เพราะเหตุใดการส่งคลื่นวิทยุระบบเอฟเอ็มจึงครอบคลุมพื้นที่ได้น้อยกว่าการส่งคลื่นวิทยุระบบเอเอ็ม

เพราะเหตุใดคลื่นวิทยุ FM จึงครอบคลุมพื้นที่น้อยกว่า AM: การเดินทางของคลื่นและข้อจำกัดทางกายภาพ

การรับฟังคลื่นวิทยุในชีวิตประจำวัน เราคุ้นเคยกับสองระบบหลักคือ AM (Amplitude Modulation) และ FM (Frequency Modulation) แม้ทั้งสองระบบต่างก็ใช้คลื่นวิทยุในการส่งสัญญาณ แต่พื้นที่การครอบคลุมนั้นแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด โดยทั่วไป FM จะมีพื้นที่ครอบคลุมที่น้อยกว่า AM สาเหตุหลักมาจากความแตกต่างทางกายภาพของคลื่นและวิธีการแพร่กระจายสัญญาณ

จุดสำคัญที่ทำให้เกิดความแตกต่างนี้ คือ ความถี่ของคลื่น คลื่นวิทยุ FM มีความถี่สูงกว่า AM มาก ความถี่ที่สูงขึ้นนี้ส่งผลให้มีพฤติกรรมการแพร่กระจายที่แตกต่างไปจากคลื่นความถี่ต่ำอย่าง AM

การสะท้อนจากชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์: ชั้นไอโอโนสเฟียร์ในบรรยากาศโลกทำหน้าที่เสมือนกระจกสะท้อนคลื่นวิทยุ คลื่น AM ที่มีความถี่ต่ำ สามารถสะท้อนจากชั้นไอโอโนสเฟียร์ได้ดี ทำให้คลื่นเดินทางเป็นระยะทางไกล คลื่นสามารถเดินทางไปกระทบชั้นไอโอโนสเฟียร์ แล้วสะท้อนกลับมายังพื้นโลกได้หลายครั้ง จึงครอบคลุมพื้นที่ได้กว้างขวาง นั่นคือเหตุผลที่เราสามารถรับฟังสถานีวิทยุ AM จากระยะไกลได้แม้ใช้เสาอากาศรับสัญญาณขนาดเล็ก

ในทางตรงกันข้าม คลื่น FM ที่มีความถี่สูง ไม่สามารถสะท้อนจากชั้นไอโอโนสเฟียร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ คลื่นส่วนใหญ่จะทะลุผ่านชั้นบรรยากาศไปเลย หรือไม่ก็กระจัดกระจายไป จึงจำเป็นต้องอาศัยการแพร่กระจายแบบ คลื่นดิน (Ground Wave) ซึ่งเป็นการแพร่กระจายคลื่นตามพื้นผิวโลก คลื่นดินจะสูญเสียพลังงานไปตามระยะทาง ทำให้สัญญาณอ่อนลงอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้พื้นที่ครอบคลุมมีจำกัด

ผลกระทบต่อการออกแบบระบบส่งสัญญาณ: เนื่องจากคลื่น FM มีพื้นที่ครอบคลุมน้อย จึงจำเป็นต้องใช้ สถานีส่งสัญญาณจำนวนมาก เพื่อให้ครอบคลุมพื้นที่ในวงกว้าง แต่ละสถานีจะส่งสัญญาณในพื้นที่จำกัด เพื่อให้สัญญาณมีความแรงเพียงพอ และหลีกเลี่ยงการรบกวนซึ่งกันและกัน ในขณะที่ระบบ AM สามารถใช้สถานีส่งสัญญาณน้อยกว่ามากเพื่อครอบคลุมพื้นที่เดียวกัน

การออกแบบเสาอากาศรับสัญญาณ: การรับสัญญาณ FM ที่มีประสิทธิภาพต้องการ เสาอากาศที่สูงและมีการออกแบบที่ดี เพื่อรับสัญญาณคลื่นดินได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะที่การรับสัญญาณ AM อาจใช้เสาอากาศแบบง่ายๆ ได้ เนื่องจากคลื่นสะท้อนจากชั้นบรรยากาศทำให้สัญญาณกระจายทั่วถึง

สรุปได้ว่า ความแตกต่างในการครอบคลุมพื้นที่ระหว่าง FM และ AM เกิดจากความแตกต่างของความถี่คลื่น ซึ่งส่งผลต่อการสะท้อนจากชั้นไอโอโนสเฟียร์และการแพร่กระจายของคลื่น ทำให้ FM ต้องอาศัยการแพร่กระจายแบบคลื่นดิน ซึ่งมีพื้นที่ครอบคลุมจำกัดกว่า และจำเป็นต้องมีการออกแบบระบบส่งและรับสัญญาณที่แตกต่างจาก AM เพื่อให้ได้คุณภาพการรับส่งสัญญาณที่ดี