วันศุกร์ที่ 1 เมษายน พ.ศ. 2554

องค์พระบิดาแห่งการสื่อสารของไทย (ตอนที่ 3)

                                                                       องค์พระบิดาแห่งการสื่อสารของไทย (ตอนที่ 3)              
   โดย พลตำรวจตรี สุชาติ เผือกสกนธ์ อดีตอธิบดีกรมไปรษณีย์โทรเลข**

ตอนที่  3
ทรงสนพระทัยในเรื่องไฟฟ้าวิทยุมาตั้งแต่ทรงพระเยาว์

            ระบบไฟฟ้าสายเดียวที่ได้มีผู้ริเริ่มนำมาใช้ในชนบทเมื่อไม่กี่ปีมานี้ไม่ใช่ของใหม่เลย พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวได้รับสั่งเล่าให้ข้าพเจ้าฟังเป็นการส่วนพระองค์ว่า เมื่อครั้งประทับอยู่ที่เมืองโลซานประเทศสวิสได้ทรงทดลองใช้สายทองแดงเล็กๆ เส้นเดียวต่อทางปลั๊กไฟฟ้าบนพระตำหนักลงมาที่สนามเป็นระยะทางไม่น้อยเพื่อต่อเข้ากับรถไฟฟ้าของเล่น ปรากฏว่าวิ่งได้สบายมาก ตามธรรมดารถที่ใช้มอเตอร์ไฟฟ้า เช่น รถไฟของเล่นจะต้องต่อสายไฟเข้าสองสายจึงจะวิ่งได้ ระหว่างที่ทรงทดลองเรื่องไฟฟ้านี้จะไม่ทรงประมาทได้ทรงทำเครื่องหมายรูปหัวกะโหลกมีกระดูกไขว้และอักษรว่า “ACTUNG” (ภาษาเยอรมัน แปลว่า “ระวัง”) ไว้ที่ปลั๊กไฟฟ้าด้วย
            เกี่ยวกับด้านวิทยุ ได้ทรงเจียดจ่ายพระราชทรัพย์ส่วนพระองค์ไปซื้อแร่หนวดแมว คอยล์ และคอนเดนเซอร์หูฟัง (ทั้งหมดนี้เป็นอุปกรณ์เครื่องรับวิทยุเครื่องแร่ในสมัยนั้น) ซึ่งเขาวางขายเลหลังในราคาถูกๆ ข้าพเจ้าจำไม่ได้ว่ากี่ฟรังก์สวิส มาทรงประกอบเป็นเครื่องรับวิทยุชนิดใช้แร่แล้วต่อสายอากาศยาวๆ ปรากฏว่าสามารถรับฟังสถานีวิทยุกระจายเสียงในยุโรปได้หลายแห่ง ทรงภูมิพระทัยในสิ่งประดิษฐ์ทางวิทยุนี้มาก เพราะใช้อุปกรณ์สิ่งของราคาถูกที่เขาขายเลหลัง (หากสิ่งประดิษฐ์ได้ตกทอดมาจนถึงปัจจุบันนี้ คงจะเป็นสมบัติที่ล้ำค่าของพิพิธภัณฑ์การสื่อสารซึ่งกำลังจะจัดตั้งขึ้น)
            ต่อมาเมื่อกิจการวิทยุได้พัฒนาขึ้นได้มีการนำเอาหลอดสูญญากาศหรือที่เรียกกันทั่วไปว่าหลอดวิทยุ มาใช้ประกอบเป็นเครื่องรับวิทยุ เครื่องส่งวิทยุ เครื่องขยายเสียง ฯลฯ เครื่องรับวิทยุที่ใช้หลอดวิทยุในสมัยนั้นมีหน้าตาเป็นอย่างไรอาจขอชมได้ที่กรมประชาสัมพันธ์ เครื่องรับวิทยุประเภทนี้มีความดังพอสมควร และบางเครื่องสามารถต่อกับ “PICK-UP” หรือเครื่องเล่นจานเสียงได้ พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวได้ทรงทดลองต่อสายยาวเชื่อมระหว่างตัวเครื่องกับลำโพงจากห้องที่ประทับของพระองค์ท่านไปยังห้องที่ประทับของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวอานันทมหิดล ปรากฏว่าได้ผลดีเป็นที่น่าพอพระทัยทั้งสองพระองค์


โรงเรียนสอนวิชาช่างวิทยุทางอากาศ

            เครื่องรับ-ส่งวิทยุคมนาคมที่ข้าพเจ้าได้ทูลเกล้าฯ ถวายให้ทรงใช้งานตั้งแต่ต้น เป็นเครื่องวิทยุซึ่งสหรัฐอเมริกาช่วยเหลือแก่กรมตำรวจในสมัยนั้น (ประมาณปี พ.ศ. 2515) มีชื่อเรียกว่า “เครื่องวิทยุเอฟ.เอ็ม.5”  มีกำลังส่ง 5 วัตต์ ระบบเอฟ.เอ็ม.ทำงานในย่านความถี่สูงมาก เป็นเครื่องที่ออกแบบใช้งานกับไฟสลับตามบ้าน แบตเตอรี่รถยนต์ แบตเตอรี่ในตัวทั้งชนิดถ่านไฟฉายและนิคเกิ้ล
แคตเมี่ยมได้ มีน้ำหนักไม่มาก ทนต่อสภาพดินฟ้าอากาศได้ดี บางเครื่องยังใช้งานได้จนบัดนี้ ในระหว่างทรงใช้งานเครื่องได้เกิดขัดข้อง เช่น ส่งไม่ออกบ้าง รับฟังไม่ได้ดีบ้าง มีเสียงรบกวนบ้าง ฯลฯ พระองค์ท่านได้ทรงติดต่อสอบถามทางวิทยุและโทรศัพท์อยู่ตลอดมา บางครั้งได้พระราชทานเครื่องให้ข้าพเจ้ารับไปซ่อมหาสาเหตุกับวิธีการแก้ไขปัญหาข้อขัดข้อง ซึ่งข้าพเจ้ากราบบังคมทูลให้ทรงทราบทุกระยะนั้น ข้าพเจ้ายอมรับว่าบางเครื่องข้าพเจ้าสามารถกราบบังคมทูลได้กระจ่าง บางเรื่องไม่สามารถกระทำได้เพราะข้อปัญหานั้นมิได้เกิดขึ้นเฉพาะหน้า ข้าพเจ้าได้จัดเขียนวงจรวิทยุอย่างง่าย หรือ BLOCK DIAGRAM พร้อมคำอธิบายสั้นๆ ของระบบการทำงานแต่ละภาคถวาย หากมีโอกาสข้าพเจ้าจะถวายคำอธิบายด้วยตนเองประกอบซึ่งนับว่าได้ผลดี เมื่อทรงเข้าพระทัยบ้างพอสมควร ข้าพเจ้าจึงทูลเกล้าฯ ถวายเครื่องมือตรวจปรับบางอย่างรวมทั้งอุปกรณ์อะไหล่บางอย่างเท่าที่จำเป็นให้ เช่น เครื่องวัดกำลังส่งวิทยุ (RF Wattmeter) เครื่องวัดความถี่วิทยุฯ (เครื่องมือตรวจวัดเหล่านี้ต่อมาทรงสั่งซื้อมาได้เอง) การตรวจปรับครั้งแรก คือ การตรวจปรับกำลังส่งของเครื่องวิทยุเอฟ.เอ็ม.5  วิธีการตรวจปรับจะต้องถอดตัวเครื่องออกให้เห็นอุปกรณ์ภายในแล้วลงมือตรวจวัดปรับตรงจุดต่างๆ ซึ่งหนังสือคู่มือการตรวจซ่อมระบุไว้ เมื่อทรงเริ่มต้นแล้วข้าพเจ้าเชื่อว่าจะต้องมีปัญหาในทางปฏิบัติอีกหลายประการ และแล้ว “โรงเรียนสอนวิชาช่างวิทยุทางอากาศ” ก็เกิดขึ้น
            ข้าพเจ้ายอมรับว่า ถึงแม้ว่าข้าพเจ้าจะมีความรู้ประสบการณ์ทั้งภาคทฤษฎีและภาคปฏิบัติด้านช่างวิทยุมามาก เพราะได้คลุกคลีงานนี้ตลอดมาตั้งแต่ต้น แต่เมื่อได้รับตำแหน่งให้สูงขึ้นงานภาคปฏิบัติเกือบไม่มีเลย ต่างกับในระยะดำรงตำแหน่งรองหัวหน้ากองและหัวหน้ากองการสื่อสารกรมตำรวจ (ปี พ.ศ. 2509-2511) ดังนั้นเมื่อพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงเริ่มต้นงานช่างวิทยุแล้ว ข้าพเจ้าซึ่งถวายงานด้านนี้จะนิ่งดูดายกระไรได้ การทำงานช่างจะต้องมีเครื่องมือเครื่องใช้ตามสมควร เช่น เครื่องมือตรวจวัดต่างๆ เครื่องมือวัสดุการช่าง เช่น หัวแร้งไฟฟ้า คีม ไขควง ตะกั่วบัดกรี ฯลฯ ความจริงแล้วในตอนนั้น ข้าพเจ้ายังพักอาศัยอยู่ที่บ้านพักของทางราชการภายในบริเวณแผนกโรงงานกองการสื่อสาร กรมตำรวจบางเขน อาจจะใช้เครื่องมือเครื่องใช้ของหน่วยซ่อมได้แต่คงไม่สะดวก เพราะพระองค์ท่านจะทรงทดลองปฏิบัติในเวลากลางคืนหลังจากเสร็จสิ้นพระราชภารกิจแล้ว ดังนั้นจึงต้องตัดสินใจเปิดห้องหนึ่งที่บ้านพักเป็นห้องซ่อมและศูนย์สื่อสารพิเศษ และเบิกเครื่องมือเครื่องใช้รวมทั้งอุปกรณ์อะไหล่มาสำรองไว้เท่าที่จำเป็น รวมทั้งเครื่องวิทยุเอฟ.เอ็ม.5 ซึ่งจะใช้ประกอบหลักสูตรนี้ และเริ่มอ่านหนังสือคู่มือการใช้และการตรวจซ่อมบำรุงรักษาอย่างละเอียดถี่ถ้วน
            การตรวจปรับกำลังส่งอาจจะไม่ใช่ของยากสำหรับช่างวิทยุซึ่งปฏิบัติหน้าที่อยู่โดยตรง หรือสำหรับคลื่นที่คลาดเคลื่อนเล็กน้อย หรือการปรับเครื่องที่ต้องการเปลี่ยนความถี่ไปจากเดิมไม่มาก การเปลี่ยนความถี่ของเครื่องที่ห่างจากความถี่ที่ปรับไว้เดิมมากเป็นสิ่งที่ค่อนข้างยากลำบากสำหรับช่างวิทยุขั้นต้น ข้าพเจ้าเองต้องลงมือปฏิบัติด้วยตนเองตั้งแต่ต้นจนจบและสังเกตจดจำการเปลี่ยนแปลงต่างๆ ของทุกภาควงจรไว้ให้แม่นเพื่อกราบบังคมทูลเมื่อรับสั่งถามมา และแล้วก็เป็นเช่นนั้นจริงๆ เมื่อได้เวลาทั้งสองฝ่ายจะมีเครื่องวิทยุที่ประกอบการสอนอยู่ตรงหน้าแล้ว จะทรงเริ่มปฏิบัติผลการปฏิบัติ ปัญหาและการตอบปัญหาจะกระทำผ่านคลื่นวิทยุ การปรับเครื่องส่งวิทยุมีสิ่งที่ต้องระมัดระวัง คือ จะต้องปรับให้ได้จุด Resonant ของความถี่นั้นให้เร็วที่สุด มิฉะนั้นฟิวส์จะขาดทรานซิสเตอร์ภาคขยายกำลังส่งจะลาออก (“ลาออก”  เป็นศัพท์ส่วนพระองค์แปลว่า “ชำรุดใช้การไม่ได้”)  เมื่อทรงปฏิบัติใหม่ๆ ได้ทรงประสบอาการที่ชำรุดทั้งสองประการ แต่ในระยะหลังทรงมีความชำนาญจึงไม่มีปัญหาการชำรุดดังกล่าวอีกเลย
            ที่น่าสังเกตประการหนึ่ง คือทรงมีความละเอียดประณีตที่ถ้วนในการปรับแต่งเครื่องเป็นอย่างสูง ตัวเลขที่อ่านจากมิเตอร์ประกอบการตรวจปรับที่แสดงคุณภาพดีของเครื่องจะสูงกว่าตัวเลขซึ่งระบุไว้ในหนังสือคู่มือ และสูงกว่าที่ช่างวิทยุซึ่งมีความรู้ความชำนาญเป็นอย่างดี รวมทั้งตัวข้าพเจ้าอยู่เป็นประจำ เช่น กำลังส่งสูงสุดของเครื่องที่ระบุไว้ 5 วัตต์ นั้นบางครั้งทรงปรับได้ถึง 7 วัตต์ ข้าพเจ้านั้นกว่าจะปรับได้ 6 วัตต์ ก็แทบแย่
            การตรวจปรับภาคเครื่องส่งที่ค่อนข้างยากประการหนึ่งได้แก่ ภาคผสมคลื่นเสียงกับคลื่นวิทยุ (Modulation) หากผสมมากเกินไปเสียงจะพร่าบี้ไม่ชัดเจน ถ้าผสมน้อยเกินไปเสียงที่ออกอากาศจะเบา เมื่อปรับเสร็จจะต้องทดสอบโดยการผิวปากใส่ไมโครโฟนหรือร้องเสียง “อา....” แล้วใช้เครื่องมือที่เรียกว่าเครื่องวัดความเบี่ยงเบนของความถี่ (Frequency Deviation Meter) ตรวจสอบดู พระองค์ท่านทรงทดสอบทั้งสองวิธี การตรวจปรับภาคผสมคลื่นนี้ จะกระทำได้เมื่อได้ตรวจปรับความถี่และกำลังส่งดังกล่าวข้างต้นเสร็จเรียบร้อยแล้ว ต้องใช้ความประณีตพอสมควร มีข้อดีว่าทรานซิสเตอร์ไม่มีการลาออกถ้าปรับพลาดไป
            มีอุปกรณ์ประกอบของเครื่องวิทยุเอฟ.เอ็ม.5 อยู่อย่างหนึ่งเรียกว่า อุปกรณ์เพิ่มกำลังส่งเป็น 20 วัตต์  (20 Watts RF Power Amplifier) สามารถนำมาติดตั้งประกอบกับเครื่องวิทยุเอฟ.เอ็ม.5 เพื่อเพิ่มกำลังส่งออกอากาศไป 20 วัตต์ แต่จำเป็นจะต้องระมัดระวังในเรื่องการปรับวงจรเป็นพิเศษ หากปรับพลาดจุด Resonant ไปประเดี๋ยวเดียวทรานซิสเตอร์ขยายกำลังส่งจะลาออกทันที เมื่อเริ่มทรงปฏิบัติการในวงจรภาคนี้จึงได้ทรงทราบ ข้าพเจ้าเองยอมรับสารภาพว่าไม่เคยรู้จุดอ่อนตรงนี้มาก่อนเลย เพราะเป็นอุปกรณ์รุ่นใหม่ที่สหรัฐอเมริกาส่งมาช่วยเหลือเพิ่มเติม ข้าพเจ้าจึงได้สั่งการแนะนำเจ้าหน้าที่ช่างวิทยุของกองการสื่อสารกรมตำรวจทุกคนทราบและคอยระมัดระวังเพราะทรานซิสเตอร์ตัวนี้มีราคาแพงมาก
            สำหรับการตรวจปรับภาคเครื่องรับนั้น ในทางช่างยึดถือคุณสมบัติความไวในการรับ (Sensitivity) เป็นเกณฑ์ เครื่องวิทยุเอฟ.เอ็ม.5 มีความไวระหว่าง 0.5 ถึง 1 ไมโครโวลท์จึงจะใช้ได้ การปรับแต่งภาคเครื่องรับต้องใช้ความพิถีพิถัน ประณีตกว่าภาคเครื่องส่ง มีจุดที่จะต้องปรับแต่งมากกว่าหลายจุด แต่มีข้อดีกว่าคือ ทราสซิสเตอร์ไม่ลาออกเมื่อปรับไม่ตรงความถี่ เพียงแต่ว่ารับไม่ได้เอาเลย เมื่อข้าพเจ้าได้ถวายคำแนะนำวิธีการปรับแต่งทั้งทางตรงและทางอากาศแล้ว พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวได้ทรงเริ่มปฏิบัติตามขั้นตอนที่ข้าพเจ้าได้ถวายคำแนะนำไว้โดยปกติจะเป็นยามราตรีหลังจากเสร็จพระราชภารกิจประจำวันแล้ว มีอยู่หลายครั้งที่ผลออกมาไม่เป็นไปตามตำรา (หรือตำรามิได้กล่าวไว้) ทั้งๆ ที่พยายามกันอย่างที่สุดทั้งสองฝ่าย กว่าจะไปพบตัวปัญหาก็เกือบสว่าง การปรับแต่งที่ยากที่สุด คือ การเปลี่ยนความถี่ของภาคเครื่องรับซึ่งห่างไกลกว่าความถี่ที่ปรับไว้เดิมมาก เพราะไม่สามารถกระทำได้โดยการเปลี่ยนแร่บังคับความถี่แต่เพียงอย่างเดียวเท่านั้น จะต้องปรับแต่งวงจรภาคต่างๆ ที่เกี่ยวข้องตั้งแต่ต้นจนจบ ที่จะต้องระมัดระวังอย่างหนึ่ง คือ ความถี่เงา (Image Frequency) ถ้าผู้ปรับหลงทางไปปรับเครื่องให้รับความถี่เงาแทนที่จะรับความถี่จริงก็เสียเวลาเปล่า พระองค์ท่านได้ทรงปรับเครื่องวิทยุเอฟ.เอ็ม.ที่ทรงใช้งานเครื่องอย่างประณีตที่สุด ผลปรากฏว่าเครื่องที่ดีที่สุดมีความไว 0.35 ไมโครโวลท์ และที่ต่ำที่สุดมีความไว 0.5 ไมโครโวลท์ ซึ่งนับว่าทำลายประวัติการณ์ เพราะเครื่องรับวิทยุ เอฟ.เอ็ม.5 ที่มีใช้ในราชการตำรวจตั้งแต่ต้นมาจนถึงปัจจุบันไม่น้อยกว่าหมื่นเครื่องไม่เคยปรากฏว่ามีความไวดีกว่า 0.5 ไมโครโวลท์เลย
            ความละเอียดถี่ถ้วนอีกประการหนึ่งของพระองค์ท่าน คือ การปรับความถี่ของภาคเครื่องส่งและภาคเครื่องรับ เครื่องส่งวิทยุและเครื่องรับวิทยุซึ่งทรงปรับแล้วจะทรงตรวจสอบด้วยเครื่องวัดความถี่วิทยุ (Frequency Counter) ทุกครั้ง ทรงปรับด้วยความระมัดระวังไม่ให้คลาดเคลื่อนจนถึงตัวเลขสุดท้ายของหลัก ซึ่งเป็นส่วนเศษของหลักล้านของความถี่ที่ใช้งาน
            นอกจากทรงตรวจปรับความถี่ของเครื่องวิทยุที่ทรงใช้ส่วนพระองค์ ยังทรงสังเกตความถี่ของหน่วยงานต่างๆ เช่น กรมตำรวจ ศูนย์รักษาความปลอดภัย ฯลฯ ว่าคลาดเคลื่อนมากน้อยเพียงใดและพระราชทานคำแนะนำไป เพื่อให้หน่วยงานนั้นแก้ไขตลอดมาเพราะทรงตระหนักดีว่าความคลาดเคลื่อนของความถี่ใช้งานย่อมก่อให้เกิดการรบกวนแก่สถานีวิทยุอื่นซึ่งใช้ความถี่ข้างเคียงและเป็นการลดทอนประสิทธิภาพในการรับฟังของคู่สถานีที่ติดต่อด้วยได้
            นับว่าเป็นบุญตัวของข้าพเจ้าที่ได้มีโอกาสถวายงานทางด้านนี้สนองพระเดชพระคุณ ความประณีตละเอียดถี่ถ้วนของพระองค์ท่านได้ช่วยผลักดันให้ข้าพเจ้าต้องขวนขวายแก้ไขปรับปรุงพัฒนาตัวเองทุกด้าน ทั้งในด้านการบริหารงาน ด้านวิชาการ ด้านปฏิบัติการช่วงให้มากยิ่งขึ้นกว่าเดิมอีกมาก เพราะเท่าที่ได้พัฒนามาโดยตลอดนั้นรู้สึกตัวเองว่าไม่เพียงพอเสียแล้วสำหรับการปฏิบัติหน้าที่ที่สำคัญเช่นนี้


                                                       พลตำรวจตรี สุชาติ เผือกสกนธ์
** บทความนี้คัดลอกมาจากหนังสือ "วิศวกรรมสาร" ปีที่ 35 เล่มที่ 6 เดือนธันวาคม 2525
 ซึ่งขณะนั้นท่านพลตำรวจตรีสุชาติ เผือกสกนธ์ ดำรงตำแหน่งอธิบดีกรมไปรษณีย์โทรเลข

วันอังคารที่ 29 มีนาคม พ.ศ. 2554

องค์พระบิดาแห่งการสื่อสารของไทย (ตอนที่ 2)



                                                                           องค์พระบิดาแห่งการสื่อสารของไทย (ตอนที่ 2)                 
   โดย พลตำรวจตรี สุชาติ เผือกสกนธ์ อดีตอธิบดีกรมไปรษณีย์โทรเลข**

ตอนที่  2
            ดังกล่าวแล้วในตอนที่ 1  ว่า พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงสนประทัยในคุณลักษณะขีดความสามารถและประสิทธิภาพของสายอากาศที่ใช้ในการติดต่อสื่อสารเป็นพิเศษได้ทรงทดลองสายอากาศแบบต่าง ๆ ด้วยพระองค์เอง และโปรดเกล้าฯ ให้ข้าพเจ้าร่วมตรวจสอบหาผลด้วย การทดลองที่น่าสนใจประการหนึ่ง คือ การทดลองเพื่อหาผลในการติดต่อสื่อสารทางวิทยุ VHF/FM  ระหว่างกรุงเทพฯกับหัวหิน ซึ่งมีระยะทางห่างกันประมาณ 200 กิโลเมตร  หากพิจารณาขีดความสามารถในการแผ่กระจายคลื่นวิทยุในย่านความถี่สูงมาก (VHF)  ระหว่าง 148-174 MHZ แล้ว ตามตำราบอกว่าเป็นไปไม่ได้ เพราะรัศมีการทำงานจะไม่เกิน 50 กิโลเมตร หากไม่มีสิ่งก่อสร้างหรือภูเขาสูงในเส้นทางจุดทดลองในกรุงเทพฯ อยู่ที่บ้านพักของข้าพเจ้าในขณะนั้น คือ บ้านพักของทางราชการในกองการสื่อสาร กรมตำรวจ บางเขน มีเสาอากาศสูงประมาณ 10 เมตร และใช้สายอากาศที่แค็ตตาล็อกบอกว่ามีประสิทธิภาพในการรับส่งดีพอสมควร เครื่องรับ-ส่งวิทยุมีกำลังประมาณ 100 วัตต์ จุดทดลองที่หัวหิน ได้แก่ พระตำหนักเปี่ยมสุข พระราชวังไกลกังวล ซึ่งได้ติดตั้งสายอากาศแบบต่าง ๆ ไว้มากพอสมควร และได้ทำการทดลองตั้งแต่เวลา 23.00 น. ไปเรื่อยๆ กว่าจะเสร็จสิ้นเกือบ 3 นาฬิกาของวันใหม่ พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงใช้เครื่องรับ-ส่งวิทยุกำลังส่ง 44 วัตต์ ใช้สายอากาศที่มีประสิทธิภาพสูง ในครั้งแรกผลการติดต่อสื่อสารชัดเจนดีมาก ได้ทรงทดลองโดยการลดกำลังส่งและเปลี่ยนแปลงสายอากาศเป็นแบบที่มีประสิทธิภาพต่ำลงทุกที ผลการติดต่อสื่อสารถึงแม้ว่าจะด้อยลงกว่าเดิมแต่ก็ยังอยู่ในเกณฑ์ชัดเจนดี ในที่สุดได้ทรงทดลองด้วยเครื่องรับ-ส่งวิทยุ Handie-Talkie กำลังส่ง 5 วัตต์ ปรากฏว่ายังคงติดต่อได้แต่ได้มีปรากฏการณ์ที่น่าสังเกตเกิดขึ้นในระหว่างเวลาตั้งแต่หลัง  24.00 น. ไปแล้วเริ่มมีอาการจางหาย (Fading) เกิดขึ้นเป็นช่วงๆ ถี่ขึ้นและมากยิ่งขึ้น วิธีทดลองพระองค์ท่านกับข้าพเจ้าใช้วิธีนับหนึ่งถึงสิบ และคอยสังเกตการจางหายของสัญญาณว่าตัวเลขที่นับหายไปช่วงไหนนานและถี่เพียงใด ต่อจากนั้นได้ลองเพิ่มกำลังส่งและเพิ่มประสิทธิภาพหรือ Gain ของสายอากาศ เพื่อนำมาชดเชยอาการจางหายที่เกิดขึ้น ผลของการทดลองสรุปได้ว่า อาการจางหายของการแผ่กระจายคลื่นวิทยุในย่านความถี่สูงมากระหว่างกรุงเทพฯ กับหัวหิน จะเกิดขึ้นมากนับตั้งแต่เวลา 24 น. ไปแล้ว จนถึงประมาณ 3 นาฬิกาของวันใหม่และอาการจางหายมีระหว่าง 10-15 dB  ระหว่างการทดลองนี้พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวต้องเสด็จพระราชดำเนินขึ้นลงระหว่างห้องทรงงานกับดาดฟ้าในวังนั้นไม่ทราบว่ากี่เที่ยวเพราะไม่ได้รังสั่งไว้  ผลของการทดลองดังกล่าวนี้ต่อมาข้าพเจ้าได้เปิดในตำราวิทยุเล่มหนึ่งซึ่งกล่าวถึงอาการจางหายของสัญญาณความถี่วิทยุในย่านนี้ ซึ่งได้จากการทดลองตามหลักวิชาการอย่างแท้จริงในสหรัฐอเมริกา โดยใช้เครื่องมือที่ทันสมัยราคาแพงหลายชนิดว่าเกิดขึ้นในช่วงเวลาหลังจากเที่ยงคืนไปเช่นเดียวกับผลของการทดลองโดยวิธีการง่ายๆ ของพระบาทสมเด็จพระจ้าอยู่หัว
            โดยที่ทรงสนพระทัยรับฟังข่าวสารจากหน่วยงานต่างๆ อยู่เป็นประจำเนื่องจากทรงต้องการทราบทุกข์สุขของประชาชนคนไทยโดยรวดเร็วและถูกต้อง จึงโปรดเกล้าฯให้ติดตั้งสายอากาศแบบต่างๆ ไว้บนดาดฟ้าใกล้ห้องทรงงานในพระตำหนักจิตรลดารโหฐาน และพระตำหนักในส่วนภูมิภาคทุกแห่ง รวมทั้งที่รถยนต์พระที่นั่ง ถึงแม้ว่าตามตำราจะเขียนไว้ว่าจะทำให้เกิดกระทบระหว่างสายอากาศ ด้วยกัน (Interaction) แต่ว่ามิได้กล่าวไว้โดยชัดเจนว่ามีมากน้อยเพียงใดและการแก้ไขที่เหมาะสมควรจะทำประการใด  เมื่อได้ติดตั้งแล้วพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวได้ทรงสนพระทัยสังเกตผลที่เกิดขึ้นจากการติดต่อสื่อสารในข่ายต่างๆ โดยใกล้ชิด ซึ่งได้พบว่า นอกจากจะมีผลกระทบเรื่องทิศทางการแผ่กระจายแล้วยังมีผลทำให้เกิดการผสมคลื่นระหว่างกัน (Intermodulation) ทำให้ชักนำคลื่นวิทยุของอีกข่ายหนึ่งเข้าไปรบกวนข่ายปฏิบัติงานอีกข่ายหนึ่ง ทั้งที่ความถี่ไม่ตรงกันเรื่องนี้ข้าพเจ้าต้องยอมรับว่าไม่เคยคาดคิดมาก่อนว่า ทำไมเครื่องรับวิทยุที่ปรับไว้สำหรับความถี่หนึ่งจึงไปรับคลื่นวิทยุอีกความถี่หนึ่งเข้ามาได้โดยชัดเจน ดูจะขัดกับทฤษฎีชัดๆ เมื่อรับสั่งเล่าให้ฟัง ข้าพเจ้าจึงได้เปิดตำราทบทวนดูหลายเล่มแต่ยังไม่ได้คำตอบแน่ชัด จนกระทั่งไปพบในเอกสารเผยแพร่ทางวิทยาการของบริษัทผู้ผลิตวิทยุบริษัทหนึ่งจึงได้คำตอบที่แน่ชัด นอกจาก Intermodulation แล้วผลกระทบสำคัญอย่างหนึ่งคือการทำให้เกิด Mismatch โดยเฉพาะสายอากาศชนิด Ground Plane ที่ติดตั้งไว้ 2-3 เส้น บนหลังคารถยนต์คันเดียวกันซึ่งจะต้องแก้ไขโดยการปรับระยะห่างระหว่างสายอากาศให้พอเหมาะกับการปรับความยาวของสายอากาศมากกว่าที่คำนวณไว้อีกเล็กน้อย
            เรื่องความสูงของสายอากาศก็เช่นเดียวกัน ได้มีการเข้าใจว่าเสาอากาศสำหรับการติดต่อสื่อสารในย่านความถี่สูงมาก ยิ่งสูงเท่าไรยิ่งเพิ่มประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นนั้นดูจะคลาดเคลื่อนต่อความเป็นจริง ภายหลังที่ข้าพเจ้าได้ถวายคำชี้แจ้งเกี่ยวกับคุณลักษณะของสายส่งกำลัง (Transmission Line) ว่าจะมีการสูญเสียกำลังสัญญาณสูงขึ้น ถ้าสายส่งกำลังมีความยาวมากยิ่งขึ้น และถ้าสายอากาศกับสายส่งกำลังมีคุณลักษณะไม่เหมาะสม (Mismatch) กันก็จะเกิดสูญเสียกำลังสัญญาณเพิ่มขึ้น ข้าพเจ้าได้ทูลเกล้าฯ ถวายวิธีการคำนวณหาระดับความแรงของสัญญาณที่พึงจะได้รับได้ ณ สถานีปลายทาง ซึ่งมีตัวเลขแสดงการสูญเสียกำลังสัญญาณในสายส่งกำลังพระบาทสมเด็จพระจ้าอยู่หัวจึงโปรดเกล้าฯ ให้ทดลองวัดการสูญเสียกำลังสัญญาณของระบบสายอากาศที่ทรงใช้อยู่ โดยการติดตั้งเครื่องวัดกำลังสัญญาณวิทยุ (RF Wattmeter) ที่ต้นทางระหว่างเครื่องส่งวิทยุกับสายส่งกำลังและปลายทางระหว่างสายส่งกำลังกับสายอากาศ ผลปรากฏออกมาอย่างชัดเจนว่า กำลังสัญญาณที่ออกจากเครื่องส่งวิทยุจะสูญเสียกำลังไปในสายส่งกำลังไม่น้อย บางสายมีการสูญเสียกำลังมากกว่าครึ่งหนึ่ง ดังนั้นในโอกาสเสด็จฯต่างจังหวัดมักโปรดที่จะทอดพระเนตรความสูงของเสาสายอากาศของส่วนราชการ ซึ่งมักจะสร้างให้มีความสูงข่มกันเพื่อแสดงให้เห็นว่าของตนเหนือกว่าอีกหน่วยหนึ่ง นอกจากนี้การตั้งเสาสายอากาศก็ห่างจากตัวอาคารมากมาก ใช้สายส่งกำลังยาวไม่อั้นเมื่อทรงมีโอกาสจะพระราชทานคำแนะนำให้เจ้าหน้าที่ของหน่วยงานนั้นให้ทราบว่า ควรปรับปรุงแก้ไขอย่างไรจึงจะถูกต้องและประหยัด
            ในการเสด็จพระราชดำเนินไปเยี่ยมราษฎรในต่างจังหวัดโดยเครื่องบินหรือเฮลิคอปเตอร์ ระยะต้นๆ จะทรงนำเอาเครื่องรับ-ส่งวิทยุชนิด Portable ไปด้วยและใช้สายอากาศชนิด Whip คีบติดไว้ในตัวเครื่องบินหรือเฮลิคอปเตอร์พระที่นั่งแล้วทดลองติดต่อกับข้าพเจ้าซึ่งเดินทางอยู่ในขบวน  และหน่วยงานที่อยู่ในเส้นทางผ่าน การทดลองได้ผลไม่น่าพอใจนักเพราะตัวเครื่องบินเป็นอุปสรรคสำคัญในการแผ่กระจายคลื่น  จุดที่คีบสายอากาศไว้ยังมีผลทำให้เกิดการ Mismatch ดังนั้นจึงต้องเลือกหาจุดที่เหมาะสมที่ดีจริง ๆ สำหรับข้าพเจ้าลำบากหน่อยเพราะเขาจัดที่นั่งไว้เฉพาะบุคคล จะไปเลือกที่นั่งเลือกจุดคีบสายอากาศย่อมกระทำได้ยาก การติดต่อสื่อสารทางวิทยุจากอากาศยานนี้ต่อมามีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น ประกอบกับกรมตำรวจได้ติดตั้งเครื่องรับ-ส่งวิทยุให้แก่สถานีตำรวจทุกแห่งทั่วราชอาณาจักร และโดยการใช้แผนปฏิบัติการสื่อสารร่วมถวายอารักขา จึงสามารถติดต่อจากอากาศยานได้ทันทีที่เริ่มออกเดินทาง และติดต่อกับสถานีตำรวจที่อยู่ในเส้นทานผ่านจนถึงปลายทาง ซึ่งสามารถกล่าวได้ว่าไม่มีจุดบอดในการติดต่อเลยไม่ว่าจะเสด็จฯ ไปในเส้นทางภาคเหนือ อีสาน หรือภาคใต้ ระบบการสื่อสารระหว่างอากาศยานพระที่นั่งกับสถานีภาคพื้นดินนี้ยังคงใช้ได้ผลอยู่จนทุกวันนี้  ซึ่งไม่ยุ่งยากซับซ้อนและเสียค่าใช้จ่ายไม่มากนัก
            การเสด็จฯ โดยเฮลิคอปเตอร์ได้มีเหตุการณ์ที่น่าตื่นเต้นหลายครั้ง โดยเฉพาะการเดินทางผ่านเมฆฝนซึ่งเราเรียกกันว่า “ฟ้าปิด”  นักบินจะต้องพยายามหาช่อง “ฟ้าปิด”  เพื่อลอดออกไป บางครั้งก็ไม่ประสบผลสำเร็จต้องลงระหว่างทางหลายครั้ง การเสด็จฯ เยี่ยมราษฎรในจังหวัดภาคเหนือหลายครั้งต้องเสด็จฯ ผ่านภูมิประเทศที่มีหมอกลงจัด พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวได้ทรงใช้เครื่องรับ-ส่งวิทยุติดต่อกับหน่วยปฏิบัติการภาคพื้นดินซึ่งล่วงหน้าไปก่อนทุกระยะจนกระทั่งเสด็จฯ ถึงที่หมายโดยสวัสดิภาพ
            ขบวนเสด็จฯ โดยอากาศยานบางครั้งมีเหตุที่อากาศยานตามเสด็จบางลำมีเหตุขัดข้อง ไม่สามารถถึงที่หมายปลายทางได้เมื่อพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงทราบทางวิทยุจะทรงเป็นห่วงใยและทรงมีพระราชกระแสให้หน่วยที่เกี่ยวข้องดูแลให้ความช่วยเหลืออย่างใกล้ชิด แม้กระทั่งเมื่อเสด็จฯ กลับถึงพระตำหนักที่ประทับแล้วยังทรงห่วงใยรับสั่งสอบถามทางวิทยุทุกระยะ จนกระทั่งแน่พระทัยว่าทุกคนปลอดภัยหรือถึงที่หมายปลายทางเรียบร้อยแล้ว  ข้าพเจ้าได้ประสบกับตัวเองอยู่ 2-3 ครั้ง มีอยู่ครั้งหนึ่งที่น่าตื่นเต้นพอสมควร คือ ข้าพเจ้าเดินทางตามเสด็จฯ ในเครื่องบินของราชองครักษ์จากภาคใต้เดินทางกลับสู่กรุงเทพฯ เครื่องบินเป็นเครื่อง “ดาโกต้า” ปรากฏว่าเครื่องยนต์เครื่องหนึ่งไม่ทำงานจำเป็นต้องร่อนลง ขณะนั้นยังไม่ทราบเหมือนกันว่าจะลงที่ใดเพราะเมื่อมองออกไปเห็นใบพัดไม่หมุนและมองลงไปเห็นแต่น้ำทะเล ฝนก็ตก พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวซึ่งประทับอยู่ในเครื่องพระที่นั่งนำขบวนได้รับสั่งสอบถามทางวิทยุอยู่ทุกระยะ จนกระทั่งแน่พระทัยว่าเครื่องบินของราชองครักษ์ที่ข้าพเจ้าโดยสารไปด้วยได้ร่อนลงที่สนามบินของสถานีทหารเรือสงขลาแล้ว จึงเลิกการติดต่อก่อนเลิกการติดต่อได้พระราชทานพร “ให้ทุกคนปลอดภัย”


พลตำรวจตรี สุชาติ เผือกสกนธ์

** บทความนี้คัดลอกมาจากหนังสือ "วิศวกรรมสาร" ปีที่ 35 เล่มที่ 6 เดือนธันวาคม 2525
 ซึ่งขณะนั้นท่านพลตำรวจตรีสุชาติ เผือกสกนธ์ ดำรงตำแหน่งอธิบดีกรมไปรษณีย์โทรเลข

วันจันทร์ที่ 28 มีนาคม พ.ศ. 2554

มาตรฐานความสูงของสายอากาศภาครับขณะวัดค่า Minimum Usable Field Strength ของสถานีวิทยุ FM

เมื่อวันอาทิตย์ไปบรรยายวิทยุชุมชนที่โรงแรมรอแยลริเวอร์ มีสมาชิกสอบถามเรื่องความสูงของสายอากาศภาครับเมื่อทำการวัด Field Strength จากสถานีส่ง ผมเองก็จำตัวเลขไม่ได้ตอนนี้ได้คำตอบแล้ว คือ 10 เมตรจากระดับพื้นดินครับ ไม่ว่าสายอากาศของสถานีส่งจะสูงเท่าไรก็ตาม สามารถดูรายละเอียดจาก ITU-R Recommendation BS-412-9 จาก Link ต่อไปนี้ http://www.itu.int/rec/R-REC-BS.412/en หรือจากไฟล์ที่แนบมานี้ได้เลยครับ












<><><>

Recommendation  ITU-R  BS.412-9
(12/1998)

Planning standards for terrestrial FM sound broadcasting at VHF




BS Series
Broadcasting service (sound)







Foreword
The role of the Radiocommunication Sector is to ensure the rational, equitable, efficient and economical use of the radio-frequency spectrum by all radiocommunication services, including satellite services, and carry out studies without limit of frequency range on the basis of which Recommendations are adopted.
The regulatory and policy functions of the Radiocommunication Sector are performed by World and Regional Radiocommunication Conferences and Radiocommunication Assemblies supported by Study Groups.

Policy on Intellectual Property Right (IPR)

ITU-R policy on IPR is described in the Common Patent Policy for ITU-T/ITU-R/ISO/IEC referenced in Annex 1 of Resolution ITU-R 1. Forms to be used for the submission of patent statements and licensing declarations by patent holders are available from http://www.itu.int/ITU-R/go/patents/en where the Guidelines for Implementation of the Common Patent Policy for ITU‑T/ITU‑R/ISO/IEC and the ITU-R patent information database can also be found.


<><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><>
Series of ITU-R Recommendations
(Also available online at http://www.itu.int/publ/R-REC/en)
Series
Title
BO
Satellite delivery
BR
Recording for production, archival and play-out; film for television
BS
Broadcasting service (sound)
BT
Broadcasting service (television)
F
Fixed service
M
Mobile, radiodetermination, amateur and related satellite services
P
Radiowave propagation
RA
Radio astronomy
RS
Remote sensing systems
S
Fixed-satellite service
SA
Space applications and meteorology
SF
Frequency sharing and coordination between fixed-satellite and fixed service systems
SM
Spectrum management
SNG
Satellite news gathering
TF
Time signals and frequency standards emissions
V
Vocabulary and related subjects

<>


<>
Note: This ITU-R Recommendation was approved in English under the procedure detailed in Resolution ITU-R 1.


Electronic Publication
Geneva, 2010

ã ITU 2010
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced, by any means whatsoever, without written permission of ITU.

RECOMMENDATION  ITU-R  BS.412-9*

The ITU Radiocommunication Assembly,
recommends
that the following planning standards should be used for frequency modulation sound broadcasting in band 8 (VHF):

1         Minimum usable field strength

1.1        In the presence of interference from industrial and domestic equipment (for limits of radiation from such equipments refer to Recommendation ITU-R SM.433, which gives the relevant CISPR recommendations) a satisfactory service requires a median field strength (measured at 10 m above ground level) not lower than those given in Table 1:
TABLE  1


Services
Areas
Monophonic dB(mV/m)
Stereophonic dB(mV/m)
Rural
48
54
Urban
60
66
Large cities
70
74

1.2        In the absence of interference from industrial and domestic equipment, the field strength values (measured at 10 m above ground level) given in Table 2 can be considered to give an ac­ceptable monophonic or stereophonic service, respectively. These field strength values apply when an outdoor antenna is used for monophonic reception, or a directional antenna with appreciable gain for stereophonic reception (pilot-tone system, as defined in Recommen­dation ITU‑R BS.450).
TABLE  2

Services

Monophonic dB(mV/m)
Stereophonic dB(mV/m)
34
48

NOTE 1 – The figures of Table 2 are not median values and, consequently, they are not directly comparable with those given in Table 1.

1.3        In a practical plan, because of interferences from other sound broadcasting transmissions, the field strength values that can be protected will generally be higher than those of Table 1. Moreover, in the case of the boundary area between any two countries, the exact values to be used should be agreed between the administrations concerned.

2         Radio-frequency protection ratios

2.1        General

2.1.1     The Radio-Frequency (RF) protection ratio is the minimum value of wanted-to-unwanted signal ratio, usually expressed in decibels at the receiver input, determined under specified conditions such that a specific reception quality is achieved at the receiver output.
The protection ratio curves were originally determined by subjective evaluation of interference effects. As subjective tests are rather time-consuming an objective measuring method was deve­loped (see Annex 1 to Recommendation ITU-R BS.641) and found to yield results which are in fair agreement with those of the subjective tests.
2.1.2     Except where otherwise stated, the values of protection ratio quoted apply to interference produced by a single source. In the case of multiple interferences, appropriate assessment methods are indicated in Report ITU-R BS.945.
2.1.3     It is assumed that wanted and unwanted signals contain different programmes without any correlation. In the case of an identical programme (same modulation), an improvement of the protection ratio is expected at least for monophonic signals.
2.1.4     In the case of same frequency and same modulation, with synchronized signals, the protection ratios for monophonic signals are much lower than those in Fig.1. In the case of stereo­phonic signals the protection ratios depend on the propagation delay and on the stereophonic con­tent (see Annex 3).
2.1.5     The protection ratio values are given for steady and tropospheric interference respectively. The protection ratios for steady interference provide approximately 50 dB signal-to-noise ratio (weighted quasi-peak measurement according to Recommendation ITU‑R BS.468, with a reference signal at maximum frequency deviation. See also Annex 1 to Recommendation ITU-R BS.641). The protection ratios for tropospheric interference correspond closely to a slightly annoying impair­ment condition and it is considered acceptable only if the interference occurs for a small percentage of the time, not precisely defined but generally considered to be between 1 % and 10 %.
In determining whether the interference is to be regarded as steady or tropospheric, see Annex 1.
Significantly strong wanted signals can require higher protection ratio values than those given in Fig. 1 and Fig. 2, because of non-linear effects in the receiver (see Annex 2).

2.2        Monophonic service

2.2.1     The radio-frequency protection ratios required to give satisfactory monophonic reception, in systems using a maximum frequency deviation of ± 75 kHz, for tropospheric interference, are those given by curve M2 in Fig. 1. For steady interference, it is desirable to provide a higher degree
of protection, shown by the curve M1 in Fig. 1. The protection ratios at important values of the carrier frequency spacing are also given in Table 3.
2.2.2     The corresponding values for monophonic systems using a maximum frequency deviation of ± 50 kHz are those given by the curves M2 and M1 in Fig. 2. The protection ratios at important values of the carrier frequency spacing are also given in Table 4.

2.3        Stereophonic service

2.3.1     The radio-frequency protection ratios required to give satisfactory stereophonic reception, for transmissions using the pilot-tone system and a maximum frequency deviation of ± 75 kHz, for tropospheric interference, are those given by curve S2 in Fig. 1. For steady interference it is desirable to provide a higher degree of protection, shown by the curve S1 in Fig. 1.


The protection ratios at important values of the carrier frequency spacing, are also given in Table 3.
2.3.2     The corresponding values for stereophonic systems using a maximum frequency deviation of ± 50 kHz are those given by the curves S2 and S1 in Fig. 2. The protection ratios at important values of the carrier frequency spacing are also given in Table 4.
TABLE  3


Radio-frequency protection ratio (dB) using a maximum
frequency deviation of
±
 75 kHz
Carrier
frequency
Monophonic
Stereophonic
spacing
(kHz)
Steady
interference
Tropospheric
interference
Steady
interference
Tropospheric
interference
000
36.0
28.0
45.0
37.0
025
31.0
27.0
51.0
43.0
050
24.0
22.0
51.0
43.0
075
16.0
16.0
45.0
37.0
100
12.0
12.0
33.0
25.0
125
0–9.5
0–9.5
24.5
18.0
150
0–8.0
0–8.0
18.0
14.0
175
0–7.0
0–7.0
11.0
10.0
200
0–6.0
0–6.0
0–7.0
0–7.0
225
0–4.5
0–4.5
0–4.5
0–4.5
250
0–2.0
0–2.0
0–2.0
0–2.0
275
0–2.0
0–2.0
0–2.0
0–2.0
300
0–7.0
0–7.0
0–7.0
0–7.0
325
–11.5
–11.5
–11.5
–11.5
350
–15.0
–15.0
–15.0
–15.0
375
–17.5
–17.5
–17.5
–17.5
400
–20.0
–20.0
–20.0
–20.0

TABLE  4


Radio-frequency protection ratio (dB) using a maximum
frequency deviation of
±
 50 kHz
Carrier
frequency
Monophonic
Stereophonic
spacing
(kHz)
Steady
interference
Tropospheric
interference
Steady
interference
Tropospheric
interference
0
39.0
32.0
49.0
41.0
25
32.0
28.0
53.0
45.0
50
24.0
22.0
51.0
43.0
75
15.0
15.0
45.0
37.0
100
12.0
12.0
33.0
25.0
125
7.5
7.5
25.0
18.0
150
6.0
6.0
18.0
14.0
175
2.0
2.0
12.0
11.0
200
–2.5
–2.5
7.0
7.0
225
–3.5
–3.5
5.0
5.0
250
–6.0
–6.0
2.0
2.0
275
–7.5
–7.5
0
0
300
–10.0
–10.0
–7.0
–7.0
325
–12.0
–12.0
–10.0
–10.0
350
–15.0
–15.0
–15.0
–15.0
375
–17.5
–17.5
–17.5
–17.5
400
–20.0
–20.0
–20.0
–20.0


2.4        Carrier frequency differences greater than 400 kHz

The curves of Fig. 1 and Fig. 2 give protection ratio values for carrier frequency differences between unwanted and wanted signals of up to 400 kHz.
For carrier frequency differences greater than 400 kHz, the protection ratio values should be substantially lower than –20 dB. Detailed information on this subject is given in Annex 2.
The radio-frequency protection ratio value for the particular carrier frequency difference of 10.7 MHz (intermediate frequency) should be below –20 dB.

2.5        Technical conditions

2.5.1     For the radio-frequency protection ratios given in Fig. 1 and Table 3, it is assumed that the maximum peak deviation of ± 75 kHz is not exceeded. Moreover, it is assumed that the power of the complete multiplex signal (including pilot-tone and additional signals) integrated over any interval of 60 s is not higher than the power of a multiplex signal containing a single sinusoidal tone which causes a peak deviation of ± 19 kHz.
It is important that the limits for modulation levels given above should not be exceeded, otherwise the radiated power of the transmitter has to be reduced in accordance with the increased figures for protection ratios given in Annex 2.
Examples of measurement results, showing the maximum peak deviation and the power of the complete multiplex signal as a function of time are given in Annex 4.
NOTE – The power of a sinusoidal tone causing a peak deviation of ± 19 kHz is equal to the power of the coloured noise modulation signal according to Recommendation ITU-R BS.641, i.e. a coloured noise signal causing a quasi-peak deviation of ± 32 kHz.
2.5.2     The protection ratios for stereophonic broadcasting assume the use of a lowpass filter following the frequency modulation demodulator in the receiver designed to reduce interference and noise at frequencies greater than 53 kHz in the pilot-tone system and greater than 46.25 kHz in the polar-modulation system. Without such a filter or an equivalent arrangement in the receiver, the protection ratio curves for stereophonic broadcasting cannot be met, and significant interference from transmissions in adjacent or nearby channels is possible.
In determining the characteristics of the filters whose phase response is important in the preser­vation of channel separation at high audio frequencies, reference should be made to Annex III of Recommendation ITU-R BS.644.
2.5.3     In the case of AM-FM receivers, it is necessary to take measures so that the circuits at the AM intermediate frequency (generally 450-470 kHz) do not worsen the protection ratios when the receiver is operating in FM, particularly for differences between the frequencies of the wanted and interfering carrier greater than 300 kHz.
2.5.4     Data systems or other systems providing supplementary information, if introduced, should not cause more interference to monophonic and stereophonic services than is indicated by the protection ratio curves in Fig. 1. It is not considered practicable in the planning to provide additional protection to data services or other services providing supplementary information signals.

3         Channel spacing

In frequency planning, channels are to be assigned in such a way that:
3.1        the carrier frequencies which define the nominal placement of the RF channels within the band are integral multiples of 100 kHz;
3.2        a uniform channel spacing of 100 kHz applies for both monophonic and stereophonic transmissions.
In those cases where a 100 kHz channel spacing would be difficult to implement, the use of a spacing which is an integral multiple of 100 kHz would also be acceptable, provided that the carrier frequencies are chosen in accordance with § 3.1 above.

ANNEX  1
Determination of whether the interference is to be regarded
as steady or tropospheric
To apply the protection ratio curves of Figs. 1 and 2 it is necessary to determine whether, in the particular circumstances, the interference is to be regarded as steady or tropospheric. A suitable criterion for this is provided by the concept of “nuisance field” which is the field strength of the interfering transmitter (at its pertinent e.r.p.) enlarged by the relevant protection ratio.
Thus, the nuisance field for steady interference:
                                                          Es  =  P  +  E (50, 50)  +  As
and the nuisance field for tropospheric interference:
                                                           Et  =  P  +  E (50, T )  +  At
where:
                        P :     e.r.p. (dB(1 kW)) of the interfering transmitter
                        A :     radio-frequency protection ratio (dB)
            E (50, T ) :     field strength (dB(mV/m)) of the interfering transmitter, normalized to 1 kW, and exceeded during T % of the time
and where indices s and t indicate steady or tropospheric interference respectively.
At the VHF/FM Conference, Geneva 1984, the percentage of time was chosen to be T = 1 %.
The protection ratio curve for steady interference is applicable when the resulting nuisance field is stronger than that resulting from tropospheric interference,
i.e. Es  ³  Et
This means that As should be used in all cases when:
                                                     E (50,50)  +  As  ³  E (50, T )  +  At

ANNEX  2
Particular interference cases in FM broadcasting

1         Interference caused by an overmodulated transmitter

Laboratory measurements were made in France to evaluate the sensitivity of several receivers to interference in the case where the interfering transmitter is overmodulated.
Interference was measured as described in Annex 1 to Recommendation ITU-R BS.641, for a stereophonic signal and a wanted RF receiver input level of –50 dB(mW) (0.7 mV/50 W).
The –3 dB and – 40 dB bandwidths of the RF filter added at the output of the interfering transmitter were 500 kHz and 2 600 kHz respectively.
Two overmodulation values were used: +3 dB and +6 dB. It was found that, for interfering signals within the receiver passband, the increase of protection ratios was not related to the type of receiver; thus, for a 100 kHz carrier frequency spacing, the increases in protection ratio were 11 dB and 15 dB for increases in modulation depth of 3 dB and 6 dB respectively.
On the other hand, it was found that in the case of interference with a (non-standard) 150 kHz carrier frequency spacing, the change in protection ratios could be as high as 6 dB for a 1 dB change in modulation depth of the interfering transmitter.

2         Interference for large carrier frequency differences

Tests to evaluate the effect of interference from transmissions having large frequency differences, which were carried out under similar conditions to those given in § 1 above, were also made in France.
In this case, measurements were made with normal modulation of the interfering transmitter and for carrier frequency spacing up to 1 MHz. The measurements showed that, beyond 400 kHz, there was no relationship whatsoever between protection ratios, whether or not the unwanted transmitter was modulated.
With a professional receiver, the protection ratios decrease when a narrow-band RF filter (–40 dB bandwidth equal to 1 200 kHz) is inserted at the output of the interfering transmitter. This shows that reception is disturbed only by the residual noise sidebands of the unwanted carrier.
On the other hand for the domestic receivers used, the protection ratios are almost constant from 400 kHz onwards, and have a value of around –40 dB which is practically independent of the type of filtering used on the interfering carrier. In this case, it is only the presence of the interfering carrier which impairs reception, with many possible causes of disturbance, such as desensitization of the input state, local oscillator drive, etc.

3         Interference when the protection ratio is not respected

Tests were carried out in France on three receivers (professional, semi-professional and commercial) when the protection ratio is not respected.

Interference tests on all three receivers were carried out in monophony and stereophony, at a wanted receiver input RF level of –50 dB(mW) (0.7 mV/50 W) and for positive frequency offsets. The test conditions described in Recommen­dation ITU-R BS.641 were followed except as regards the wanted/unwanted AF signal ratios, which were taken as 50 dB (Recommendation ITU-R BS.641 value), 40 dB and 30 dB.
Similar measurements have been made in the Federal Republic of Germany for 31 domestic receivers of different price categories (low, medium and high) and for audio-frequency signal-to-interference ratios of 47 dB, 50 dB, 53 dB, 56 dB and 59 dB.
It was found that for a frequency difference up to (and including) 50 kHz in monophony and 100 kHz in stereophony, an increase of the interfering signal level leads to a similar reduction of the audio-frequency signal-to-noise ratio at the output of the receiver.
On the other hand, for a frequency difference larger than these values but smaller than approximately 250 kHz, a very small increase in RF interference can cause a considerable deterio­ration in reception quality, more pronounced in monophony than in stereophony. In such cases of offset, it is essential at the planning stage to allow a substantial margin for the uncertainties of propagation, multipath interference, obstacles, etc. Based on the results obtained, a margin of around 10 dB would not appear excessive. Considering the small number and types of receivers tested additional studies should be carried out.

4         RF protection ratios for different wanted signal levels

Measurements were made in the Federal Republic of Germany to evaluate the influence of the wanted signal level on RF protection ratios. The RF protection ratios for 31 domestic and 16 car receivers of different price categories were measured with different wanted signal levels.
The measurements were performed according to Recommendation ITU-R BS.641. Input levels for the wanted signal of 30 dB(pW), 40 dB(pW) and 50 dB(pW) were applied.
The mean value curves of measured RF protection ratios are shown in Figs. 3 and 4. Each Figure shows curves for stereophonic and monophonic reception. For comparison purposes the RF protection ratio curves for steady interference according to Recommendation ITU-R BS.412 are also shown. Figure 3 presents curves for domestic receivers, and Fig. 4 shows the comparable results for car receivers.
The Figures show that the influence of the wanted signal level on measured RF protection ratios is not as large as expected, at least if only mean values and not single receivers are considered. The increase of the measured RF protection ratio is £ 5 dB for stereophonic reception with domestic receivers, if the wanted signal level is increased from 40 dB(pW) to 50 dB(pW). For car receivers this value is slightly above 5 dB. For monophonic reception the increase of the measured RF protection ratios above 300 kHz carrier frequency separation is somewhat higher than 5 dB (up to 9 dB). In this case, however, the wanted-to-interfering signal levels are already considerably below the RF protection ratios.





5         Interference caused by intermodulation of strong RF signals

An investigation performed in the Federal Republic of Germany of domestic and car FM radio receivers on their tendency to intermodulate in the presence of strong signals has been made. This receiver performance in the presence of strong RF signals is measured with three RF signals and expressed as a protection ratio.
Thirty-one domestic and 16 car receivers of different price categories were measured. Two inter­fering signals of equal levels were positioned above or below the frequency of the wanted signal at equal differences of frequencies, i.e.
or                                                       

The interfering signal fi2 was unmodulated, and the interfering signal fi1 was modulated with coloured noise according to Recommendation ITU-R BS.641. The RF protection ratios were measured according to Recommendation ITU‑R BS.641, the only difference being that two inter­fering signals were applied as mentioned above. The mean values of the so-called strong signal protection ratios for stereophonic and monophonic reception with domestic and car receivers are presented in Figs. 5 to 8. The standard deviation of the measured receivers ranged from 5 to 7 dB.
























ANNEX  3
Protection ratio for FM sound broadcasting in the case
of the same programme and synchronized signals

1         Introduction

In the case of single frequency operation in which the interfering transmitter broadcasts the same programme as the wanted transmitter, the applicable protection ratio values can be expected to be lower than those given in Fig. 1 for the general case. If, in addition, the wanted and interfering signals are identical in programme, frequency and modulation depth, apart from a slight difference of level and time delay, the interfering signal appears as an echo of the wanted signal, thus reducing further the impairment.
The reception quality is also influenced by the phase between the wanted and interfering signals.
Protection ratios were evaluated in France and Italy having regard to this particular case, in which synchronization of the interfering transmitter with the wanted transmitter guarantees that the instan­taneous phases of both signals are identical.

2         Measuring conditions

2.1        Arrangement

The tests were arranged in such a way as to simulate the reception of a signal formed by the com­bined field strengths of two synchronous transmitters. The parameters for consideration are:
           the level difference between the signals received from both transmitters;
           the time delay between the wanted and interfering signals;
           monophonic and stereophonic transmitter modes (the presence of an RDS subcarrier was not considered);
           the phase shift between the signals received.
The measurements carried out in France and Italy followed, in principle, the same philosophy. An RF signal frequency modulated by a high quality audio frequency source (compact disc) was introduced in two separate channels: one of these channels was equipped in such a way as to permit the attenuation and the time delay of the signal to be varied, step by step, before recombining the two signals.
For the French tests a professional FM stereo receiver was used, and for the Italian tests a commercial good quality FM stereo receiver was used.

2.2        Evaluation

A subjective evaluation procedure was adopted because the interference revealed both noise and distortion; the ITU‑R 5‑grade impairment scale was adopted.

2.2.1     For the measurements carried out in France, preliminary tests showed that speech was more critical than music for test purposes. Consequently, a “speech sample” was used as the test signal; the duration of each sample was 20 s, making it possible to evaluate the impairment of the worst phase configuration.
To permit practical exploration of all the phase configurations, it was decided to offset the wanted and interfering transmission frequencies by 0.1 Hz (phase shift of 360° in 10 s).
The task of the five listeners participating in the tests was to give scores for the impairment in relation to the reference of 30 samples corresponding to the 30 selected configurations resulting from the combination of operating modes (mono/stereo), time delay values (2, 5 and 10 µs) and the five level ratio values (chosen as a function of the other parameters).
The protection ratio values corresponding to both grades 3 and 4 of the impairment scale were determined from the obtained scores.
2.2.2     For monophonic mode, measurements made in Italy of three types of programme material were employed: piano solo, violin solo and modern music; piano solo was the most critical, whilst the modern music was the most tolerant.
Four delay steps have been examined; 5, 10, 20 and 40 µs. For each delay step and for each type of material, the protection ratio corresponding to grade 4 on the impairment scale was determined by four groups of expert listeners each consisting of 12 people.
In carrying out the subjective tests, the phase shifter was adjusted in each test to obtain the condition of maximum distortion.
It was also noted that the degradation results are proportional to the modulation depth, so that par­ticular care was taken not to exceed the correct modulation limit.
Further tests have been made in Italy in stereophonic mode, considering different modulation types and different delay conditions, since both strongly influence the protection ratios. Three types of programme material were employed: piano stereo, speech level A > level B and bass soloist on channel A only. Four delay steps have been examined: 13.2, 39.5, 197.4 and 802.6 µs.
The choice of the delay step was made considering the influence of the phase shifting of the 19 kHz pilot between wanted and unwanted signals. It has been verified in an experimental study that there is a greater degradation for delay values of odd multiples of a quarter of the pilot tone period, corresponding to the condition when the wanted and unwanted pilot tones are 90° phase shifted.
For each delay step, evaluations have been made of impairment grade versus protection ratios for stereo piano programme material (Fig. 9). Conversely, for the three types of programme material, evaluations have been made of impairment grade versus protection ratios (Fig. 10) for a fixed value of delay 13.2 µs.





The subjective assessments were carried out according to Recommendation ITU-R BS.562 using the double-stimulus method and the 5-level impairment scale. The presentation of the audio excerpts, in the different pre-recorded isofrequency combinations, and the automatic logging of results were managed by a complex software system, processed at the RAI Research Centre, in the general context of the subjective video quality tests. Each excerpt was evaluated by 16 non-experts in groups of at least two persons at a time.
The phase difference of the modulating signals has not been considered, since all the evaluations have been made with a single source shifted in two separated channels.

3         Results and considerations

3.1        Comparison between monophonic and stereophonic modes

The tests carried out in France (mono and stereophonic modes) and in Italy (monophonic mode) have given identical results comparing the more critical types of material employed (“speech” and “piano solo” respectively). The results obtained during the two series of tests are summarized in Table 5 for both modes of operation (mono and stereo) and for the values of time delay considered.
TABLE  5


Protection ratios
(dB)
Time
Monophonic mode
Stereophonic mode
delay
(
ms)
Impairment grade
Impairment grade

3
4
3
4
2
< 1
1
4
6
5
1
2
10
12
10
1
3
14
16
20
Not evaluated
11
Not evaluated
Not evaluated
40
Not evaluated
20
Not evaluated
Not evaluated

The figures in the Table indicate the worst values found during the tests.
The results corresponding to monophonic mode can be considered reliable, whilst those cor­responding to stereophonic mode are purely indicative, being based on a limited number of subjective evaluations.
It may be noted that:
           in the most favourable case (monophonic mode, 2 µs time delay) the protection ratio is very close to 0 dB using synchronized transmitters;
           the time delay between wanted and interfering signals creates frequency dependent nulls which worsen as the time delay increases, and stereophonic signals are more sensitive to this;
           at time delays of up to 5 µs, the protection ratio is independent of programme material type; for increasing delay, the protection ratio becomes a function of the programme material type.

3.2        Results and considerations for the stereophonic mode

The results of investigations carried out in Italy for the stereophonic mode are reported in Figs. 9 and 10. They indicate a strong dependence on the delay between the wanted and interfering signals on the stereo content. In fact, from Fig. 9 it is possible to note a difference of more than 10 dB comparing the 13.2 µs curve with the 39.5 µs curve; from Fig. 10, a variation of about 20 dB can be seen by comparing different stereo modulation contents.

4         Application

In the application of such a system in Italy along a mountainous section of one of the main motorways (section Bologna‑Florence, of about 85 km) a new FM monophonic synchronized broadcast service, addressed to car drivers, was implemented.
The main purpose was to ensure good in-car reception without retuning along the complete section of the motorway including tunnels, in which a radiating RF cable was employed. It is foreseen that such a service will extend to most parts of the main Italian motorways.

5         Conclusion

On the basis of the collected data and of the results obtained, it is possible to plan a synchronized monophonic network for special applications with protection ratios of only 2 dB, provided that the relative time delay between the modulating signals is maintained within 5 µs over the whole area to be served and that the maximum deviation does not exceed ± 75 kHz.
Thus in the case of co-channel interference, the protection ratio evaluations made for synchronized wanted and interfering transmitters broadcast the same programme, give values very much below those indicated in Fig. 1.
In the case of stereophonic mode there is a much more intense influence of the stereophonic content and the delay value. On the basis of the complementary investigations made in Italy it can be assumed that:
           the minimum reference value of protection ratios for stereo audio signal in isofrequency and isomodulation should not be lower than 16 dB for impairment 4 in the assumption of the delay equalization within 10 µs;
           in the reception areas affected by noticeable propagation delay, or for musical excerpts with a high stereo content, the protection ratio required for quality 4 impairment grows up to about 30 to 38 dB respectively for continuous interference.
Further evaluations should be pursued for a larger number of configurations including transmissions with multiplexed data signals.

ANNEX  4
Measurements of the peak deviation and the power of the complete
multiplex signal of an FM sound broadcasting signal

1         Introduction

Under § 2.3 of this Recommendation it is indicated that the recommended radio-frequency protec­tion ratios assume that the maximum peak deviation of ± 75 kHz and the stated limit for the power of the complete multiplex signal are not exceeded.
Two countries (France and the Federal Republic of Germany) developed measurement equipment in order to check both these specified transmission parameters, frequency deviation and power of the multiplex signal.
During joint measurements three different devices were compared and the measurement results proved to be in good agreement. Such measurement devices are already in operation in both these countries to check the corresponding transmission parameters of broadcasting stations.

2         Measurement results

The measurement results of two different broadcasting stations are presented as examples (Figs. 11 and 12).
The frequency deviation as a function of measurement time is shown in Fig. 11, where the given frequency deviation is the maximum value (peak-hold) during each minute.
The power of the complete multiplex signal as a function of measurement time is shown in Fig. 12 where the power of the multiplex signal is measured according to § 2.5.1 of this Recommendation, i.e. in a floating time interval of 60 s which was shifted in steps of 1 s.
The figures show for one of the measured broadcasting stations (A) that the recommended values are well observed, whereas the other pair of results (B) prove that both of the limiting values are exceeded considerably. On the other hand broadcasting stations were also measured where the maximum frequency deviation was not exceeded, but the power limit for the complete multiplex signal was clearly exceeded, although the results are not shown here.
The measurement of peak deviation was performed with a very short response time. A correlation between the response time and the protection ratios was not investigated.







*   Radiocommunication Study Group 6 made editorial amendments to this Recommendation in 2002 in accordance with Resolution ITU‑R 44.