Šíření a útlum rádiových vln

Obsah

Doba čtení 3 minuty

Aktualizováno - Květen 11, 2023

Téma WLAN, vystavení záření a stínění se objevuje stále znovu. Pochopení šíření a útlumu rádiových vln pomáhá také při práci s rádiovou technologií. Z tohoto důvodu jsou níže uvedeny podrobnější informace, ačkoli to nejprve vyžaduje základní znalosti. Takže na začátek trochu suché teorie.

Historie

V roce 1886 Heinrich Hertz, po němž byla pojmenována jednotka pro měření frekvence (Hz), jako první experimentálně prokázal existenci elektromagnetických (rádiových) vln, které teoreticky předpověděl James Clerk Maxwell v roce 1867.

Nikola Tesla obdržel svůj první patent na bezdrátový přenos energie, rádiovou technologii, 20. března 1900.

Braun a Marconi jsou další jména spojená s rozvojem telegrafie, která pomocí elektromagnetického telegrafu a Morseovy abecedy vynalezené Samuelem Finleyem Breesem Morseem již v roce 1837 umožňovala předávat zprávy na vzdálenost až 3 600 kilometrů.

Spread

Šíření elektromagnetických vln závisí na frekvenci, topologických a atmosférických podmínkách.

Vrstvy ionosféry (průměrná výška cca 1 000 km), které navazují na troposféru (výška 17 .. 17 km) a stratosféru (výška 8 .. 50 km) v blízkosti Země, mohou odrážet elektromagnetické vlny díky stupni ionizace, který závisí na sluneční aktivitě. V extrémních případech může být právě vyslaný signál znovu přijat na stejném místě opakovaným odrazem kolem zeměkoule (obvod cca 40 000 km), zpožděným o dobu průchodu (300 000 km/s).

Nad frekvencí přibližně 60 MHz se rádiové vlny šíří jako světlo. Mohou se odrážet od překážek. Zejména nad 100 MHz jsou rádiové vlny při svém šíření stále více rušeny odrazy. V nejnepříznivějším případě se mohou vlnové hřebeny a koryta vzájemně vyrušit.

Tlumení

Útlum je zeslabení signálu. Útlum se měří v decibelech (dB) nebo decibelech v miliwattech (dBm) nebo pro vyšší úrovně výkonu v decibelech ve wattech (dBW) v logaritmickém tvaru, aby bylo možné prakticky zobrazit vyšší úrovně.

Je důležité rozlišovat mezi hodnotami útlumu v procentech a v dB, v případě zvuku db(A) znamená "A" přizpůsobení křivce lidského sluchu (s ohledem na skutečnost, že vysoké a nízké zvuky jsou při stejné hlasitosti vnímány odlišně).

Decibel obvykle označuje hodnotu zesílení, tj. je kladný. Záporné znaménko tedy popisuje útlum.
100 dB znamená 100 000násobek akustického tlaku 0 dB nebo akustický tlak 2 pa (Pascal).

Hluk	db(A)	Stínění (dB)	%
Kotoučová pila	90	10	90
Dny na dálnici	80	20	99
Hlavní ulice během dne	70	30	99,9
Hlavní silnice v noci	60	40	99,99
Boční ulice během dne	50	50	99,999
Vedlejší silnice v noci	40	60	99,999.9
Výšivka hodin	30	70	99,999.99
Hluk listů	20	80	99,999.999
Zvuk dýchání	10	90	99,999.999.9
Ticho	0	100	99,999.999.99

Pro představu, jak vysoká je útlumová schopnost materiálu, kterým pronikají rádiové vlny, se porovnává strop budovy o tloušťce <30 cm (70%) s drátěným pletivem o tloušťce menší než 1 mm (100%) nebo sádrokartonovou příčkou o tloušťce menší než 10 cm (10%).

Ztráty na kabelu / konektoru / útlumu

Pokud rádiové vlny procházejí kabely, zástrčkami, spojkami atd., např. na cestě od rádia k anténě, dochází i zde k útlumovým ztrátám. Typ a délka použitého anténního kabelu, stejně jako zástrčkové spoje, určují velikost celkových útlumových ztrát.

Obecně platí, že součet útlumových ztrát nesmí překročit zisk antény. Podle toho je třeba volit jednotlivé komponenty.

Při výběru anténního kabelu je třeba vzít v úvahu také typ kabelu, ať už jde o lanko nebo pevný vodič, stínění, konstrukci pláště, délku a frekvenci, která se má použít. Rozhodující je také konstrukční použití: halogenové kabely jsou žáruvzdorné a nehořlavé, kabely s drážkami se používají pro instalaci v tunelech.

WLAN / radioreléový spoj

Pro WLAN jsou k dispozici frekvence 2,4 GHz, 5 a 6 GHz a 24 a 60 GHz. Pokud chcete dosáhnout velkého dosahu přes zdi a stropy, zvolte nejnižší frekvence, tj. 2,4 GHz. Mají dosah v rámci rodinného domu. V případě dvojdomků mějte na paměti, že je dostatečný i pro sousedy. Pokud chcete vysoké přenosové rychlosti na krátkou vzdálenost, použijte frekvenci 5 GHz, protože sotva pronikne podlahou nebo stropem. Totéž platí pro pásmo 6 GHz.
Naproti tomu frekvence 24 a 60 GHz umožňují vzdálenost 200 ... 1.000 m. Podmínkou je zde přímá viditelnost. Déšť, mlha, sněžení atd. mohou vést ke ztrátám v propustnosti, které lze částečně kompenzovat technickými opatřeními.

Intenzita rádiového pole

Intenzita rádiového pole elektrických zařízení je 1 ... 2 mW, rádiový spoj asi 10 mW, WLAN na 2,4 GHz 100 mW, na 5 GHz 200 mW, mikrovlnná trouba 800 mW a mobilní telefon 2 000 mW.

Obecně platí, že pro vysokofrekvenční elektromagnetická pole platí mezní hodnoty, které popisují takzvanou specifickou míru absorpce (SAR), jejíž spotřeba energie lidskou tkání je přijatelná.

V průměru na celé lidské tělo se uvádí 0,08 W/kg, v souvislosti s jednotlivými oblastmi, např. hlava (mobilní telefon) 2 W/kg.

Mobilní telefon na uchu již vystavuje organismus maximální přípustné zátěži.

U citlivých osob mohou účinky elektromagnetického záření zahrnovat poruchy regulace krevního tlaku, deprese, hormonální poruchy, potlačení imunity, poruchy koncentrace, bolesti hlavy, únavu, poruchy spánku, závratě, nevolnost a neklid.

Ochranná opatření

Umístění směrovače WLAN zvolte co nejdále od pracoviště.
Využijte frekvenční pásmo podle aktuálních požadavků.
Deaktivujte síť WLAN, pokud ji nepoužíváte.

Pokud se chcete chránit před vnějším elektromagnetickým zářením, můžete si svůj domov navrhnout jako Faradayovu klec. V takovém případě se pod obložení stěn/ tapety nebo speciální EMC tapety s kovovou zadní stranou umístí pláty tenkého kovového pletiva, měděné fólie nebo v případě potřeby hliníkové fólie. Je důležité, aby každý list měl elektrický kontakt se sousedním listem, aby okenní tabule byly také pokovené a aby tato vrstva byla také spojena se stíněním stěn.
Celá instalace musí být připojena k systému vyrovnání potenciálu budovy, aby bylo zajištěno řádné uzemnění.

Tímto způsobem je tato místnost chráněna před účinky vnějších elektromagnetických vlivů; naopak rádiový provoz směrovače WLAN v této místnosti by byl chráněn před vnějšími odposlechy.

Téma elektrosmogu a stínicí techniky je diskutováno v tomto článku. Příspěvek zpracovávány odděleně.

Veškeré práce na elektrických systémech smí provádět pouze kvalifikovaný personál!