นักวิจัย มทส.ร่วมกับ กสทช. ประดิษฐ์อุปกรณ์กรองสัญญาณรบกวนระหว่างคลื่นวิทยุเอฟเอ็ม หวังวิทยุชุมชนนำไปใช้แก้ปัญหาการเกิดคลื่นรบกวนวิทยุการบิน มีต้นทุนการผลิตต่ำและสามารถผลิตได้แบบไม่ซับซ้อน

เมื่อวันที่ ๑๗ พฤศจิกายน ๒๕๕๘ เวลา ๑๐.๐๐ น. ศ.ดร.ประสาท สืบค้า อธิการบดี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี (มทส.) เป็นประธานแถลงข่าวผลงานสิ่งประดิษฐ์ “อุปกรณ์กรองสัญญาณรบกวน สำหรับสถานีวิทยุกระจายเสียงระบบเอฟเอ็ม” หรือ Cavity Bandpass Filter (BPF) โดยผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.รังสรรค์ ทองทา อาจารย์ประจำสาขาวิชาวิศวกรรมโทรคมนาคม สำนักวิชาวิศกรรมศาสตร์ มทส. พร้อมด้วย รองศาสตราจารย์ ร.อ. ดร.กนต์ธร ชำนิประศาสน์ คณบดีสำนักวิชาวิศวกรรมศาสตร์ มทส., นายทนงศักดิ์ สุขะนินทร์ ผู้อำนวยการสำนักรับรองมาตรฐานวิศวกรรมในกิจการกระจายเสียงและโทรทัศน์ สำนักงานคณะกรรมการกิจการกระจายเสียง กิจการโทรทัศน์และกิจการโทรคมนาคมแห่งชาติ (กสทช.), นายสมเกียรติ แก้วไชยะ ผู้จัดการงานวิศวกรรมจราจรทางอากาศ บริษัท วิทยุการบินแห่งประเทศไทย จำกัด ณ ห้องประชุมสารนิเทศ อาคารบริหาร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี

ศาสตราจารย์ ดร.ประสาท สืบค้า อธิการบดีมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี กล่าวว่า การแถลงผลงานสิ่งประดิษฐ์ อุปกรณ์กรองสัญญาณรบกวน สำหรับสถานีวิทยุกระจายเสียงระบบเอฟเอ็ม โดยผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.รังสรรค์ ทองทา จากโจทย์ที่ว่า เมื่อเกิดวิทยุชุมชนมากขึ้น การปล่อยคลื่นความถี่แม่เหล็กไฟฟ้าที่มีกำลังส่ง ๕๐๐ วัตต์ ย่อมมีผลรบกวนการสื่อสารระหว่างเครื่องบินกับสถานีควบคุมการบินภาคพื้นดิน กสทช.จึงได้ร่วมมือกับทีมนักวิจัย จัดทำโครงการนี้เพื่อหาแนวทางที่นำไปใช้ได้จริง สำหรับแก้ปัญหารบกวนคลื่นความถี่ระหว่างกัน และเพื่อลดปัญหาการนำเข้าเครื่องมือจากต่างประเทศ นวัตกรรมนี้จึงถือได้ว่าเป็นปัญญาประดิษฐ์ด้วยฝีมือคนไทย ทั้งด้านการออกแบบ การสร้าง และอุปกรณ์ที่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมทางด้านภูมิอากาศและภูมิประเทศของไทย

รศ.ร.อ.ดร.กนต์ธร ชำนิประศาสน์ คณบดีสำนักวิชาวิศวกรรมศาสตร์ มทส. กล่าวว่า มทส.ยืนหยัดเป็นสถาบันคู่เคียงและเป็นที่พึ่งของสังคม สร้างสรรค์ผลงานวิจัยและนวัตกรรม โดยนำโจทย์ของสังคมมาเป็นหลักคิดค้นผลงานและสามารถต่อยอดให้เกิดประโยชน์ต่อชุมชนทุกระดับ ดังนั้น สำนักวิชาวิศวกรรมศาสตร์ มทส. จึงสนับสนุนและส่งเสริมให้คณาจารย์ นักวิจัย รวมถึงนักศึกษา สร้างสรรค์ผลงานวิจัย นวัตกรรม และสิ่งประดิษฐ์ทางด้านวิศวกรรมศาสตร์เพื่อสังคมอย่างต่อเนื่อง ตลอดจนการให้ความสำคัญกับพันธมิตรในการสร้างภาคีพันธมิตรกับหน่วยงานทั้งภาครัฐและเอกชนต่างๆ ทั้งการให้บริการ การแก้ไขปัญหาให้กับสถานประกอบการโดยใช้องค์ความรู้ด้านวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง

“สำหรับผลงานประดิษฐ์ในครั้งนี้ เกิดจากความร่วมมือระหว่าง มทส. และองค์กรที่มีบทบาทสำคัญกับการกำกับกิจการโทรคมนาคมของประเทศ ได้แก่ กสทช. รวมทั้ง บริษัท วิทยุการบินแห่งประเทศไทย จำกัด เพื่อพัฒนาอุปกรณ์ในการแก้ปัญหาของคลื่นวิทยุกระจายเสียงที่รบกวนระบบวิทยุการบิน” รองศาสตราจารย์ ร.อ.ดร.กนต์ธร กล่าว

นายทนงศักดิ์ สุขะนินทร์ ผู้อำนวยการสำนักรับรองมาตรฐานวิศวกรรมในกิจการกระจายเสียงและโทรทัศน์ กสทช. กล่าวถึงความเป็นมาของความร่วมมือในการพัฒนาอุปกรณ์ครั้งนี้ว่า กสทช.เป็นองค์กรกำกับการใช้คลื่นความถี่ โดยมีสำนักงาน กสทช. ที่ทำหน้าที่ดูแลงานด้านใบอนุญาตกำกับ ตรวจสอบ และการดูแลเนื้อหาให้เป็นไปตามกฎกติกาในงานทางด้านเทคนิค สำหรับงาน กสทช.ได้มีการดูแลกำกับให้เป็นไปตามสากล โดยใช้วิชาการเป็นเสาหลัก การนำมาตรฐานทางเทคนิคที่เป็นสากลมีปรับเข้าใช้กับประเทศไทย เพื่อให้สามารถอยู่ร่วมกันในสังคมได้อย่างสงบสุข สำนักงาน กสทช.ได้ให้ความสำคัญด้านความรู้โดยเฉพาะในการกำกับดูแลทางด้านเทคนิคของสถานีวิทยุผู้ทดลองประกอบกิจการ ซึ่งใช้ย่านความถี่ เอฟ.เอ็ม และเป็นความถี่ข้างเคียงกับความถี่วิทยุการบิน อันก่อให้เกิดปัญหาการรบกวนและความปลอดภัยทางด้านการบิน ตลอดจนปัญหาความถี่แพร่แปลกปลอมออกจากเครื่องส่ง เป็นเหตุให้รบกวนอุปกรณ์เครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ และความถี่วิทยุโทรคมนาคมอื่นๆ สำนักงาน กสทช.ได้มีการกำหนดมาตรฐานทางเทคนิคเครื่องส่ง และให้มีหน่วยงานภายนอกมีส่วนร่วมในการตรวจสอบทางเทคนิคเป็นห้องปฏิบัติการทดลองเครื่องส่ง สนับสนุนทุนสถาบันวิชาการเริ่มต้น และการสร้างนวัตกรรมทางเลือกที่เป็นฝีมือคนไทยในการคิดสิ่งประดิษฐ์เพื่อแก้ไขปัญหาต่างๆ

“มาตรฐานทางเทคนิคของเครื่องส่งที่ถูกกำหนดขึ้นนั้นได้ป้องกันปัญหาในระดับหนึ่ง แต่ยังมีปัจจัยอื่นนอกจากเครื่องส่งในสถานีวิทยุ ที่เป็นเหตุก่อให้เกิดการแพร่แปลกปลอม เช่น คุณภาพ สายอากาศ สายดิน และปัจจัยสภาพแวดล้อม เช่น การมีสถานีส่งอื่นๆ อยู่บริเวณใกล้เคียงกัน ซึ่งเป็นตัวกระตุ้นให้เกิดการสร้างคลื่นแปลกปลอม ซึ่งเป็นที่มาของโครงการวิจัยนี้ในการคิดแก้ปัญหา”

นายสมเกียรติ แก้วไชยะ ผู้จัดการงานวิศวกรรมจราจรทางอากาศ บริษัท วิทยุการบินแห่งประเทศไทย จำกัด กล่าวเสริมอีกว่า การควบคุมจราจรทางอากาศตามเส้นทางบิน เครื่องบินที่ทำการบินอยู่บนฟ้าจำเป็นต้องมีการจัดระเบียบเส้นทางให้ถูกต้อง และ การติดต่อสื่อสารต่างๆ สามารถกระทำได้เพียงช่องทางเดียวคือ การใช้คลื่นวิทยุ และเป็นหน้าที่ของวิทยุการบินที่ทำการจัดระเบียบให้กับเครื่องบินโดยสายทั้งหมดที่ผ่านเข้ามาในน่านฟ้าของประเทศ โดยการใช้เสียงพูดเพื่อติดต่อสื่อสารกับกัปตันผู้บังคับเครื่องบิน ทั้งนี้องค์กรการบินระหว่างประเทศได้กำหนดย่านความถี่ 108-136 MHz เป็นย่านความถี่หลักสำหรับกิจการวิทยุการบิน ซึ่งจะเห็นว่าเป็นย่านความถี่ที่ติดกันกับย่านความถี่วิทยุกระจายเสียงระบบเอฟเอ็ม ดังนั้นหากมีการแพร่คลื่นแปลกปลอมออกมาย่านความถี่ที่อยู่ติดกันย่อมจะได้รับผลกระทบก่อนอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

ปัจจุบันได้มีสถานีวิทยุกระจายเสียงเกิดขึ้นจำนวนมากและมีบางสถานีส่งออกอากาศสองความถี่ (หรือมากกว่า) โดยใช้เสาอากาศคนละชุดแต่ติดตั้งอยู่บนเสา Tower เดียวกัน จึงทำให้เกิด Reverse Intermodulation (RIM) ซึ่งจะทำให้เครื่องส่งวิทยุสร้างสัญญาณใหม่ที่มีความถี่ตรงกับความถี่สื่อสารของวิทยุการบินแพร่ออกไปโดยไม่ได้ตั้งใจจึงเป็นสาเหตุของการรบกวนการบิน นอกจากนี้แล้ว หากในบริเวณพื้นที่นั้นๆ มีสถานีวิทยุที่มีตำแหน่งที่ตั้งใกล้กันมากเกินไป โดยส่วนสถานีวิทยุจะส่งออกอากาศด้วยกำลังส่ง ๕๐๐ วัตต์ ซึ่งถือว่าสูงมากเมื่อเทียบกับการสื่อสารประเภทอื่นๆ ทำให้มีโอกาสที่จะเกิด Reverse  Intermodulation (RIM) และแพร่ออกไปรบกวนการบินได้เช่นเดียวกัน

“ใน ๒๕๕๖ ก่อนที่จะมีการจัดระเบียบวิทยุชุมชน มีสถิติการรบกวนที่รายงานมาจากนักบินประมาณ ๓,๐๐๐ ครั้งต่อปี หรือประมาณ ๑๐ ครั้งต่อวัน ซึ่งเป็นสถิติสูงมาก แต่นับว่ายังโชคดีที่การรบกวนดังกล่าวยังไม่ก่อให้เกิดความสูบเสียต่อชีวิตและทรัพย์สิน แต่นับว่ายังอยู่ในระดับที่ทำให้นักบินเกิดความรำคาญหรือเสียสมาธิได้” นายสมเกียรติ กล่าวเพิ่มเติม

ผศ.ดร.รังสรรค์ ทองทา นักวิจัยผู้ประดิษฐ์อุปกรณ์กรองสัญญาณรบกวน สำหรับสถานีฯ เอฟเอ็ม เปิดเผยว่า โครงการเริ่มตั้งแต่เดือนตุลาคม ๒๕๕๗ และเสร็จสิ้นในเดือนตุลาคม ๒๕๕๘ การวิจัยและประดิษฐ์อุปกรณ์ดังกล่าว สืบเนื่องมาจากปัญหาการรบกวนกิจการการบิน ทั้งนี้ปัญหาการเกิดคลื่นรบกวนสถานีวิทยุการบินจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อมีสถานีวิทยุกระจายเสียงระบบเอฟเอ็ม (ย่านความถี่ 88-108 MHz) ๒ สถานีส่งสัญญาณใกล้ๆ กันในรัศมีน้อยกว่า ๑ กิโลเมตร เครื่องส่งที่ปกติทั้ง ๒ เครื่องนั้น จะมีการแพร่คลื่นแปลกปลอมเข้าไปในย่านการบิน (ย่านความถี่ 108-137 MHz) ทันที จะตรงหรือไม่ตรงกับความถี่ที่ใช้งานอยู่ในพื้นที่นั้นหรือไม่เท่านั้นเอง ดังนั้นความยากของโครงการนี้ อันดับแรกคือ ทำให้ผู้ทดลองประกอบกิจการฯ (อดีตเรียกว่า วิทยุชุมชนมีกำลังส่ง ๕๐๐ วัตต์) มีจำนวนทั่วประเทศมากกว่า ๕,๐๐๐ สถานี และผู้ทดลองประกอบกิจการฯ ที่ว่านี้ มีจำนวนไม่น้อยที่ทำการกระจายเสียงด้วยงบประมาณที่จำกัด ไม่สามารถจัดหาอุปกรณ์ที่มีราคาแพงมาใช้งานได้ เนื่องจากมีราคาแพงกว่า ๑ แสนบาท

โครงการนี้จึงเกิดขึ้นมาเพื่อตอบโจทย์ข้างต้น ทำให้ราคาถูกลง ทำได้ง่าย ไม่ซับซ้อน มีแบบให้แล้วผู้ประกอบการสามารถทำตามได้ วัสดุที่ใช้ต้องหาซื้อได้ง่ายในพื้นที่ การประดิษฐ์อุปกรณ์กรองสัญญาณรบกวนฯ ดังกล่าว ถือว่ามีความพร้อมในระดับสูง เนื่องจาก มทส.มีศูนย์เครื่องมือวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่สามารถสร้างชิ้นส่วนอุปกรณ์ต่างๆ ได้ตรงตามวัตถุประสงค์ของการใช้งาน โดยวัสดุที่ใช้เป็นอุปกรณ์ต้นแบบได้ง่ายไม่มีจำหน่ายในท้องตลาด เพราะต้องผ่านการคำนวณขนาดและรูปทรงการใช้งานโดยละเอียด มีความซับซ้อนน้อยที่สุด และตัดชิ้นส่วนที่ไม่จำเป็นออกไป เพื่อให้อุปกรณ์สามารถผลิตตามแบบได้ง่ายและมีส่วนประกอบเพียงไม่กี่ชิ้น

สำหรับหลักงานทำงานของอุปกรณ์กรองสัญญาณรบกวน คือ อุปกรณ์จะยอมให้เฉพาะสัญญาณความถี่ส่งออกอากาศเท่านั้นผ่านตัวอุปกรณ์ได้ ดังนั้นเมื่อนำอุปกรณ์กรองสัญญาณรบกวนนี้ไปต่อท้ายเครื่องส่งก่อนที่สัญญาณจะไปยังสายอากาศ สัญญาณจากเครื่องส่งเครื่องอื่นที่ย้อมกลับเข้ามายังเครื่องตัวนี้ก็ไม่สามารถเข้ามาได้ในขณะเดียวกัน หากเครื่องส่งของเรามีการสร้างสัญญาณแปลกปลอมอื่นๆ โดยไม่ได้ตั้งใจ ก็จะไม่สามารถผ่านอุปกรณ์กรองสัญญาณรบกวนนี้ออกไปยังสายอากาศได้เช่นกัน ซึ่งอุปกรณ์กรองสัญญาณรบกวนการทำงานโดยอาศัยหลักการวงจรรีโซแนนซ์ (Resonance) เมื่อเราจัดให้ความยาวของแท่งตัวทองแดง(ภายในกล่อง) ยาวเท่ากับครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นพอดี มันก็จะสามารถส่งต่อพลังงานจากฝั่งหนึ่งไปยังอีกฝั่งหนึ่งได้ ดังนั้นความถี่อื่นๆ ที่มีความยาวคลื่นมากกว่าหรือน้อยกว่าความยาวคลื่นที่รีโซแนนซ์ก็จะไม่สามารถผ่านอุปกรณ์นี้ได้ ภายในอุปกรณ์กรองสัญญาณ รบกวนฯ ประกอบด้วยแท่งตัวนำทองแดงที่สามารถปรับความยาวได้ และขดลวดทองแดงอีกสองด้านที่จะส่งและรับพลังงานผ่านตัวแท่งทองแดงที่กล่าวข้างต้น ตัวปล่อยอลูมิเนี่ยมทำหน้าทำหน้าที่กักเก็บพลังงานไม่ให้แพร่ออกไป และในขณะเดียวกันก็ทำหน้าที่ระบายความร้อนที่เกิดขึ้นด้วย ถึงแม้หลักการของอุปกรณ์กรองสัญญาณรบกวนแบบ Cavity Bandpass Filter นี้จะเป็นที่ทราบกันโดยทั่วไป แต่การทำให้มันสามารถส่งผ่านพลังงานความถี่วิทยุด้วยกำลังส่ง ๕๐๐ วัตต์ นั้นไม่ใช่เรื่องง่ายในต่างประเทศอุปกรณ์กรองสัญญาณรบกวนแบบนี้มีขายกันในราคาหลักแสนขึ้นไป แต่โครงการนี้สามารถพัฒนาโดยใช้แค่ต้นทุนหลักพัน แล้วขายกันหลักหมื่น ซึ่งเชื่อว่าในอนาคตกลไกการตลาดก็จะทำให้ราคาลงมาอยู่ในระดับหลักพันได้

ทั้งนี้ สำนักงานคณะกรรมการกิจการกระจายเสียง กิจการโทรทัศน์และกิจการโทร คมนาคมแห่งชาติ (กสทช.) ได้นำองค์ความรู้ดังกล่าวพร้อมแสดงรายละเอียดของอุปกรณ์กรองสัญญาณรบกวนและคู่มือประกอบการใช้งาน เผยแพร่ให้ผู้ทดลองประกอบกิจการวิทยุกระจายเสียงได้นำไปใช้โดยไม่มีค่าใช้จ่าย โดยสามารถ Download แบบได้ที่ https://broadcast.nbtc.go.th

นสพ.โคราชคนอีสาน  ปีที่ ๔๑ ฉบับที่ ๒๓๒๘ วันเสาร์ที่ ๒๑ -  วันพุธที่ ๒๕  เดือนพฤศจิกายน พุทธศักราช ๒๕๕๘