ 145 หรือ 155 MHz อาจจะได้ค่า SWR 1:1.2 ที่ 140 หรือ 160 MHz อาจจะได้ 1:1.5 ที่ 130 หรือ 170 MHz เพิ่งจะได้ค่า SWR แค่ 1:2 เรียกสายอากาศต้น A ว่า Band Width กว้างมาก ได้ตั้งแต่ 130 - 170 MHz ซึ่งตั้ง 40 MHz ในช่วงที่ดีที่สุดคือ 135 - 165 เกินกว่านั้นก็รับได้ เพียงแต่ทำให้ Gain ต่ำลง
สำหรับต้น B Match ไว้ที่ 150 MHz เช่นเดียวกัน แต่พอมาใช้ที่ 145 หรือ 155 MHz ค่า SWR ขึ้นมาเป็น 1:1.5 พอมาใช้ที่ 140 160 MHz ค่า SWR ขึ้นมาถึง 1:5 ซึ่งเครื่องพังแน่ สายอากาศต้น B ก็มี Band Width 145-155 MHz ประมาณ 10 MHz ซึ่งก็นับว่ากว้างแล้ว แต่น้อยกว่าต้น A
สายอากาศที่ Band Width กว้างนี่การ Match ง่ายผิดเพี้ยนไปนิด ๆ หน่อย ๆ ไม่ค่อยมีปัญหา แต่ถ้าิ Band Width แคบ ๆ นี่ถ้าตัดผิดไปเซนต์เดียว ก็ต้องโยนทิ้งแล้ว Match ไม่ลง แต่สายอากาศ Band Width กว้างมักจะมี Gain ไม่ค่อยสูง

Band Width ของสายอากาศ

Band Width คือ ช่วงความถี่ที่ใช้งาน หมายถึง ช่วงความถี่ที่สายอากาศต้นนั้นยังทำงานได้ดีอยู่ โดยปรกติ มักจะระบุเป็นช่วงความถี่ ซึ่งค่า SWR ของสายอากาศต่ำกว่าค่าที่กำหนดไว้

รูปตัวอย่าง เป็นการเปรียบเทียบสายอากาศ ที่มีขายตามท้องตลาด 2 ต้น คือ Texas Bugcatcher กับ High Sierra Sidekick โดยที่ SWR ที่ยอมรับได้คือ 2 : 1 สายอากาศ Texas Bugcatcher จะมี Band Width ที่แคบกว่า คือ 12 KHz ในย่านความถี่ 80 เมตร

Beam Width ของสายอากาศ ทิศทาง

(เปรียบเทียบกับรูป แสงของไฟฉาย)
คือความกว้างของลำคลื่น เป็นคุณสมบัติ ของสายอากาศทิศทาง ที่วัดเป็นองศา ของส่วนที่เป็น Major lobe หรือ Main lobe ระหว่างสองทิศทาง ซึ่งกำลังไฟฟ้า ลดลงครึ่งหนึ่ง (-3db) ของค่าสูงสุด

ตัวอย่าง Beam Width ของสายอากาศ Yagi 3-element
ทิศทาง 0 องศา เรียกว่า main lobe จะมีลำคลื่นที่แรงที่สุด ถ้าเราวัดความแรงไปทางด้านข้าง จนความแรงลดลงครึ่งหนึ่ง (-3db) เรียกว่า จุด half power เราวัดมุมจากจุด half power จากด้านหนึ่งไปยังอีกด้านหนึ่งจะเท่ากับ Beam Width ตัวอย่างไหนรูปคือประมาณ 66 องศา

Shortened coil-loaded dipoles

ในบางครั้งสายอากาศ ไดโพลแบบ half-wavelength อาจจะมีความยาวเกินไป ในการใช้งานบางรูปแบบ วิธีการแก้ปัญหานี้ก็คือ การนำ coil-loaded มาใช้เพื่อลดความยาวของไดโพลลง (ดังรูป)

การใช้ coil-loaded จะเป็นการเพิ่มความยาวทางไฟฟ้า (electrical length) ของลวดตัวนำ โดยไม่ต้องเพิ่มความยาวทางกายภาพ (physical length)

Off-center-fed full-wave doublet (OCFD) antennas

สายอากาศแบบเราจะรู้จักในนามของสายอากาศแบบ Windom (ผู้ประดิษฐ์คือ Loren G. Windom , W8GZ)

สายอากาศแบบนี้จะทำงานได้ดีเมื่ออยู่สูงกว่าพื้นดิน อย่างน้อย lambda/2 ในทางปฎิบัตจะให้กับความถี่ที่สูงกว่า 10 MHz ขึ้นไปจุดป้อนสัญญาณจะห่างจากปลาย lambda/4 สามารถ match กับสายนำสัญญาณแบบ 75 โอห์มได้เป็นอย่างดี และควรต่อร่วมกับ หม้อแปลง 1:1 balun ด้วย สายอากาศแบบนี้จะมีความยาวรวม 1 lambda อัตราการขยายประมาณ 1dB

Sloping dipole (sloper หรือ slipole)

Sloping dipole (sloper หรือ slipole)

สายอากาศแบบนี้จะเป็นที่นิยม เนื่องจาก มีมุมการแพร่กระจายคลื่นที่ต่ำกว่า มีการแพร่กระจายคลื่นได้แรงที่สุดเพียงด้านเดียว

Broadbanded dipoles

สายอากาศแบบ Folded dipole เป็นสายอากาศพื้นฐานที่ประกอบด้วย สายอากาศ half-wavelength จำนวน 2 ชิ้นมาต่อเข้าด้วยกัน (shorted) และมีการป้อนสัญญาณที่จุดกึ่งกลางของตัวนำ 1 ด้าน สายอากาศแบบนี้จะมีค่า impedance ประมาณ 300 โอห์ม ซึ่งจะให้กับสายนำสัญญาณแบบ twin-lead สายอากาศแบบนี้จะมีข้อดีคือ bandwidth กว้าง (wide-bandwidth)

Folded dipole fed with coaxial cable
ข้อเสียของสายอากาศแบบ Folded dipole ก็คือมีค่า impedance 300 โอห์ม ซึ่งไม่เหมาะสมกับเครื่องส่งในปัจจุบัน ที่ได้รับการออกแบบให้ใช้กับสายนำสัญญาณแบบ coaxial-cable แต่ว่าเราก็สามารถที่จะแก้ปัญหาได้โดยการใช้ หม้อแปลง 4:1 balun ที่จุดป้อนสัญญาณ (ดังรูป)

Bowtie dipole (สักษณะคล้าย ๆ หูกระต่าย)

สายอากาศแบบ bowtie dipole เป็นที่นิยมในช่วงปี 1930s ถึง 1940s, จนกลายเป็นพื้นฐานสายอากาศของเครื่องรับโทรทัศน์ในตอนแรก ต่อมาใช่ช่วงปี 1950s เรียกสายอากาศแบบนี้ว่าื Wonder Bar antenna แต่ระยะหลังได้รับความนิยมลดลง

Cage dipole (ลักษณะคล้าย ๆ กรงนก)

สายอากาศแบบ cage diople มีแนวคิดเดียวกับสายอากาศ ไดโพลแบบ bowtie แต่ลักบณะโครงสร้างแตกต่างกัน แนวคิดที่จะรวมเอาสายอากาศไดโพล หลาย ๆ เส้นมาขนานกันโดยใช้สายนำสัญญาณเส้นเดียวกัน จะใช้ฉนวน (อาจจะทำมาจาก plexiglass, lucite, หรือ ceramic) มาคั่นระหว่างสายลวดตัวนำแต่ละเส้น

High-frequency dipole ตอนที่ 1

High-frequency dipole

สายอากาศไดโพล เป็นสายอากาศ ที่นักวิทยุสมัครเล่นรู้จักกันโดยทั่วไป และได้ยินบ่อยมากในความถี่ แต่รู้มั้ยว่า สายอากาศไดโพล ยังมีอะไรที่น่าค้นหาอีกหลายอย่าง เอาเป็นว่าสายอากาศไดโพลบางครั้งเราจะเรียกว่า สายอากาศแบบ Hertz หรือ hertzian เพราะว่าสายอากาศแบบนี้ถูก ค้นพบโดย Heinrich Rudolph Hertz เมื่อประมาณปี 1886 สายอากาศแบบ half-wavelength dipole เป็นสายอากาศแบบ สมดุล (balanced) ประกอบด้วยส่วนที่แพร่กระจายคลื่น 2 ส่วนดังรูป
สมดุล (balanced) หมายถึง ปลายสายทั้งสองของมีกระแสไหลเท่ากัน

แต่ละส่วนจะมีความยาว 1/4 ของความยาวคลื่น (quarter-wavelength) เมื่อรวมทั้งสองข้างก็จะเท่ากับ 1/2 ความยาวคลื่น (half-wavelength)
ความยาวครึ่งคลื่นของสายอากาศ (ความยาว L ในรูป) สามารถหาได้จากสูตร (ความยาวคลรึ่งคลื่นในสูญญากาศ)

จงจำเอาไว้ว่าความยาวทางกายภาพ กับความยาวทางไฟฟ้าของสายอากาศ จะแตกต่างกัน (ประมาณ 5 เปอร์เซนต์) โดยความยาวทางกายภาพจะสั้นกว่า เนื่องจากเวลาคลื่นเดินทางผ่านบนโลหะ จะเดินทางได้ช้ากว่าในสูญญากาศ เราจะเรียกว่าค่า velocity factor ความยาวคลึ่งคลื่นของสายอากาศไดโพลที่ใกล้เคียงกับความจริง (ใช้ตัวกลางเป็นโลหะ) คิดได้จากสูตร

ตัวอย่างการคำนวณ
จงหาความยาวโดยประมาณของสายอากาศ half-wavelength dipole ที่ความถี่ 7.25 MHz

ความยาวโดยประมาณเท่ากับ 64 ฟุต 6.6 นิ้ว

The dipole feedpoint

สายอากาศไดโพลแบบ half-wavelength ป้อนกระแสให้ที่จุดกึ่งกลาง

จากรูปแสดงให้เห็นถึง ค่ากระแส และแรงดันบนสายอากาศ ไดโพลแบบ half-wavelength จุดที่เราป้อนจะมีแรงดันต่ำสุดและกระแสสูงสุด จุดที่เราป้อนกระแสจะมีค่า impedance ประมาณ 73 โอห์ม สายนำสัญญาณที่จะมาต่อเข้ากับจุดนี้ก็ต้องมีค่า impedance เท่ากัน เพื่อให้เกิดการส่งผ่านพลังงานได้ดีที่สุด (Maximum power transfer) ถ้าสายนำสัญญาณมีค่า impedance ที่แตกต่างกัน (mismatch) พลังงานที่ส่งไปจากเครื่องส่ง ส่วนหนึ่งจะย้อนกลับมาเข้าเครื่องส่ง ค่านี้เราเรียกกันว่า standing waves (หรืออาจจะเรียกกันว่า SWR,VSWR)
รูปแบบการแพร่กระจายคลื่นของสายอากาศ ไดโพล แบบ half-wavelength เมื่อวางสายอากาศในแนวนอน

จากรูปเราก็จะเป็นว่าสายอากาศ ไดโพล แบบ half-wavelength จะมีการแพร่กระจายคลื่นออกเป็นสองส่วนหลัก ๆิ หรือก็คือสายอากาศแบบ 2 ทิศทางนั่นเอง (bidirectional) คลื่นจะแพร่ออกทางด้านข้างของตัวนำ ส่วนหัวและท้าย จะไม่มีการพร่ออกมาหรือออกมาน้อยมาก แต่ถ้าเราจับสายอากาศมาวางในแนวดิ่ง การแพร่กระจายคลื่นก็จะออกมาในรูป คล้าย ๆ ขนมโดนัท (doughnut) รูปทั้งสองรูปเป็นการแพร่กระจายคลื่นในสูญญากาศ แต่่เมื่อใช้งานจริง การติดตั้งใกล้กับพื้นโลก (earth’s surface) ทำให้รูปแบบการแพร่กระจายคลื่นผิดเพี้ยนไป

สายอากาศ ไดโพลแบบอื่น ๆ

Inverted-vee dipole

สายอากาศไดโพลแบบ Inverted-vee (ตัว V กลับหัว)
สายอากาศไดโพลแบบ inverted-vee ก็เป็นสายอากาศแบบ half-wavelength เช่นเดียวกับสายอากาศไดโพลที่ได้กล่าวมาในตอนแรก แต่จะมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างการจัดวางให้เป็นรูปตัว V กลับหัว โดยที่จุดป้อนสัญญาณจะยกให้สูงจากพื้นดินมากที่สุด และ สายอากาศแบบนี้จะสั้นกว่าไดโพลธรรมดาประมาณ 3-5 เปอร์เซนต์

มุม a จะมีค่าระหว่าง 70 - 110 องศา ถ้าต่ำกว่า 70 องศา สายอากาศก็จะคล้าย ๆ สายนำสัญญาณสองเส้นขนานกัน จะมีการแพร่กระจายคลื่นได้น้อย แต่ถ้ามุมเกิน 110 องศาคุณสมบัติต่าง ๆ ก็จะคล้าย ๆ กับ ไดโพลธรรมดา (โดยทั่วไปเราจะใช้ 90 องศา เป็นค่าืี่เหมาะสมที่สุด)
สูตรในการคำนวณสายอากาศไดโพลแบบ Inverted-vee คือ
 
ผลของ การทำได้ลวดตัวนำของไดโพล เอียงลงมา (Sloping) ทำให้ความถี่ resonant ลดลง นั่นก็คือ ความยาวทางไฟฟ้า ของสายอากาศเพิ่มขึ้นนั่นเอง ถ้าเราจะให้ความถี่ resonant เท่าเดิม เราก็ต้องลดความยาวของสายอากาศลง ซึ่งก็เป็นผลดี ส่วน impedance และ bandwidth ก็จะลดลงตามไปด้วย
จากข้อมูลเบื้องต้นมีการพูดว่า สายอากาศ ไดโพลแบบ Inverted-vee จะดีกว่า half-wavelength dipole ธรรมดา

• ไดโพลแบบ Inverted-vee ใช้เสาหลักที่สูง แค่ 1 ต้น ส่วน half-wavelength dipole ต้องใช้ 2 ต้นเป็นอย่างน้อย และถ้าสายนำสัญญาณมีน้ำหนักมาก อาจจะต้องเพิ่งเสาตรงกลางอีก 1 ต้น แต่ ไดโพลแบบ Inverted-vee สามารถจับยึดสายลงมากับเสากลางได้เลย
• สายอากาศไดโพลแบบ Inverted-vee ใช้พื้นที่ในการติดตั้งน้อยกว่า
• ไดโพลแบบ Inverted-vee สามารถ match กับสายนำสัญญาณแบบ 50 โอห์ม ได้ดีกว่า

รูปแบบการแพร่กระจายคลื่น ระหว่าง inverted-Vee กับ ไดโพล ธรรมดา (ในย่านความถี่ 80 เมตร)

Interference to Television (TVI)

สัญญาณรบกวนแบบต่าง ๆ ที่จะเกิดขึ้นกับเครื่องรับโทรทัศน์
เราจะเสดงให้ท่านเห็นถึงสัญญาณรบกวนในแบบต่าง ๆ ที่ปรกฏขึ้นบนหน้าจอ เพื่อการค้นหาสาเหตุที่ถูกต้อง

รูปที่ 1 แสดงภาพปกติ

สัญญาณอ่อน

รูปที่ 2 แสดงภาพที่เกิดจากสัญญาณอ่อนเกินไป เราสามารถแก้ปัญหาที่เกิดขึ้นได้โดย การเปลี่ยนไปใช้สายอากาศที่มีประสิธิภาพดีขึ้น เช่นสายอากาศแบบที่ทาง ตรวจสอบสายนำสัญญาณ และขั้วต่อต่าง ๆ ทดลองปรับทิศทางของสายอากาศ ถ้าเป็นไปได้ให้ใช้สายอากาศแบบภายนอกบ้าน และติดตั้งอุปกรณ์ขยายสัญญาณ (booster amplifier) เปลี่ยนสายนำสัญญาณจากแบบ twin lead เป็นสายแบบ coaxial สามารถจะช่วยได้บางส่วน

ภาพซ้อน ,ภาพเงา

รูปที่ 3 ภาพซ้อน หรือภาพเงา สาเหตุมาจากเครื่องรับอยู่ใกล้กับเครื่องส่งที่อยู่ในตัวเมือง ที่มีตัวตึก, อาคารสูง ๆ หรือ ภูเขา สัญญาณโทรทัศน์บางส่วนจะสะท้อนกับตึกสูง ๆ ให้ลองเปลี่ยนทิศทางของสายอากาศ และเปลี่ยนสายนำสัญญาณเป็นแบบ shielded หรือสาย coaxial

สัญญาณจาก 2 สถานีรบกวนกันและกัน

รูปที่ 4 แสดงอาการที่เครื่องรับ รับสัญญาณ 2 สัญญาณที่มีความแรงใกล้เคียงกัน ความถี่เดียวกัน ลักษณะคล้าย ๆ กับอาการ ภาบซ้อน แต่จะแตกต่างกันที่ภาพ 2 ภาพจะแตกต่างกัน

สัญญาณรบกวนจาก เครื่องส่งวิทยุ สมัครเล่น/CB

สัญญาณรบกวนแบบนี้จะเกิดขึ้นเป็น จังหวะ ๆ ตามการส่งสัญญาณของ เครื่องส่ง (วิทยุ CB ,สมัครเล่น,ตำรวจ,และเครื่องรับ ส่ง แบบอื่น ๆ ) ภาพจะเป็นเส้นลาย ๆ ตามขวาง แต่ถ้าเราอยู่ใกล้ ๆ เครื่องส่งมาก ๆ ภาพหน้าจอเครื่องรับโทรทัศน์ อาจจะเป็นสีดำไปเลยก็ได้ แล้วก็อาจจะได้ยินเสียง การสนธนาออกมาด้วย สัญญาณนี้ อาจจะมีผลต่อ โทรศัพท์ (บ้าน) และเครื่องรับวิทยุ FM ด้วย
สำหรับท่าน ๆ ที่เป็นนักวิทยุสมัครเล่นควรจะต้องมีวงจรกรอง สัญญาณ หรือ Filter ไว้กรองไม่ให้สัญาณของเราไปรบกวนชาวบ้าน เช่นรูปตัวอย่าง วงจร Low Pass Filter สำหรับ ความถี่ 50 MHz หมายความว่า ความถี่ต่ำกว่า 50 MHz ผ่านได้ ความถี่ที่สูงกว่าถูกกำจัดทิ้งลง Ground วงจรนี้ใช้สำหรับ นักวิทยุขั้นกลางที่ใช้ ความถี่ ต่ำกว่า 30 MHz และ วิทยุ CB 27 MHz

สัญญาณรบกวนจากเครื่องใช้ไฟฟ้า (รบกวนมากเช่น ไดร์เป่าผม)

รูปที่ 6 แสดงให้เห็นถึงการรบกวนที่เกิดจากเครื่องใช้ไฟฟ้า ชนิดที่รบกวนมาก ยกตัวอย่าง เช่น ไดร์ เป่าผม ,สว่านไฟฟ้า และมอเตอร์ต่าง ๆ
สัญญาณรบกวนจากเครื่องใช้ไฟฟ้า (รบกวนน้อย)

รูปที่ 7 แสดงถึงสัญญาณรบกวนที่เกิดจากเครื่องใช้ไฟฟ้า ที่รบกวนแบบอ่อน ๆ ภาพจะมีลักษณะเป็นเม็ดเล็ก ๆ หรือแถบยาว ๆ อาจจะมีเสียงซ่า ๆ รบกวนด้วย

สัญญาณรบกวนจากเครื่องส่งวิทยุ FM

รูปที่ 8 สัญญาณรบกวนจากเครื่องส่งวิทยุ FM อาจจะเนื่องมาจากเราอยู่ใกล้สถานีส่งวิทยุ FM และสถานีส่งอาจจะใช้เครื่องขยายกำลังส่งที่ไม่มีคุณภาพเพียงพอ ทำให้เกิดสัญญาณรบกวน ทางด้านเครื่องรับของเราอาจจะต่อ วงจรกรองสัญญาณ FM ทิ้งก็ได้ (FM band rejection filter) และสำหรับ บูตเตอร์ของเครื่องรับบางตัวก็จะมีวงจรนี้อยู่แล้ว

รูป ตัวกรองความถี่ย่าน FM ทิ้ง หรือว่า FM band rejection filter (FM Band Stop) ตัวอย่างนี้ใช้สำหรับวิทยุ รับ - ส่ง air band ซึ่งใช้ความถี่ใกล้เคียงกับวิทยุกระจายเสียง FM (อยู่ในช่วงระหว่าง 108 MHz - 134 MHz) ป้องกันการถูกรบกวนจากเครื่องส่ง FM
สำหรับเครื่องรับโทรทัศน์ก็จะมีวงจรลักษณะเดียวกัน แต่ตัวเล็กกว่า ไม่ต้องทนกำลังส่งมากมาย เหมือนกับที่ใช้สำหรับ วิทยุรับส่ง

สัญญาณรบกวนที่เกิดจากคอมพิวเตอร์

รูปที่ 9 สัญญาณรบกวนที่เกิดจากเครื่องคอมพิวเตอร์ จะมีสักษณะคล้าย ๆ กับ electrical interference จะเกิดขึ้นเมื่อเราวางสายอากาศเครื่องรับ ไว้ใกล้ ๆ กับคอมพิวเตอร์ โดยเฉพาะเวลารับสัญญาณจากสถานีที่สัญาณอ่อน ๆ

สัญญาณรบกวนที่เกิดจากมอร์เตอร์

รูปที่ 10 สัญญาณรบกวนที่เกิดจากมอตอร์ ปิด-เปิดประตูโรงรถ

จุดดับบนดวงอาทิตย์ (Sunspots) ในวงการวิทยุ

เป็นบริเวณที่มืด (Dark, cool areas) ที่ปรากฏที่ผิวดวงอาทิตย์ มีการเปลี่ยนแปลงครบรอบ ประมาณ 11 ปี (11-year cycle) เมือจำนวนจุดดับ เกิดขึ้นมากที่สุด จะทำให้เกิดการ ไอออนมาก การสื่อสารระยะไกล จะดีมากอย่างต่อเนื่องในระยะหนึ่ง ดูได้จากค่า Sun spot number โดยใช้กล้องโทรทัศน์

นี่เป็นบทความจากหนังสือแนวข้อสอบของพนักงานวิทยุสมัครเล่นขั้นกลางของบ้านเรา อธิบายเรื่อง จุดดับบนดวงอาทิตย์ไว้แค่นี้ครับ ข้อมูลอาจจะน้อยไป เลยขออ้างข้อมูลจาก วิกิพีเดีย มาให้ดูด้วยครับ

จุดมืดดวงอาทิตย์ (Sunspot) คือ พื้นที่ส่วนหนึ่งบนผิวดวงอาทิตย์ (โฟโตสเฟียร์) ที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าบริเวณโดยรอบ และมีสนามแม่เหล็กที่มีปั่นป่วนสูงมาก ซึ่งได้ทำให้เกิดการขัดขวางกระบวนการพาความร้อนบนพื้นผิวดวงอาทิตย์ เกิดเป็นพื้นที่ที่มีความเข้มของแสงต่ำกว่าบริเวณโดยรอบ อย่างไรก็ตาม มันยังคงมีอุณหภูมิสูงถึง 4000-4500 เคลวิน เทียบกับบริเวณปกติโดยรอบที่มีอุณหภูมิประมาณ 5800 เคลวิน ถ้าเรานำจุดมืดออกมาจากดวงอาทิตย์มันจะสามารถเปล่งแสงสว่างได้มากกว่าแสงจาก การเชื่อมเหล็ก เสียอีก จุดมืดยังเป็นสาเหตุของการเกิดปรากฏการณ์บนดวงอาทิตย์อีกมาก เช่น บ่วงโคโรนา (Coronal loop) และ การเชื่อมกันของสนามแม่เหล็ก (Magnetic reconnection) นอกจากนี้การระเบิดใหญ่บนดวงอาทิตย์ (Solar flare) และ การพ่นมวลโคโรนา (Coronal Mass Ejection) ก็ยังเกิดขึ้นในบริเวณสนามแม่เหล็กรอบๆ จุดมืดอีกด้วย

• ข้อมูล Sunspot ล่าสุดเข้าไปดูได้ที่ http://www.solarcycle24.com

Sept 21, 2000

รูปแสดงค่่า sunspot numbers ตั้งแต่ปี ค.ศ.1700 ถึงปี ค.ศ. 2002 แต่ละรอบจะมีค่าประมาณ 11 ปี Cycle ที่ 1 เริ่มนับตั้งแต่เดือน มีนาคม ปี ค.ศ. 1755

• Cycle ที่ 1 เริ่มที่ เดือนมีนาคม ค.ศ.1755 สิ้นสุดที่ เดือนมิถุนายน ค.ศ.1766
• Cycle ที่ 2 เริ่มที่ เดือนมิถุนายน ค.ศ.1766 สิ้นสุดที่ เดือนมิถุนายน ค.ศ.1775
• Cycle ที่ 3 เริ่มที่ เดือนมิถุนายน ค.ศ.1775 สิ้นสุดที่ เดือนกันยายน ค.ศ.1784
• Cycle ที่ 4 เริ่มที่ เดือนกันยายนค.ศ. 1784 สิ้นสุดที่ เดือนพฤษภาคม ค.ศ.1798
• Cycle ที่ 5 เริ่มที่ เดือนพฤษภาคม ค.ศ.1798 สิ้นสุดที่ เดือนธันวาคม ค.ศ.1810
• Cycle ที่ 6 เริ่มที่ เดือนธันวาคม ค.ศ.1810 สิ้นสุดที่ เดือนพฤษภาคม ค.ศ.1823
• Cycle ที่ 7 เริ่มที่ เดือนพฤษภาคม ค.ศ.1823 สิ้นสุดที่ เดือนพฤศจิกายน ค.ศ. 1833
• Cycle 8 เริ่มที่ เดือนพฤศจิกายน ค.ศ.1833 สิ้นสุดที่ เดือนกรกฏาคม ค.ศ.1843
• Cycle 9 เริ่มที่ เดือนกรกฏาคม ค.ศ.1843 สิ้นสุดที่ เดือนธันวาคม ค.ศ.1855
• Cycle 10 เริ่มที่ เดือนธันวาคม ค.ศ.1855 สิ้นสุดที่ เดือนมีนาคม ค.ศ. 1867
• Cycle 11 เริ่มที่ เดือนมีนาคม ค.ศ.1867 สิ้นสุดที่ เดือนธันวาคม ค.ศ.1878

.. เป็นต้น ค่า Sunspot number จะมีความสอดคล้องกับค่า solar flux ค่า Sunspot number มีค่าตั้งแต่ ศูนย์ (ช่วงเวลาที่ sunspot minimum) ถึงมีค่ามากถึง 350 หรืออาจจะเกินกว่า 400 (ช่วงเวลา very active "solar max") ข้อมูลเพิ่มเติมสามารถดูได้จากเว็บ http://www.solen.info/solar/cycl1_20.html
การหมุนรอบตัวเอง ของดวงอาทิตย์
ดวงอาทิตย์ จะหมุนรอบตัวเอง ภายใน 27 วัน ดังนั้น ถ้า MUF สูง และถ้าการติดต่อดี ๆ หลายวันก็สามารถคาดเดาได้ ว่าจะดีอย่างนั้นอีกใน 27 วันถัดมา เพราะพื้นที่ส่วนนั้นของดวงอาทิตย์ จะกลับมาอีก

SOLAR FLUX INDEX

ตั้งแต่ปลายปี ค.ศ.1940 (พ.ศ.2483) ได้เพิ่มวิธีการหาค่า solar activity โดยการวัด solar radio flux เข้ามา ค่า การวัด Solar Flux หรือคลื่น วิทยุที่มาจากดวงอาทิตย์ ถ้าพลังงานนี้มากค่าที่วัดได้ก็จะมาก ค่านี้วัดที่ประเทศแคนนาดา (Dominion Radio Astrophysical Observatory) ในเวลา 1700 UTC ด้วยความถี่รับ 2800 MHz (มีความยาวคลื่น 10.7 cm)
ข้อมูลแสดง SOLAR FLUX ออนไลน์

Solar Flux เป็นตัวบ่งบอกพื้นฐานของ solar activity มีค่าที่หลากหลาย อาจจะต่ำกว่า 50 (very low solar activity) หรือบางครั้งอาจจะสูงกว่า 300 (very high solar activity) ค่าสูงกว่า 200 แสดงว่าเข้าสู่จุดสูงสุดของ solar cycles นั้น ๆ แล้ว ถ้าค่า solar flux ต่ำ นั้นหมายถึง ค่า MUF (maximum usable frequency :: ค่าความถี่สูงสุดที่สามารถใช้ติดต่อกันได้ในเวลานั้น ๆ ) จะต่ำ มองโดยรวม ๆ แล้วไม่ค่อยดีต่อการติดต่อสื่อสารย่าน HF (โดยเฉพาะอย่างยิ่งความถี่สูงในย่าน HF เช่น 21,24,28 MHz) แต่ถ้า solar flux มีค่าสูง การ ionization มากพอที่รองรับการติดต่อสื่อสารระยะไกล สามารถใช้ความถี่สูง ๆ (ในย่าน HF) ได้ดี กว่าช่วงเวลาปกติ อย่างน่าแปลกใจ

ตารางการเลือกใช้ความถี่

เมื่อไร ควรใช้ความถี่ไหน
ย่านความถี่	ชั้นบรรยากาศ	กลางวัน	กลางคืน	ฤดูร้อน	ฤดูหนาว	Solar activity มีค่าน้อย	Solar activity มีค่ามาก
160 เมตร/1.8 MHz	F		ดี		ดี	ดี
80 เมตร/3.5 MHz	F		ดี		ดี	ดี
40 เมตร/7 MHz	D,E,F2	ดี	ดี	(ดี)	ดี	ดี	(ดี)
30 เมตร/10 MHz	D,E,F2	ดี	ดี	ดี	ดี	ดี	ดี
20 เมตร/14 MHz	D,E,F,F2	ดี	(ดี)	ดี	ดี	(ดี)	ดี
17 เมตร/ 18 MHz	D,E,F,F2	ดี	(ดี)	ดี	(ดี)		ดี
15 เมตร/21 MHz	D,F,F2	ดี		ดี			ดี
12 เมตร/24 MHz	D,F	ดี		ดี			ดี
10 เมตร/28 MHz	D,E,F	ดี		ดี			ดี

• 160 เมตร - กลางคืน
• 80 เมตร - กลางคืน /กลางวันใช้ได้ภายในพื้นที่ใกล้ ๆ
• 40 เมตร - กลางคืน /กลางวันใช้ได้ภายในพื้นที่ใกล้ ๆ
• 30 เมตร - สำหรับ CW/Digital เท่านั้น การแพร่กระจายคลื่นคล้ายย่าน 40 เมตรแต่จะมีสัญญาณรบกวนจากวิทยุกระจายเสียงน้อยกว่า
• 20 เมตร - กลางวัน/กลางคืน
• 17 เมตร - กลางวัน/กลางคืน คล้ายกับย่าน 20 เมตร
• 15 เมตร - กลางวัน
• 12 เมตร - กลางวัน
• 10 เมตร - กลางวัน โดยเฉพาะตอนที่ sunspot มีค่าสูง ๆ

---

ช่วงความถี่ของคลื่นวิทยุและรูปแบบการแพร่กระจายคลื่น

ช่วงความถี่ของคลื่นวิทยุ Radio frequency Spectrum และรูปแบบการแพร่กระจายคลื่น

Radio frequency (RF) ความถี่วิทยุ จะมีค่าความถี่อยู่ในช่วง 3 Hz ถึง 300 GHz ดังตาราง

ชื่อย่านความถี่ (Name)	สัญลักษณ์ (Symbol)	ช่วงความถี่ (Range)	ความยาวคลื่น (Wavelength)
Extremely low frequency	ELF	3 to 30 Hz	10,000 km to 100,000 km
Super low frequency	SLF	30 to 300 Hz	1,000 km to 10,000 km
Ultra low frequency	ULF	300 Hz to 3 kHz	100 to 1000 km
Very low frequency	VLF	3 to 30 kHz	10 to 100 km Myriametric waves
Low frequency	LF	30 to 300 kHz	1 to 10 km Kilometric waves
Medium frequency	MF	300 to 3000 kHz	100 m to 1 km Hectometric waves
High frequency	HF	3 to 30 MHz	10 to 100 m Decametric waves
Very high frequency	VHF	30 to 300 MHz	1 to 10 m Metric waves
Ultra high frequency	UHF	300 to 3000 MHz	10 to 100 cm Decimetric waves
Super high frequency	SHF	j3 to 30 GHz	1 to 10 cm Centimetric waves
Extremely high frequency	EHF	30 to 300 GHz	1 to 10 mm Millimetric waves

 

Propagation Modes

• VLF เดินทางระหว่าง ผิวโลกและ Ionosphere
• VF เดินทางระหว่าง ผิวโลกและชั้น D ซึ่งเป็นส่วนย่อยของชั้น Ionosphere และมีบางส่วนแพร่กระจายคลื่นแบบ Surface waves
• MF แพร่กระจายคลื่นแบบ Surface waves ในเวลากลางคืนจะหักเหกับ ชั้น E และ F ซึ่งเป็นส่วนย่อยของชั้น Ionosphere เพราะว่่าในเวลากลางคืน ชั้น D จะเบาบางหรือมีน้อย
• HF สะท้อนกลับกับชั้น E,F1,F2 ซึ่งเป็นส่วนย่อยของชั้น Ionosphere สะท้อนกับ Aurora และ Meteor Scatter
• VHF นาน ๆ ครั้งจะมีการสะท้อนกับชั้น E (Es) ซึ่งเป็นส่วนย่อยของชั้น Ionosphere และเป็นไปได้น้อยมากที่จะสะท้อนกับชั้น F1,F2 ของ Ionosphere (ในช่วง high sunspot activity อาจจะใช้งานได้ถึงความถี่ 80 MHz), คลื่นตรง, สะท้อนกับ Aurora, สะท้อนดวงจันทร์ (EME), Meteor Scatter และบางครั้งเกิด Tropospheric ducting
• UHF คลื่นตรง, สะท้อนดวงจันทร์ (EME), Tropospheric ducting, Meteor Scatter
• SHF คลื่นตรง, สะท้อนดวงจันทร์ (EME), Tropospheric ducting,
• EHF คลื่นตรง ถูกจำกัดโดยปัจจัยเรื่องการถูกดูดกลืนคลื่นวิทยุ, สะท้อนดวงจันทร์ (EME)

Es layer หรือ Sporadic E-layer เป็นกลุ่มบาง ๆ ของการ ionization สามารถสะท้อนคลื่นวิทยุในช่วงความถี่ย่าน VHF ได้ Sporadic-E นี้สามารถเกิดขึ้นในช่วงเวลาไม่กี่นาทีจนถึงหลายชั่วโมง

RADIO propagation การแพร่กระจายคลื่นวิทยุ

คลื่นวิทยุที่แพร่กระจายออกจากสายอากาศนั้น จะมีการแพร่กระจายออกไปทุกทิศทาง คลื่นวิทยุเป็นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า ที่สามารถเดินทางไปด้วยความเร็วเท่ากับแสง แต่อย่างไรก็ดี คลื่นวิทยุที่มีความถี่ไม่เท่ากัน คุณสมบัติในการแพร่กระจายคลื่น ก็ไม่เหมือนกัน ในพื้นที่ไกลออกไป สัญญาณที่เครื่องรับจะรับได้ก็อ่อนลง ๆ ไปเรื่อย ๆ

Surface wave หรือ ground wave

คลื่นดิน เป็นคลื่นวิทยุที่เดินทางไปบนผิวโลก เราสามารถใช้คลื่นดิน ในการติดต่อสื่อสารย่าน LF และ MF ปกติคลื่นดินมีความยาวคลื่นที่ยาวมาก จะเดินทางไปได้ไกล กว่า (losses rise with increasing frequency) และจะเดินทางไปไดัไกลกว่าระยะขอบฟ้า คลื่นดินที่ความถี่สูง ๆ จะไปไม่ได้ไกล เพราะถูกลดทอนมาก เนื่องจากลักษณะภูมิประเทศ และสิ่งกีดขวาง เห็ตผลก็คือเมื่อความถี่สูงขึ้น ความยาวคลื่นก็จะสั้นลง วัตถุใหญ่ อย่างเช่น ภูเขาจึงมีผลต่อการแพร่กระจายคลื่น เช่นที่ความถี่ 30 KHz ความยาวคลื่นจะเท่ากับ 10 กิโลเมตร เมื่อเทียบกับภูเขาแล้ว ภูเขายังเล็กกว่าความยาวคลื่น ฉนั้น การลดทอนจึงมีน้อย แต่ที่ความถี่ 3 MHz ความยาวคลื่นเท่ากับ 100 เมตร วัตถุที่ใหญ่กว่าความยาวคลื่น เช่น เนินเขา ตึกรามบ้านช่อง จะเริ่มมีผลในการลดทอนสัญญาณ
วิธีการที่จะให้คลื่นดินเดินทางไปได้ไกล ๆ ทำได้โดยการแพร่กระจายคลื่นที่มีโพลาไรเซซั่นแนวดิ่ง ในกรณีที่มีการแพร่กระจายคลื่นในแนวราบ สนามไฟฟ้า จะขนานกับพื้นโลก ฉนั้นคลื่นดินจะเสมือนถูกลัดวงจร (ดูดกลื่น) ด้วยความนำไฟฟ้าของผิวโลก อย่างไรก็ดี เราใช้ประโยชน์คลื่นดินได้เฉพาะย่าน LF และ MF เท่านั้น

การแพร่กระจายคลื่นแบบ Ground wave เราจะใช้สำหรับการสื่อสารระยะสั้น ในเวลากลางวัน เพราะว่าการแพร่กระจายคลื่นแบบ Sky-wave ไม่สามารถที่จะทำได้ในกลางวัน (สำหรับย่านนี้ เพราะมีการดูดกลื่น ลดทอนสัญญาณ จากชั้น D)

Effect of frequency

ในส่วนของ wave fronts ของการแพร่กระจายคลื่นแบบนี้ สัญญาณจะถูกลดทอนโดยพื้นผิวของโลก ระดับของการลดทอนจะมีปัจจัยหลาย ๆ อย่าง สำหรับ ความถี่ใช้งานก็เป็นส่วนหนึ่งที่จะกำหนดอัตราการลดทอน คือว่า เมื่อความถี่สูงขึ้น การลดทอนสัญญาณก็จะมากขึ้น สำหรับความถี่ 3 MHz จะถูกลดทอนมากกว่าความถี่ 0.5 MHz ถึง ประมาณ 20 - 60 dB
ความถี่ต่ำมาก หรือ very low-frequency (VLF ความถี่ต่ำกว่า 300 kHz) ถ้าใช้การแพร่คลื่นแบบ vertically polarized จะมีการลดทอนสัญญาณน้อยมาก สามารถติดต่อได้ไกล หลาย 100 ไมล์ สำหรับย่าน ความถี่ปานกลาง medium-wave band (300 to 3000 kHz, รวมไปถึงวิทยุกระจายเสียง AM) สามารถไปได้ไกลกว่า 1,000 ไมล์ในเวลากลางคืน แต่พอมาถึงย่าน HF จะมีการสูญเสียมาก (reduces drastically) พอถึงความถี่ช่วงปลาย ๆ ของย่าน HF การแพร่กระจายคลื่นแบบนี้จะหยุดลง (ไปได้แค่ ไม่กี่ 10 ไมล์ )

Effect of the ground

ค่าความเป็นตัวนำ (Ground conductivity) ของพื้นผิวโลก , ภูมิประเทศ ,ความขรุขระ ของพื้นผิว ล้วนมีผลต่อการลดทอนสัญญาณ ของความถี่ย่านนี้
ตัวอย่างความนำของพื้นผิวต่าง ๆ

Effect of polarisation

รูปแบบการแพร่กระจายคลื่นของสายอากาศ ส่งผลต่อการลดทอนสัญญาณ สายอากาศที่มีการแพร่กระจายคลื่นแบบ Vertical polarisation จะมีการลดทอนน้อยกว่า การแพร่กระจายคลื่นแบบ horizontally polarisation บางครั้งอาจจะดี มากกว่า 10 dB วิทยุกระจายเสียงในย่าน MF (วิทยุ AM) จะใช้การแพร่กระจายคลื่นแบบ Vertical polarisation แต่ว่าโครงสร้างของสายอากาศจะยาว เราแก้ปัญหาโดยการใช้ Loading Coil

Tropospheric propagation

troposphere เป็นกลุ่มของชั้นบรรยากาศ ที่อยู่ระหว่างผิวโลกและชั้น stratosphere
การที่ชั้น troposphere สามารถที่จะสะท้อนคลื่นได้ เกิดจากคุณสมบัติการเป็นฉนวนของอากาศ และอากาศส่วนมากก็จะมีความชื้น (moisture) อยู่ เราลองทบทวนกันก่อนว่า แสง หรือคลื่นวิทยุ เวลาเดินทางผ่านตัวกลางที่มีความหนาแน่น (density) ต่างกัน จะทำให้เกิดการหักเห (refraction)
รูปแบบการหักเหของคลื่น เมื่อผ่านตัวกลางที่มีความหนาแน่นไม่เท่ากัน

เมื่อคลื่นวิทยุเดินทางผ่านตัวกลางที่มีความชื้นน้อย คลื่นวิทยุจะหักเหลงมายังพื้นโลก


แต่เมื่อคลื่นวิทยุเดินทางผ่านตัวกลางที่มีความชื้นมาก คลื่นวิทยุก็จะไม่กลับมายังพื้นโลก
โดยปรกติความหนาแน่นของอากาศ จะลดลงเมื่อความสูงเพิ่มขึ้น คลื่นวิทยุที่อยู่ด้านบนจะเดินทางเป็นเส้นตรง ด้วยความเร็วกว่าคลี่นที่อยู่ด้านล่าง เป็นผลทำให้คลื่นวิทยุ ถึงปลายทางพร้อมกัน ปรากฏการนี้เราเรียกว่า "simple refraction" เราสามารถคำนวณระยะทางการติดต่อสื่อสารได้โดยใช้สูตร radio horizon

กรณีพิเศษ เราเรียกว่า "super refraction" เกิดจากอากาศบริเวณ พื้นผิวโลกมีความร้อนมากกว่า มากกว่าอากาศ บริเวณทะเล ทำให้เกิดปรากฏการ คล้าย ๆ คลื่นวิทยุเดินทางผ่านท่อนำคลื่น (Ducting) ทำให้การติดต่อสื่อสารไปได้ไกล ตั้งแต่ช่วงความถี่ต่ำ ๆ ของย่าน VHF จนถึงย่านไมโครเวพ





จากรูป D1 คือระยะทางการติดต่อแบบปกติ หรือ radio horizon ส่วน D2 คือระยะทางที่เกิดขึ้นจากปรากฏการ ท่อนำคลื่น (Ducting)

คลื่นอวกาศ (Space wave)

เมื่อความถี่สูงกว่า 4.5 MHz คลื่นดินเริ่มใช้ได้เพียงไม่กี่กิโลเมตร และเมื่อความถี่สูงขึ้นไปถึงย่าน VHF และ UHF คลื่นอวกาศจะไปได้ไกลกว่าคลื่นดิน การติดต่อแบบนี้สายอากาศจะต้องอยู่ในระดับสายตา (line-of-sight) เพราะคลื่นอวกาศจะเดินทางเป็นเส้นตรง จากสายอากาศเครื่องส่งไปยังสายอากาศของเครื่องรับ ในบางครั้ง เราจึงเรียกการแพร่กระจายคลื่นแบบนี้ว่า Direct wave วิธีการเพิ่มระยะทางในการติดต่อสื่อสารให้ได้ไกลขึ้น สามารถทำได้โดย เพิ่มความสูงของสารยอากาศ
ตารางแสดงระยะทางการติดต่อสื่อสารแบบ line-of-sight ต่อความสูงของสายอากาศทางด้านเครื่องรับและเครื่องส่ง

คลื่นฟ้า (Sky wave)

เหนือผิวโลกขึ้นไป 50 ถึง 400 กิโลเมตร การแพร่รังสีจากดวงอาทิตย์ จะทำให้อนุภาคของก๊าช ในชั้นบรรยากาศที่ห่อหุ้มโลก แต่ตัวเป็น ไอออน (Ionize) เกิดประจุบวกและประจุลบ รวมทั้งอิเล็คทรอนอิสระ มากมาย ชั้นบรรยากาศนี้เรียกว่าชั้น ไอโอโนสเพียร์ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เดินทางเข้าสู้ชั้นบรรยากาศนี้จะถูกหักเห เนื่องมาจาก สนามแม่เหล็กไฟฟ้า จะมีลักษณะเดียวกับ แสง คือ ถูกหักเห และสะท้อน การหักเหของคลื่นจะมากหรอน้อย ขึ้นอยุ่กับองค์ประกอบหลายอย่าง เช่น ความถี่ที่ใช้ ความหนาแน่ของ ไอออนในชั้น ไอโอโนสเพียร์ มุมของคลื่น การใช้งานคลื่นฟ้า ส่วนมาจะใช้ความถี่ในย่าน HF แต่อย่างไรก็ดี ในเวลากลางคืน ความถี่ย่าน MF ก็สามารถติดต่อสื่อสารโดยใช้คลื่นฟ้า ได้เช่นเดียวกัน

จากรูป สัญญาณ

• หมายเลข 1 และ 2 เป็นสัญญาญที่ไม่สะท้อนกลับมายังพื้นโลก
• หมายเลข 3 เป็นสัญญาณที่สะท้อนกลับมายังสถานีรับ R1 ระยะ skip distance ของสัญญาณ หมายเลข 3 ตั้งแต่ เครื่องส่ง T จนถึง R1 เครื่องรับที่อยู่ในช่วงนี้จะไม่สามารถรับสัญญาณนี้ได้ (ยกเว้นเครื่องรับที่อยู่ใกล้ ๆ สถานี T1 รับโดยใช้คลื่น Ground wave สัญญาณหมายเลข 3 เมื่อตกลงมายังเครื่องรับ R1 ยังมีกำลังเหลือพอจึงสามารถสะท้อนกลับ (retransmitted) ไปยังชั้น ไอโอโนสเพียร์ อีกครั้ง การสื่อสารแบบนี้เรียกว่า Multi-hop
• สัญญาณหมายเลข 4 เป็นการเปลี่ยนมุมในการแพร่กระจายคลื่นใหม่

การติดต่อสื่อสารแบบ คลื่นฟ้านี้ค่อนข้างจะซับซ้อนเนื่องจาก ชั้นไอโอโนสเพียร์ มีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา จากรูปจะเห็นว่าคลื่นฟ้า ค่อย ๆ หักเหหลับมายังพื้นโลก มิใช่การหักแบบหักมุม แต่เพื่อความสะดวกเราสมมุติว่า คลื่นสะท้อนได้ ตามเส้นประ เราเรียกว่าสูงนี้ว่า ความสูงเสมือน (virtual height) ความสูงเสมือนนี้สามารถหาได้จาก การยิงพลัชความถี่ต่าง ๆ ไปตรง ๆ ในแนวดิ่ง โดยเครื่อง ionosonde (ionospheric sounder)

Digisonde ^TM Portable Sounder 
และให้คลื่นสะท้อนกลับมา ยังโลก เมื่อส่งคลื่นความถี่สูงขึ้น จนถึงค่าหนึ่ง คลื่นจะไม่สะท้อนกลับมา ความถี่สูงสุดที่สะท้อนกลับมา เราเรียกว่า ความถี่ วิกฤต (critical frequency หรือ vertical incidence) ความถี่นี้จะเปลี่ยนแปลงไปตามชั้น ไอโอโนสเพียร์ ซึ่งไม่แน่นอน

ตัวอย่างภาพ vertical incidence ionogram
สมมุติว่า เรายิงคลื่น ไปเป็นมุมเฉียง (แทนที่จะเป็นแนวดิ่ง) คลื่นจะเดินทางใน ชั้นไอโอโนสเพียร์ นานขึ้น ดังนั้นการหักเห จะสามารถทำได้มากขึ้น ความถี่สูงกว่า ความถี่วิกฤต จะสะท้อนกลับสู่โลกได้ ถ้ายิงเป็นมุมเฉียง อย่างไรก็ตามถ้ามุมยิงสูงขึ้นจนคลื่น ไม่สะท้อนกลับมา มุมนี้เรียกว่า มุมวิกฤต (critical angle)

จากรูป เราจะเห็นได้ว่า เมื่อมุมยิงต่ำลง ระยะทางการติดต่อสื่อสารจะได้ไกลขึ้น ระยะทางนี้จะเรียกว่าระยะ Skip (Skip distances) ระยะนี้จะไกลที่สุดก็ต่อเมื่อ ใช้มุมยิงต่ำสุด และใช้ความถี่สูงสุดที่จะหักเหมุมนั้น
ความถี่ที่สามารถใช้ติดต่อ ระหว่างจุด 2 จุดเรียกว่า ความถี่ใช้งานสูงสุด (maximum usable frequency หรือ MUF ) ความจริงแล้ว ความถี่ต่ำกว่า MUF ก็ใช้ได้ เพราะคลื่นสามารถที่จะหักเหลงมาได้ เช่นกัน แต่อย่างไรก็ตาม เมื่อความถี่ต่ำลง อัตราการลดทอนของชั้น ไอโอโนสเพียร์ จะเพิ่มขึ้นมาก ระดับสัญญาณที่รับได้จึงลดลง ความถี่ต่ำสุดที่สามารถติดต่อได้เราเรียกว่า ความถี่ใช้งานต่ำสุด (Lowest Usable Frequencies หรือ LUF) ถ้าความถี่ต่ำกว่า LUF จะรับสัญญาณไม่ได้ เพราะถูกลดทอนหมด ถ้าใช้ความถี่สูงกว่า MUF ก็จะรับไม่ได้เพราะจะทะลุฟ้าไปหมด ฉนั้นความถี่ที่ดีที่สุดคือ MUF
MUF จะมีการเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ ตามการเปลี่ยนแปลงของดวงอาทิตย์ เช่น ช่วงเวลาของวัน ฤดูกาล เป็นต้น ดังนั้นเราจึงควรเลือกความถี่ที่พอเหมาะ (Optimum Usable Frequency หรือว่า OUF) คือให้ต่ำกว่า MUF ลงมาพอที่จะให้ระดับสัญาณไม่กระเพื่อมมากนัก ในแต่ละนาที (ถ้ารับสัญญาณตรงความถี่ MUF พอดี สัญญาณจะกระเพื่อม เดียวแรงเดียวอ่อน)

Ionospheric Fading

สัญญาณวิทยุย่าน HF จะมีการเปลี่ยนแปลงระดับความแรง ของสัญญาณ ตั้งแต่ในระยะเวลาไม่กี่วินาที จนถึงหลายนาที เนื่องมาจากคลื่นวิทยุที่เดินทางมาถึงเครื่องรับ มีหลายเส้นทาง (Multipath) เช่น คลื่นตัวแรก มาแบบ 1 hop ส่วนคลิ่นตัวหลัง มาแบบ 2 hop ในบางครั้งจะเสริมกัน (in-phase) และบางครั้งจะหักล้างกัน (out-of-phase) การจางหายของสัญญาณนี้จะเจอมาก ในเวลาที่ดวงอาทิตย์ ขึ้น และตก หรือว่า ใช้ความถี่ใกล้กับค่า MUF ถ้าระดับสัญญาณเปลี่ยนแปลงไปไม่มากนัก วงจร AGC ภายในเครื่องรับ ก็จะทำการชดเชย ระดับสัญญาณที่รับได้ให้คงที่