สารบัญ
 อภิธานศัพท์ (Glossary)
 บทคัดย่อ(ไทย อังกฤษ)
 บทนำ
องค์ประกอบทางแม่เหล็กไฟฟ้า
 ปรากฏการณ์ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า
 นิยามของสัญญาณรบกวนโหมดผลร่วมและโหมดผลต่าง
 มาตรฐานความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า
 การแก้ปัญหาด้านความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า
 บรรณานุกรม
บทสารานุกรมอื่น ๆ
โทรคมนาคม: นิยามและความหมาย
ประวัติการสื่อสาร
โทรคมนาคมโลก ๑ - โทรเลขและโทรศัพท์
ประวัติการสื่อสาร
โทรคมนาคมโลก ๒ - คลื่นวิทยุและการสื่อสารไร้สาย
ประวัติการสื่อสาร
โทรคมนาคมโลก ๓ - การ
สื่อสารด้วยแสงและการสื่อสารข้อมูลผ่านดาวเทียม
ประวัติการสื่อสาร
โทรคมนาคมโลก ๔-การสื่อสารข้อมูลและเครือข่าย
อินเทอร์เน็ต
ประวัติศาสตร์การสื่อสารไทย: ยุคอดีต
ประวัติศาสตร์การสื่อสาร
โทรคมนาคมไทย: วิวัฒนาการโทรเลขและโทรพิมพ์
ประวัติศาสตร์การสื่อสาร
โทรคมนาคมไทย: องค์การโทรศัพท์แห่งประเทศไทยกับกิจการโทรคมนาคม
ประวัติศาสตร์การสื่อสาร
โทรคมนาคมไทย: ยุคเครือข่าย
อินเทอร์เน็ต
พื้นฐานร่วมเทคโนโลยี
โทรคมนาคมกับการสื่อสาร
มวลชน
พื้นฐานกฎหมายเกี่ยวกับการประกอบกิจการโทรคมนาคม
ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าด้านสื่อสาร
วิทยาการการทดสอบทางโทรคมนาคม

วิทยาการวางแผนและการสร้างแผนที่นำทางเทคโนโลยี
โทรคมนาคม

เศรษฐศาสตร์โทรคมนาคม

โซ่คุณค่าของอุตสาหกรรมการสื่อสารโทรคมนาคม
พื้นฐานดัชนีวรรณกรรมสาขาวิศวกรรมไฟฟ้าสื่อสารและ
แขนงที่เกี่ยวข้อง
วิวัฒนาการวิทยุโทรศัพท์ โทรศัพท์เคลื่อนที่และมาตรฐานโทรคมนาคมที่เกี่ยวข้อง
สมาคมวิชาการไฟฟ้า/อิเล็กทรอนิกส์ คอมพิวเตอร์ โทรคมนาคมและสารสนเทศกับกิจกรรมวิชาการ
ชมรมไฟฟ้าสื่อสาร สมาคมสถาบันวิศวกรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและความถี่วิทยุเพื่อการสื่อสาร
การบริหารจัดการทรัพยากรการสื่อสารวิทยุเบื้องต้น
รหัสมอร์สเพื่อการสื่อสาร
กล้ำสัญญาณพื้นฐานเพื่อ
การสื่อสาร
พื้นฐานเทคโนโลยีรหัสควบคุมความผิดพลาดสำหรับการ
สื่อสาร
พื้นฐานการแผ่สเปกตรัมสำหรับการสื่อสาร
หลักการของซีดีเอ็มเอ
หลักการเทียบจังหวะสัญญาณโทรคมนาคม
หลักการของปริมาณการใช้งานวงจรสื่อสารและหมายเลขโทรคมนาคม
โครงข่ายการสื่อสารข้อมูลความเร็วสูงเอสดีเอช
พื้นฐานคุณภาพการบริการในเครือข่ายการสื่อสาร
เครือข่ายเฉพาะที่
เทคโนโลยีเอทีเอ็ม 
อินเทอร์เน็ตโพรโทคอล
เวอร์ชัน ๖
โครงข่ายโทรคมนาคมยุคหน้า
 พื้นฐานสายส่งสัญญาณสำหรับการสื่อสาร
 วิทยาการโทรศัพท์พื้นฐานและโครงข่าย
 เทคโนโลยีชุมสายโทรศัพท์พื้นฐาน
หลักการของระบบตรวจสอบคู่สายโทรศัพท์พื้นฐาน
พื้นฐานระบบเทเลกซ์
หลักการทำงานเบื้องต้นของเครื่องโทรสาร
เทคโนโลยีสื่อสารผ่านสายความเร็วสูง: ดีเอสแอล
การสื่อสารผ่านสายไฟฟ้า
โทรเลขเชิงแสง
พื้นฐานการสื่อสารเชิงแสง
พื้นฐานระบบสื่อสารด้วยเส้นใยนำแสง
พื้นฐานระบบเส้นใยนำแสงสู่บ้าน
ระบบสื่อสัญญาณแสงหลายช่องแบบ DWDM
พื้นฐานสายอากาศวิทยุเพื่อการสื่อสาร
สายอากาศฉลาด
เทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายระยะใกล้
ระบบการระบุด้วยคลื่นวิทยุหรืออาร์เอฟไอดี
วิทยาการเครือข่ายไร้สายแบบไวไฟ
วิทยุสมัครเล่น
วิทยาการเครือข่ายตรวจวัดสัญญาณแบบไร้สาย
อัลตราไวด์แบนด์สำหรับการสื่อสารไร้สาย
ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ ๔๗๐ เมกกะเฮิรตซ์
การสื่อสารเหนือพื้นน้ำ
เครือข่ายเคเบิลใต้น้ำและ
การเชื่อมต่อในประเทศไทย
การแพร่ภาพโทรทัศน์พื้นฐาน
การพัฒนาเทคโนโลยี
เครือข่ายโทรทัศน์ไทยทีวีสี ช่อง
เทเลเท็กซ์
การสื่อสารบรอดแบนด์
การสื่อสารบรอดแบนด์ความเร็วสูงผ่านสายไฟฟ้า
เครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สาย
พื้นฐานโครงข่ายการสื่อสารร่วมระบบดิจิทัล
เทคโนโลยีเครือข่ายส่วนตัวแบบเสมือน
เครือข่ายคอมพิวเตอร์เพื่อโรงเรียนไทย
เทคโนโลยีการสื่อสารสำหรับระบบควบคุมการจำหน่ายไฟฟ้า
พื้นฐานระบบสื่อสารสำหรับการจ่ายไฟฟ้า
วิทยาการการสื่อสารข้อมูลจราจรผ่านคลื่นวิทยุกระจายเสียงเอฟเอ็ม
พื้นฐานระบบการสื่อสารเพื่อการบริหารทรัพยากรน้ำ
ระบบโทรมาตรเพื่อการ
ชลประทาน
ระบบการสื่อสารเพื่อการเตือนภัยสึนามิ
ระบบการสื่อสารเพื่อการแจ้งภัยและความปลอดภัยทางทะเล
ของโลก
พื้นฐานการสื่อสารกับหอเตือนภัย
เครือข่ายโทรคมนาคมเพื่อโครงการการพัฒนาภูเก็ต
ระบบสื่อสารกองทัพไทย
พื้นฐานการสื่อสารผ่าน
ดาวเทียม
ประวัติและพัฒนาการของดาวเทียมสื่อสาร
วิทยาการดาวเทียมธีออส
ดาวเทียมไทพัฒ
ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรประเทศไทย
การรังวัดด้วยดาวเทียมจีพีเอสเพื่อการสำรวจทางการแผนที่
ระบบสำรวจข้อมูลทางสมุทรศาสตร์และสภาพ
แวดล้อมทางทะเลโดยใช้เทคโนโลยีทุ่นลอยสื่อสารผ่านดาวเทียม

   ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าด้านสื่อสาร
   ( Electromagnetic Compatibility on Telecommunications )

   วีระเชษฐ์ ขันเงิน
   สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง
 

  ๑. อภิธานศัพท์ (Glossary)

  ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Compatibility: EMC) 

          ความสามารถของอุปกรณ์ (Device) เครื่องมือ (Equipment) หรือระบบ (system) ที่สามารถทำงานร่วมกันได้เป็นปกติ ในสิ่งแวดล้อมแม่เหล็ก
          ไฟฟ้าโดยไม่ก่อให้เกิดผลเสียหรือผลกระทบใดๆ ต่อ อุปกรณ์ เครื่องมือ หรือระบบที่ทำงาน ในสภาวะสิ่งแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้าเดียวกัน

  การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic disturbance: EMD)

 
         ปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าใดๆ ที่อาจจะก่อให้เกิดผลกระทบต่อ อุปกรณ์ เครื่องมือ หรือระบบ ประเด็นสำคัญคือเป็นสาเหตุของการแทรกสอด
          ทางแม่เหล็กไฟฟ้า

  การแทรกสอดทางแม่เหล็กไฟฟ้า หรือสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic interference: EMI) 

    
      การที่อุปกรณ์ เครื่องมือ หรือระบบ เกิดการทำงานที่ผิดพลาดหรือได้รับความเสียหาย ซึ่งมีสาเหตุมาจากการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า

  การปล่อย หรือแพร่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Emission)

           หลอดสุญญากาศความดันสูง ใช้สร้างลูกคลื่นหรือพัลส์ (Pulse) สัญญาณวิทยุความถี่สูงที่มีกำลังส่งสูงและคลื่นไมโครเวฟนำไปประยุกต์ใช้งาน
           ในเรดาร์ และเป็นส่วนประกอบหนึ่ง ของเตาไมโครเวฟปรากฏการณ์ ของอุปกรณ์ไฟฟ้าขณะทำงาน เกิดการปล่อยสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า
           ไปรบกวนการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ ส่งผลให้การทำงานเกิดความผิดพลาด เช่น การเกิดสัญญาณรบกวนขณะฟังวิทยุหรือชมโทรทัศน์
           เป็นต้น

  ภูมิคุ้มกันต่อสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Immunity)

           ความสามารถของอุปกรณ์ เครื่องมือหรือระบบ ที่สามารถทำงานได้ปกติในสภาวะที่มีการรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น บริเวณโรงงานไฟฟ้า
           (Electrical power plant) สถานีย่อยแรงดันสูง เป็นต้น

  ความอ่อนไหวต่อสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Susceptibility)

          การที่อุปกรณ์ เครื่องมือหรือระบบไม่สามารถทำงานได้ปกติในสภาพแวดล้อม ที่มีการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าหรือกล่าว คือ การขาดภูมิคุ้มกัน
          ต่อสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า จากโทรศัพท์เคลื่อนที่ และสถานีฐาน คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากสถานีวิทยุ และโทรทัศน์
          เป็นต้น

  การนำคลื่นสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (Conducted Emission)

การปล่อยสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าผ่านทางตัวนำที่เกิดจากแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนส่งผลกระทบไปยังตัวรับผลกระทบ

  การกระจายคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Radiated Emission)

          การปล่อยสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนโดยการแผ่กระจายคลื่นทางอากาศไปยังส่วนรับผลกระทโดยตรง
 

  ๒. บทคัดย่อ up
          ระบบการสื่อสารที่มีการส่งสัญญาณผ่านทางอากาศหรือตัวนำ มีความเป็นไปได้ที่จะมีการส่งสัญญาณที่ต้องการ (Wanted Signal) ไปพร้อมกับสัญญาณรบกวน (Interfering Signal) ซึ่งเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เกิดการรบกวนต่ออุปกรณ์ เครื่องมือ หรือระบบทางด้านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการทำงานร่วมกันนี้เรียกว่า ปัญหาความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Compatibility: EMC) ซึ่งมีความรุนแรงและเข้มงวดต่อระบบการใช้งานทั่วไป ดังนั้นจึงมีการออกกฎระเบียบควบคุมการใช้งานทั้งในระดับนานาชาติ ระดับภูมิภาค และระดับชาติในกฎระเบียบด้าน EMC ส่งผลให้ในวิศวกรด้านสื่อสารและสาขาอื่นที่เกี่ยวข้องจำเป็นต้องเข้าใจเกี่ยวกับ EMC เพื่อการวางแผนในการผลิต และการออกแบบ รวมทั้งแนวทางการแก้ปัญหาด้านความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับการสื่อสาร
  Abstract   up

Communication system, which transmit through the space or conduction that probably transmit wanted signal with interfering signal. That is a cause of noise to the tool or electromagnetic, these are compound call Electromagnetic Compatibility, Which have severe and strict to general system. As that reason, International and Thai electromagnetic compatibility standard, including the most important part, the solution to the Electromagnetic compatibility problem for communication.
 

  ๓. บทนำ up

         ระบบการสื่อสารที่มีการส่งสัญญาณผ่านทางอากาศหรือตัวนำ มีความเป็นไปได้ที่จะมีการส่งสัญญาณที่ต้องการ (Wanted Signal) ไปพร้อมกับสัญญาณรบกวน (Interfering Signal) ซึ่งเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เกิดการรบกวนต่ออุปกรณ์ เครื่องมือ หรือระบบทางด้านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการทำงานร่วมกันนี้เรียกว่า ปัญหาความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Compatibility: EMC) ซึ่งมีความรุนแรงและเข้มงวดต่อระบบการใช้งานทั่วไป ดังนั้นจึงมีการออกกฎระเบียบควบคุมการใช้งานทั้งในระดับนานาชาติ ระดับภูมิภาค และระดับชาติในกฎระเบียบด้าน EMC ส่งผลให้ในวิศวกรด้านสื่อสารและสาขาอื่นที่เกี่ยวข้องจำเป็นต้องเข้าใจเกี่ยวกับ EMC เพื่อการวางแผนในการผลิต และการออกแบบต่อไป
 

  ๔. องค์ประกอบทางแม่เหล็กไฟฟ้า  up

         ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า ประกอบไปด้วยองค์ประกอบสามส่วน คือ

        ส่วนแรก คือ แหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวน (EMI source) เช่น เครื่องส่งวิทยุ เครื่องเชื่อมไฟฟ้า วงจรจุดระเบิด คอมพิวเตอร์และระบบต่อพ่วง ผลจากการเกิดฟ้าผ่า เป็นต้น
        ส่วนที่สอง คือ ส่วนที่ได้รับผลการรบกวน (Receptor หรือ victim) เช่น เครื่องรับวิทยุ วงจรตรวจจับสัญญาณ คอมพิวเตอร์ สิ่งมีชีวิต เป็นต้น ส่วนนี้มักจะมีความไวต่อการรับสัญญาณ
        และส่วนที่สาม คือ ส่วนคู่ควบ (Coupling) สัญญาณรบกวนระหว่างสองส่วนแรก เช่น โดยการแผ่กระจายไปทางอากาศด้วยการเหนี่ยวนำ หรือการส่งสัญญาณผ่านไปทางตัวนำ
        ทั้งหมดนี้มีรูปแบบและความสัมพันธ์กันแต่ละส่วนดังแสดงในรูปที่ ๔.๑ ตามหลักวิชาการส่วนที่กำเนิดสัญญาณมักสร้างสัญญาณไปรบกวนส่วนอื่นๆ แต่ในทางปฏิบัติส่วนที่กำเนิดสัญญาณสามารถรับสัญญาณรบกวนจากแหล่งอื่นได้เช่นกัน ดังนั้นส่วนกำเนิดสัญญาณอาจเป็นทั้งส่วนกำเนิดสัญญาณรบกวนและส่วนได้รับสัญญาณรบกวนในเวลาเดียวกัน ในรูปที่ ๔.๑ ส่วนที่กำเนิดสัญญาณมักจะสร้างสัญญาณรบกวนไปยังตัวรับผลกระทบ มีอยู่หลายรูปแบบด้วยกัน โดยสรุปได้ ดังนี้


                                                                                               
                                                                                                    
  
รูปที่ ๔.๑ องค์ประกอบและรูปแบบการรบกวน
      ทางแม่เหล็กไฟฟ้า

 

ก) รูปแบบที่ ๑ แหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนแผ่กระจายคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า โดยผ่านทางอากาศ ไปยังส่วนรับผลกระทบโดยตรง (Radiated Emission)

ข) รูปแบบที่ ๒ แหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนแผ่กระจายคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยผ่านทางอากาศไปยังสายตัวนำกำลัง สัญญาณ ควบคุมที่ควบคู่กับตัวรับผลกระทบ โดยที่สายตัวนำดังกล่าวจะเป็นส่วนนำสัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นไปยังส่วนรับผลกระทบ (Indirect-Conducted Emission)

ค) รูปแบบที่ ๓ สายตัวนำกำลัง สัญญาณ ควบคุมที่ต่ออยู่กับแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนเป็นตัวแผ่กระจายคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปยังส่วนรับผลกระทบ (Indirect-Radiated Emission)

ง) รูปแบบที่ ๔ สัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนส่งผลกระทบไปยังตัวรับผลกระทบโดยผ่านทางสายตัวนำกำลัง สัญญาณ ควบคุม ที่ควบคู่ถึงกันกับส่วนรับผลกระทบ (conducted emission)

จ) รูปแบบที่ ๕ สัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าที่อยู่ในสายตัวนำกำลัง สัญญาณ ควบคุม ที่ต่ออยู่กับแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวน เหนี่ยวนำไปยังสายตัวนำกำลัง สัญญาณ ควบคุม ที่ต่ออยู่กับส่วนรับผลกระทบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสายดังกล่าวอยู่ใกล้ชิดกันมากเท่าไหร่ก็จะทำให้เกิดสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตัวรับผลกระทบมากขึ้นเท่านั้น (Semi-Conducted Emission)

            สัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนที่มีขนาดใหญ่กว่าภูมิคุ้มกันสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Field Immunity) ของตัวรับผลกระทบที่สามารถทนได้ ก่อให้ตัวรับผลกระทบนั้นเกิดความเสียหายหรือเกิดความผิดพลาดในการทำงานขึ้น ซึ่งนั่นก็หมายถึงการไม่สามารถเข้ากันได้ ทางแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้น คำว่า“ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า” ก็จะหมายถึงความสามารถ ของส่วนรับผลกระทบ (อุปกรณ์เครื่องมือระบบ) ที่สามารถทำงานได้โดยปกติในสิ่งแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้า และในขณะเดียวกันส่วนรับผลกระทบดังกล่าวจะต้องไม่ก่อให้เกิดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่มากเกินภูมิคุ้มกันสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่สามารถทนได้ของ อุปกรณ์ เครื่องมือ หรือระบบอื่นๆด้วย [๑]
 

  . ปรากฏการณ์ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า up

       สัญญาณรบกวนในรูปที่ ๔.๑ สามารถจำแนกตามลักษณะสัญญาณได้ เช่น หากวัดสัญญาณที่มาตามสายตัวนำจะวัดสัญญาณรบกวนในรูปของแรงดัน (Volt: V) หรือกระแสไฟฟ้า (Ampere: A ) หากวัดสัญญาณที่มาทางอากาศจะวัดสัญญาณรบกวนในรูปความเข้มสนามไฟฟ้า (V/m) หรือความเข้มสนามแม่เหล็ก (A/m) หรือระนาบคลื่นสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (plane wave: W/m2) ทั้งนี้ ขึ้นอยู่กับอัตราส่วน ระหว่างระยะห่างต่อความยาวคลื่น (r/) [๒]
       การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic disturbance) อาจจะทำให้การทำงานของ อุปกรณ์ เครื่องมือ หรือระบบมีความผิดพลาดหรือเกิดความเสียหายได้ ซึ่งเมื่อใดก็ตามที่การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าดังกล่าวก่อให้เกิดความผิดพลาดในการทำงานหรือเกิดความเสียหายต่ออุปกรณ์เครื่องมือ หรือระบบ การรบกวนดังกล่าวจะถูกเรียกว่า สัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าหรือการแทรกสอดทางแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเป็นสัญญาณที่ไม่ต้องการให้เกิดขึ้นในระบบ
       โดยทั่วไปการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถแบ่งออกได้หลายรูปแบบตามย่านความถี่ดังแสดงในรูปที่ ๕.๑ การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ความถี่ในย่าน “๐” เฮิรตซ์ ถึงประมาณ ๒,๐๐๐ เฮิรตซ์ จะจัดอยู่ในย่านการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่ต่ำหรือเรียกว่า “ฮาร์มอนิก” (Harmonics) ซึ่งมีผลทำให้สัญญาณรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าจากระบบไฟฟ้ากำลัง มีความผิดเพี้ยนไปจากสัญญาณไซน์ (sine wave) นอกจากนั้นยังเพิ่มความสูญเสีย ในระบบไฟฟ้ากำลังด้วย [๓]




                                                                           
  รูปที่ ๕.๑ ย่านความถี่ของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า
 

ย่านความถี่ของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าหรือการรบกวนความถี่วิทยุ (Radio Frequency disturbance) สามารถจัดอยู่ในการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูงโดยเริ่มพิจารณาความถี่ตั้งแต่ ๑๕๐ กิโลเฮิรตซ์ ถึง ๑ จิกะเฮิรตซ์ (GHz) สามารถแบ่งออกได้เป็นสองแบบด้วยกันคือ ที่ความถี่ตั้งแต่ ๑๕๐ กิโลเฮิรตซ์ ถึง ๓๐ เมกะเฮิรตซ์ (MHz) พิจารณาว่าเป็นสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าทางสายตัวนำ (Conducted EMI) และย่านความถี่ตั้งแต่ ๓๐ เมกะเฮิรตซ์ ถึง ๑ จิกะเฮิรตซ์ พิจารณาว่าเป็นสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าทางอากาศ (Radiated EMI) เช่น กรณีสัญญาณรบกวนจากเครื่องส่งของสถานีวิทยุรบกวนต่อระบบเครื่องมือวัดทางการแพทย์ เป็นต้น [๔]
      เครื่องมือหรือระบบบาง
ประเภท สามารถเป็นได้ทั้งแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวน และตัวรับผลกระทบดังแสดงในรูปที่ ๕.๒ โดยเส้นทางเดินของสัญญาณรบกวนระหว่างแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนไปยังตัวรับผลกระทบสามารถแบ่งออกได้เป็นสองรูปแบบด้วยกัน คือ

ก) การแผ่กระจาย (Radiation) หรือการควบคู่โดยใช้แม่เหล็กไฟฟ้าผ่านอากาศหรือวัตถุอื่นๆ

ข) การควบคู่ผ่านทางสายตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
 




                               
                                          

  รูปที่ ๕.๒ หลักการควบคู่ของสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า
 

การควบคู่ของสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าในรูปที่ ๕.๒ สามารถแทนให้อยู่ในรูปแบบของ๔.๑) ไฟฟ้า (Electrically) ซึ่งสามารถแทน ในอยู่ในรูปของตัวเก็บประจุ (Capacitor) หรือ ๕.๑) อยู่ในรูปของแม่เหล็ก (Magnetically) ซึ่งสามารถแทนในรูปของตัวเหนี่ยวนำ (Inductor) ได้ เช่น กรณีที่ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำเหล่านี้เป็นตัวควบคู่ในการนำสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากสายตัวนำที่มีสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าให้สามารถส่งผ่านสัญญาณรบกวนดังกล่าวไปยังสายตัวนำอื่น [๕]
 

  ๖.นิยามของสัญญาณรบกวนโหมดผลร่วมและโหมดผลต่าง up

       การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถแบ่งได้สองรูปแบบ คือ

       ๖.๑ สัญญาณรบกวนโหมดผลร่วม (Common-Mode Interference: CM)

       ๖.๒ สัญญาณรบกวนโหมดผลต่าง (Differential-Mode Interference: DM)
 




                               
                                          

()
 

                         เมื่อ L: Line คือ สายไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟฟ้า

                               N: Neutral คือ สายไฟฟ้าที่ไม่มีแรงดันไฟฟ้า (ศูนย์โวลต์)

                               G: Ground คือ สายดิน

                               V: Voltage คือ แรงดันไฟฟ้า

                               VLG คือ แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมระหว่างสายไฟฟ้ากับสายดิน

                              VNG คือ แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมระหว่างสายไฟฟ้าศูนย์โวลต์กับสายดิน

                               VLN คือ แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมระหว่างสายไฟฟ้ากับสายไฟฟ้าศูนย์โวลต์
 




                               
                                          

() 
 


 




                               
                                          

() 
 

รูปที่ ๖.๑ ทิศทางการเดินทางของสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า
ในโหมดผลร่วมและโหมดผลต่าง
 

                            เมื่อ I: Current คือ กระแสไฟฟ้า

                                 V: Voltage คือ แรงดันไฟฟ้า

                                 Z: impedance คือ ค่าความต้านทานอิมพีแดนซ์

                              CIR: Circuit คือ ทิศทางกระแสไฟฟ้าตาม

                             RTN: Return คือ ทิศทางกระแสไฟฟ้าทวน

                                          IDM คือ กระแสไฟฟ้าของสัญญาณรบกวนโหลดผลต่าง

                                         VDM คือ แรงดันไฟฟ้าของสัญญาณรบกวนโหลดผลต่าง

                                      ZLOAD คือ ค่าความต้านทานอิมพีแดนซ์ของโหลด

                                        ZCIR คือ ค่าอิมพีแดนซ์ (ความต้านทานต่อไฟฟ้าสลับ) ของทิศทางกระแสไฟฟ้าตาม มีหน่วยเป็นโอห์ม (Ohm: )

                                        ZRTN คือ ค่าอิมพีแดนซ์ ของทิศทางกระแสไฟฟ้าทวน [๖]
 

 
 
  . มาตรฐานความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า    up

      สัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า ที่เกี่ยวข้องกับการสื่อสารก่อให้เกิดทั้งผลดี และผลเสียต่อผู้ที่เกี่ยวข้อง ดังนั้น เพื่อช่วยให้ผู้ผลิต และผู้ใช้เครื่องมือ
สามารถใช้ประโยชน์ได้อย่างเป็นธรรม ไม่เกิดปัญหาด้านการใช้งาน มีความปลอดภัย หน่วยงานต่างๆจึงได้กำหนดมาตรฐานสำหรับการวัดสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้น ดังนี้

       ๗.๑ กฎระเบียบของ FCC (FCC REGULATIONS)

FCC ย่อมาจาก Federal Communications Commission เป็นองค์กรในประเทศสหรัฐอเมริกาที่ทำการออกกฎข้อบังคับสำหรับอุปกรณ์สื่อสาร (wire and radio communications) ก่อตั้งในปี พ.ศ. ๒๔๗๐ สามารถแบ่งออกได้เป็นสามส่วนใหญ่ ๆ ด้วยกัน กล่าวคือ Part 15 สำหรับอุปกรณ์ความถี่วิทยุ (radio-frequency devices) Part 18 สำหรับอุตสาหกรรม วิทยาศาสตร์ และอุปกรณ์ทางการแพทย์ (ISM) และ Part 68 สำหรับอุปกรณ์ที่ต่ออยู่กับระบบโทรศัพท์ (telephone network)

สำหรับ Part 15 จะแบ่งมาตรฐานออกเป็นสี่ฉบับ และนิยามความหมายของอุปกรณ์ความถี่วิทยุว่าหมายถึงอุปกรณ์ใดๆก็ตามที่การทำงานก่อให้เกิดการแผ่กระจายพลังงานที่ความถี่วิทยุ(radio-frequency energy)ได้ทั้งทางสาย(conduction)หรือทางอากาศ (radiation)

FCC ได้นิยามพลังงานความถี่วิทยุ (Energy in the radio frequency range) ว่าเป็นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่ย่านความถี่ (๙ กิโลเฮิรตซ์ ถึง ๓๐๐๐ จิกะเฮิรตซ์) โดยมีจุดประสงค์ ในการออกมาตรฐาน เพื่อกำหนดการทำงานของตัวส่งสัญญาณ (transmitters) ที่มีกำลังไฟฟ้าต่ำซึ่งไม่ได้รับใบอนุญาต
ในการติดตั้ง(radio station license) และเพื่อควบคุมสัญญาณรบกวน ที่เกิดจากตัวสินค้าที่จะส่งผลกระทบต่อการติดต่อสื่อสารด้วยความถี่วิทยุ (radio communications) อุปกรณ์ดิจิตอล (digital electronics) ก็จัดอยู่ในหมวดนี้ [๗]

      ๗.๒ CISPR

      CISPR ย่อมาจาก International Special Committee on Radio Interference (ซึ่งมาจากคำเต็มในภาษาฝรั่งเศสคือ Comite International Special des Perturbations Radioelectrique) เกิดขึ้นในปี พ.ศ. ๒๔๗๖ เพื่อหาวิธีการวัดและขีดจำกัดของการรบกวนในย่านความถี่วิทยุสำหรับนานาชาติ หลายๆประเทศ ได้นำมาตรฐาน  CISPR  มาดัดแปลงใช้โดยจัดทำเป็นมาตรฐานบังคับใช้  สำหรับแต่ละประเทศ ประเทศไทยได้นำมาตรฐานนี้  มาปรับใช้  เช่นมาตรฐานของบริภัณฑ์ส่องสว่าง ได้จากการนำมาตรฐาน CISPR 15 มาดัดแปลงใช้งาน

มาตรฐาน CISPR หลัก เช่น CISPR Publication 22 ถูกกำหนดขึ้นเพื่อการควบคุมสัญญาณรบกวนที่เกี่ยวข้องกับบริภัณฑ์เทคโนโลยีสารสนเทศ (Information Technology Equipment) ซึ่งหมายถึงอุปกรณ์ดิจิทัล (digital electronics) เกิดขึ้นในปี พ.ศ. ๒๕๒๘ หลังจากนั้นหลายๆประเทศได้นำมาตรฐานดังกล่าวมาปรับใช้เป็นมาตรฐานประจำชาติ (national standard) อาทิ ประเทศญี่ปุ่นได้ออกมาตรฐาน VCCI (Voluntary Control Council for Interference by Information Technology Equipment) โดยใช้เส้นขีดจำกัดตาม CISPR Publication 22 เว้นเพียงแต่แรงดันไฟฟ้าที่ป้อนแก่ตัวถูกทดสอบ (EUT) จะแตกต่างกัน โดยที่ VCCI จะทดสอบที่แรงดันด้านเข้าของตัวถูกทดสอบเท่ากับ ๑๐๐ โวลต์เป็นต้น

       ๗.๓ มาตรฐานทางการทหาร (Military Standards)

MIL-STD-461B และ MIL-STD-462 เป็นมาตรฐานที่ออก โดยหน่วยทางการทหารของประเทศสหรัฐอเมริกา โดยที่ MIL-STD-461B  กำหนดเส้นขีดจำกัด (Limit) และ MIL-STD-462 จะกำหนดขั้นตอนและวิธีการทดสอบ มาตรฐานดังกล่าว จะมีรายละเอียดและเข้มข้นกว่า FCC เพราะมาตรฐาน ดังกล่าวพิจารณาถึง “ความอ่อนไหวต่อสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (Susceptibility)” และย่านความถี่ที่พิจารณายังกว้างกว่าด้วย(๓๐ เฮิรตซ์ – ๔๐ จิกะเฮิรตซ์) [๘]

       ๗.๔ มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม (มอก.)

      ในด้านที่เกี่ยวข้องกับความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟ ฟ้าสำหรับประเทศไทยได้มีนำมาตรฐานนานาชาติ (IEC) มาปรับใช้เป็นมาตรฐานภายใน ประเทศ
อย่างเป็นทางการตั้งแต่ปี พ.ศ.๒๕๔๑ โดยได้มีการนำมาปรับปรุงแก้ไข CISPR 15 และ CISPR 22 เป็นมาตรฐานไทยแล้วได้แก่ มอก. ๑๙๕๕-๒๕๔๒ (บริภัณฑ์ส่องสว่างและบริภัณฑ์ที่คล้ายกัน: ขีดจำกัดสัญญาณรบกวนวิทยุ) ซึ่งเป็นมาตรฐานบังคับใช้ และ มอก. ๑๙๕๖-๒๕๔๒ (บริภัณฑ์เทคโนโลยีสารสนเทศ: ขีดจำกัดสัญญาณรบกวนวิทยุ)

อนึ่งมาตรฐานด้านความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับประเทศไทย มีแนวทางและได้นำมาตรฐานด้าน ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า ของ IEC (International Electrotechnical Commission) เช่นเทคนิคการทดสอบ ด้านสิ่งแวดล้อม มาใช้โดยออกเป็นประกาศกระทรวงอุตสาหกรรม โดยสำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์ อุตสาหกรรม (สมอ) ตารางที่ ๗.๑ แสดงถึงตารางสรุปมาตรฐานกฎระเบียบด้านการแผ่สัญญาณรบกวนของนานาชาติและภูมิภาคที่สำคัญ [๘]

      ตารางที่ ๗.๑
มาตรฐานกฎระเบียบด้านการแผ่สัญญาณรบกวนทางความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า
 

ข้อกำหนดมาตรฐาน

CISPR

FCC

EN’s

หมายเหตุ

11

Part 18

EN 55011 งานอุตสาหกรรม การทดลองวิทยาศาสตร์และการแพทย์ (Industrial, Scientific and Medical)

12

(SAE)

  งานยานยนต์ (Automotives)

13

Part 15

EN 55013 ภาครับการกระจายเสียง หรือภาพ (Broadcast Receivers)

14


 

EN 55014

อุปกรณ์เครื่องใช้ภายในบ้าน (Household Appliances/tools)

15


 

EN 55015 ความส่องสว่าง หรือแสงฟลูออเรสเซ็นซ์ (Fluorescent lights/luminaries)

16


 


 

อุปกรณ์การวัด (Measurement apparatus/methods)

22

Part 15

EN 55022

บริภัณฑ์เทคโนโลยีสารสนเทศ (Information technology equipment)


 


 

EN 55081-1,2 มาตรฐานการแพร่สัญญาณทั่วไป (Generic emissions standards)

  การแก้ปัญหาด้านความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า
  up

    ปัญหาที่เกิดขึ้นเกี่ยวกับสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า สามารถได้รับการแก้ไขโดยการวิเคราะห์ข้อมูลและรวมถึงการนำทฤษฎีที่เกี่ยวข้องมาปรับใช้ นอกจากนี้ข้อมูลทางปฏิบัติก็สามารถทำให้ผู้ใช้ทำความเข้าใจในเรื่องสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า เทคนิคในการลดสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า และวิธีการที่จะทำให้เกิดความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า อีกทั้งการออกแบบลายวงจร (Circuit Designers) หรือวิศวกรที่ทำหน้าที่ในการออกแบบ ติดตั้ง และดูแลการทำงานของเครื่องมือหรือระบบต่างๆ จำเป็นต้องมีความเข้าใจในเรื่องสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า และความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างเพียงพอ เพราะความรู้และความเข้าใจในด้านนี้ ส่งผลให้สามารถหลีกเลี่ยงปัญหาของความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าได้ตั้งแต่ขั้นเริ่มต้น ซึ่งมีผลทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายได้
     การควบคุมสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้ามีแนวความคิด คือ กำจัดแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวน (Suppress Noise Source) ตัดเส้นทางการควบคู่ (cut-off coupling path) และเพิ่มภูมิคุ้มกันให้กับตัวรับผลกระทบ (make receptor insensitive) ซึ่งอาจจะเลือกดำเนินการอย่างใดอย่างหนึ่งหรือดำเนินการพร้อมกันก็ได้
       อย่างไรก็ตามสำหรับเทคนิคการลดทอนสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าโดยทั่วไปสามารถสรุปได้ทั้งหมด ๙ วิธีดังนี้ [๙]
     
      
๘.๑ การกำบังคลื่น (Shielding) โดยอาศัยหลักการสะท้อนพลังงานและดูดกลืนพลังงานในตัวกลางเช่นแผ่นทองแดงที่ใช้กำบังคลื่นความถี่สูง
เป็นต้น
       ๘.๒ การต่อลงดิน (Grounding) เพื่อกำหนดให้มีจุดอ้างอิงที่ถูกต้องและสร้างความปลอดภัยในการใช้งาน
       ๘.๓ การสร้างสมดุลย์ (Balancing) เพื่อลดผลของการเกิดกระแสโหมดผลร่วม
       ๘.๔ การกรองความถี่ (Filtering) เพื่อเลือกกรองเฉพาะย่านความถี่ใช้งาน
       ๘.๕ การแยกสัญญาณออกจากกัน (Isolation) เป็นวิธีการหนึ่งที่ลดผลการเกิดควบคู่ระหว่างสองวงจร
       ๘.๖ การจัดแยกและจัดทิศทาง (Separation and orientation) ช่วยลดผลของการควบคู่ระหว่างวงจรหรืออุปกรณ์
      ๘.๗ การควบคุมระดับอิมพีแดนซ์ (Circuit impedancelevel control) การส่งผ่านพลังงานไฟฟ้าของระบบหรือวงจรใดๆ มีความเกี่ยวข้องกับอิมพีแดนซ์ของวงจรหรือระบบนั้นๆ
       ๘.๘ การออกแบบสายเคเบิลที่เหมาะสม (Cable design) การเลือกสายที่มีเปลือกหุ้มจะช่วยกำบังคลื่นไม่ให้แผ่กระจายออกไปได้
       ๘.๙ การหักล้างกัน(Cancellation technique (frequency or time domain)) เป็นเทคนิคหนึ่งที่ลดสัญญาณด้วยการจัดให้สัญญาณมีเฟสตรงข้ามกันเพื่อให้สัญญาณหักล้างกัน

     อย่างไรก็ตาม การลดทอนสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยวิธีการต่างๆ มิได้หมายถึงการสามารถกำจัดได้หมดสิ้นเป็นเพียงแค่การลดทอนสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นให้มีค่าต่ำลงจนถึงจุดที่ยอมรับได้หรือถึงจุดที่ไม่เกิดการรบกวน (Interference) นอกจากนั้น การที่จะทำให้สัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าดังกล่าวลดลงจนถึงจุดที่ยอมรับได้ ซึ่งอาจต้องทำหลายวิธีประกอบกัน


  บรรณานุกรม
  up

[] Clayton R. Pual, Keith W. Whites and Syed A. Nasar, Introduction to electromagnetic fields, McGraw-Hill, 3rd, 1998.
 

[] Reinaldo Perez, Handbook of Electromagnetic Compatibility, ACADEMIC PRESS, 1995.
 

[] Dongbin Zhang and Dan Y. Chen, Non-intrinsic differential mode noise in switching power supplies, IEEE Power Electronics Specialists Conf., 1998, pp. 1131-1133Violette, J.L. Norman and et. al., Electromagnetic Compatibility Handbook, VNR, 1987.
 

[] Paul, Clayton R., Introduction to electromagnetic compatibility, John Wiley & Sons, ๑๙๙๒.
 

[] Hewlett Packard, Electromagnetic Compatibility Measurements Seminar, Revised for 1995.
 

[] Dongbin Zhang and Dan Y. Chen, Non-intrinsic differential mode noise in switching power supplies, IEEE Power Electronics Specialists Conf., ๑๙๙๘, pp. ๑๑๓๑-๑๑๓๓
 

[] Kodali, V.Prasad., Engineering Electromagnetic Compatibility: Principles, Measurements, and Technologies, IEEE Press, 1996.
 

[] Werachet Khan-ngern, Electromagnetic Compatibility for Engineers, seminar proceeding for LG Electronics (Thailand) Co., Ltd., July 14th-15th, 2003.

[
] Ott, H.W., Noise Reduction Techniques in Electronic Systems, John Wiley & Sons, 2nd edition, 1988.
 

[๑๐] Tim Williams, EMC for Product Designers, Newnes, 2nd edition, 1998.
 

[๑๑] Tihanyi, Laszlo, Electromagnetic Compatibility in Power Electronics, IEEE Press, 1995.
 

[๑๒] John C. Fluke, Controlling conducted emissions by design, New York, VNR, 1991.
 

[๑๓] Qian Zhaoming, Wu Xin and Lu Zhengyu, Status of Electromagnetic Compatibility Research in Power Electronics, Third International Power Electronics and Motion Control Conference (IPEMC), 2000.
 

[๑๔] Daniel Cochrane, Passive Cancellation of Common-Mode Electromagnetic Interference in Switching Power Converters, M.S. thesis, Virginia Polytechnic Institute and State University, 2001.