หลักการทำงานของเครื่องรับโทรทัศน์

2.1 บล็อกไดอะแกรมเครื่องรับโทรทัศน์ (TV Block Diagram)

ไม่ว่าเทคโนโลยีจะเปลี่ยนจากจอตู้ (CRT) มาเป็นจอแบน (LCD/LED) หรือเปลี่ยนจากแอนะล็อกเป็นดิจิทัลทีวี (DVB-T2) โครงสร้างพื้นฐานของภาครับสัญญาณ (Front-End) ยังคงใช้หลักการคล้ายเดิม โดยมีลำดับการไหลของสัญญาณดังนี้:

1. สายอากาศ (Antenna): ทำหน้าที่รับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากสถานีส่ง (ระดับ $\mu V$ – ไมโครโวลต์)
2. ภาคจูนเนอร์ (Tuner): เป็นด่านแรกที่รับสัญญาณ RF เข้ามา เลือกช่อง และแปลงความถี่ให้ต่ำลง
3. ภาคขยาย IF (V-IF & SAW Filter): กรองเอาเฉพาะความถี่ที่ต้องการใช้งานจริงๆ และขยายสัญญาณให้แรงขึ้น
4. ภาคดีเทคเตอร์ (Detector / Demodulator): “แกะ” ข้อมูลภาพและเสียงออกจากคลื่นพาหะ
5. ภาคควบคุม (System Control / CPU): (ส่วนเพิ่มเติม) คอยสั่งงานจูนเนอร์ว่าต้องจูนไปที่ความถี่ไหนผ่านเส้นทางข้อมูล (Data Bus)

แผนภาพที่แสดงนี้แสดงการทำงานของ Integrated Receiver-Decoder (IRD) ซึ่งเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ในระบบโทรทัศน์ผ่านดาวเทียมเพื่อรับ ถอดรหัส และถอดรหัสสัญญาณที่ออกอากาศจากดาวเทียม อุปกรณ์นี้เป็นส่วนประกอบสำคัญในการติดตั้งโทรทัศน์ผ่านดาวเทียมทั้งแบบมืออาชีพและแบบผู้บริโภคทั่วไป กระบวนการนี้เริ่มต้นจากจานดาวเทียมที่รับสัญญาณจากดาวเทียม และผ่านการประมวลผลผ่านหลายขั้นตอนภายใน IRD เพื่อสร้างสัญญาณออกที่เหมาะสมสำหรับการแสดงผล

1. ภาพแสดงดาวเทียมสื่อสารในวงโคจรค้างฟ้า ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดสัญญาณเริ่มต้น ดาวเทียมเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นตัวทวนสัญญาณบนท้องฟ้า โดยรับสัญญาณอัปลิงก์จากสถานีภาคพื้นดินและกระจายสัญญาณซ้ำไปซ้ำมาในพื้นที่ครอบคลุมที่กว้าง
2. จากนั้นสัญญาณจะถูกจับโดยเสาอากาศพาราโบลา ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าจานดาวเทียม รูปทรงของจานจะรวมสัญญาณไมโครเวฟอ่อนๆ จากดาวเทียมไปยังฟีดฮอร์น ซึ่งเชื่อมต่อกับดาวน์คอนเวอร์เตอร์บล็อกสัญญาณรบกวนต่ำ (LNB ไม่ได้แสดงไว้อย่างชัดเจนแต่เป็นนัย) ซึ่งจะขยายสัญญาณและแปลงเป็นช่วงความถี่ที่ต่ำกว่า
3. จากนั้นสัญญาณจาก LNB จะถูกป้อนเข้าสู่ Integrated Receiver-Decoder (IRD) ซึ่ง IRD เป็นหน่วยเดียวที่รวมฟังก์ชันของตัวรับสัญญาณ ตัวถอดรหัส และตัวถอดรหัสเข้าด้วยกัน การผสานรวมนี้ช่วยลดความยุ่งยากในการตั้งค่าและรับประกันความเข้ากันได้ระหว่างขั้นตอนการประมวลผลที่แตกต่างกัน
   • ขั้นตอนแรกของ IRD คือ RF Tuner วัตถุประสงค์คือการเลือกช่องสัญญาณเฉพาะจากช่วงความถี่กว้าง (950-2150 MHz หรือที่เรียกว่า L-band) ที่มาจาก LNB ซึ่งคล้ายกับการปรับจูนวิทยุให้ตรงกับสถานีที่ต้องการ
   • หลังจากจูนแล้ว สัญญาณจะถูกส่งไปยังดีมอดูเลเตอร์ สัญญาณดาวเทียมจะถูกมอดูเลตเพื่อนำส่งข้อมูลดิจิทัล (วิดีโอ เสียง และข้อมูล) ดีมอดูเลเตอร์จะย้อนกลับกระบวนการนี้ โดยแยกกระแสข้อมูลดิจิทัลดั้งเดิมออกจากคลื่นพาหะ รูปแบบการมอดูเลตที่นิยมใช้ในการแพร่ภาพดาวเทียม ได้แก่ QPSK และ 8PSK
   • จากนั้นสตรีมข้อมูลขนส่งที่แยกออกมาจะถูกส่งไปยังตัวถอดรหัส ส่วนประกอบนี้จะประมวลผลสตรีมข้อมูลดิจิทัล ซึ่งมักจะถูกบีบอัด (เช่น ใช้มาตรฐาน MPEG-2, MPEG-4/H.264 หรือ HEVC/H.265) เพื่อประหยัดแบนด์วิดท์ ตัวถอดรหัสจะคลายการบีบอัดข้อมูลวิดีโอและเสียง และยังจัดการการถอดรหัสหากสัญญาณถูกเข้ารหัสสำหรับระบบการเข้าถึงแบบมีเงื่อนไข
4. ในที่สุด สัญญาณที่ถอดรหัสแล้วจะถูกส่งออกจาก IRD ในรูปแบบมาตรฐาน แผนภาพแสดงเอาต์พุต IP (Internet Protocol) หรือ ASI (Asynchronous Serial Interface) ซึ่งมักใช้ในสภาพแวดล้อมการออกอากาศระดับมืออาชีพเพื่อการประมวลผลหรือการเผยแพร่เพิ่มเติม สำหรับอุปกรณ์สำหรับผู้บริโภค เอาต์พุตนี้อาจเป็น HDMI สำหรับการเชื่อมต่อโดยตรงกับโทรทัศน์

2.2 ภาคจูนเนอร์ (Tuner): ผู้คัดเลือกสัญญาณ

จูนเนอร์คือกล่องโลหะสีเงินๆ บนบอร์ดทีวี เปรียบเสมือน “ยามเฝ้าประตู” ที่มีหน้าที่คัดกรองแขก (ช่องรายการ) ให้ถูกต้อง

หลักการทำงาน: Superheterodyne

คือการแปลงความถี่วิทยุ (RF) ที่รับเข้ามา ให้กลายเป็น “ความถี่กลางคงที่ (IF)” เสมอ ไม่ว่าจะรับช่องไหนมาก็ตาม ภายในประกอบด้วย 3 ส่วนหลัก:

1. RF Amplifier (ภาคขยายความถี่วิทยุ): รับสัญญาณอ่อนๆ จากเสาอากาศมาขยาย และมีวงจร Band Pass Filter กรองความถี่รบกวนเบื้องต้น
2. Local Oscillator (วงจรกำเนิดความถี่ท้องถิ่น): สร้างความถี่ขึ้นมาเอง f_LO ซึ่งความถี่นี้จะแปรผันไปตามช่องที่เรากดรีโมต
3. Mixer (วงจรผสมสัญญาณ): นำความถี่จากเสา f_RF มา “ชน” กับความถี่ท้องถิ่น f_LO เพื่อหา “ผลต่าง”

สูตรหัวใจสำคัญ (The Golden Formula):

f_IF = f_LO - f_RF

f_IF = f_LO - f_RF

• ตัวอย่าง:
  • ต้องการรับช่อง 3 (สมมติความถี่ 55.25 MHz) -> วงจรจะผลิต f_LO ค่าหนึ่ง เพื่อให้ลบกันแล้วได้ 38.9 MHz
  • ต้องการรับช่อง 7 (สมมติความถี่ 189.25 MHz) -> วงจรจะผลิต f_LO อีกค่าหนึ่ง เพื่อให้ลบกันแล้วได้ 38.9 MHz เท่าเดิม
  • สรุป: ไม่ว่า f_RF จะเปลี่ยนไปแค่ไหน ผลลัพธ์ f_IF ต้องนิ่งและเท่าเดิมเสมอ

2.3 ภาคความถี่อินเตอร์มีเดียต (IF Stage) และ SAW Filter

สัญญาณที่ออกจากจูนเนอร์คือสัญญาณ IF (Intermediate Frequency) แต่สัญญาณนี้ยังไม่สะอาดพอ จึงต้องผ่านอุปกรณ์สำคัญตัวหนึ่งก่อน

SAW Filter (Surface Acoustic Wave Filter)

• คืออะไร: อุปกรณ์ตัวถังกลมแบน (รุ่นเก่า) หรือสี่เหลี่ยมเล็กๆ 5 ขา (รุ่นใหม่)
• หน้าที่: เปรียบเสมือน “ตะแกร่งร่อนที่แม่นยำที่สุด” มันจะกำหนด รูปคลื่น (Response Curve) ให้สัญญาณภาพ (Video) และสัญญาณเสียง (Sound) ผ่านได้ในระดับที่เหมาะสม และตัดสัญญาณรบกวนข้างเคียงทิ้งไปอย่างเด็ดขาด

ค่ามาตรฐาน IF (ระบบ PAL B/G ประเทศไทย):

• Video IF Carrier: $38.9 MHz (คลื่นพาหะภาพ)
• Sound IF Carrier: $33.4 MHz (คลื่นพาหะเสียง)
• Color Sub-carrier: $34.47 MHz (คลื่นพาหะสี)

Note: เหตุผลที่ต้องแปลงเป็น IF เพราะการออกแบบวงจรขยายให้ทำงานดีเยี่ยมที่ “ความถี่เดียว” (Fixed Frequency) นั้นง่ายกว่า ถูกกว่า และเสถียรกว่าการออกแบบวงจรที่ต้องทำงานได้ทุกย่านความถี่

2.4 วงจร AGC (Automatic Gain Control)

AGC คือวงจร “ควบคุมอัตราการขยายอัตโนมัติ” เปรียบเสมือนคนคอยปรับวอลลุ่มเสียงไม่ให้ดังไปหรือเบาไป แต่ในที่นี้คือปรับความแรงสัญญาณภาพ

• หลักการ: วงจรจะตรวจสอบความแรงของสัญญาณภาพที่ปลายทาง แล้วส่งแรงดันไฟ (Voltage) ย้อนกลับมาสั่งงานที่ต้นทาง (Tuner & IF Amp)
• การทำงาน:
  • สัญญาณเข้าแรง (ใกล้สถานี): แรงดัน AGC จะสั่ง ลด การขยาย เพื่อป้องกันภาพล้น, ภาพบิด หรือสีเลอะ
  • สัญญาณเข้าเบา (ไกลสถานี): แรงดัน AGC จะสั่ง เพิ่ม การขยาย เพื่อดึงสัญญาณขึ้นมาให้ชัดที่สุด (แต่ถ้าน้อยเกินไป จะเห็นเป็นเม็ดสโนว์)

2.5 ปฏิบัติ: การตรวจสอบสัญญาณภาคจูนเนอร์และ IF (Troubleshooting)

ในงานซ่อมจริง เราไม่สามารถผ่าจูนเนอร์ออกมาซ่อมได้ (มักเปลี่ยนยกกล่อง) แต่เราต้องเช็คให้ชัวร์ว่า “จูนเนอร์เสีย หรือ องค์ประกอบรอบข้างเสีย” โดยใช้มัลติมิเตอร์เช็คที่ขาของจูนเนอร์ดังนี้:

ตารางตรวจสอบแรงดันไฟที่ขาจูนเนอร์ (ค่าโดยประมาณ)

ขั้นตอนการตรวจซ่อม (Step-by-Step):

1. ย้ำจุดบัดกรี: ขาจูนเนอร์ และกราวด์ของกล่องจูนเนอร์มักจะร้าว (Cold Solder) ให้ย้ำตะกั่วใหม่ก่อนเสมอ
2. วัดไฟเลี้ยง (VCC): ไฟต้องมาครบและนิ่ง
3. วัดไฟคำสั่ง (I2C – SDA, SCL): ถ้าไฟจุดนี้เป็น 0V แสดงว่า CPU ไม่สั่งงาน หรือลายวงจรขาด
4. เปลี่ยนจูนเนอร์: หากไฟทุกอย่างมาครบ แต่ยังรับภาพไม่ได้ (จูนไม่เจอสถานี) ให้สันนิษฐานว่าจูนเนอร์เสีย