Udbredelse og dæmpning af radiobølger

Læsetid 3 minutter

Opdateret - 11. maj 2023

Emnet WLAN, strålingseksponering og afskærmning dukker op igen og igen. At forstå udbredelsen og dæmpningen af radiobølger hjælper også med at håndtere radioteknologi. Derfor får du mere detaljerede oplysninger nedenfor, selv om det først kræver en grundlæggende forståelse. Så lidt tør teori til at begynde med.

Historie

I 1886 var Heinrich Hertz, som måleenheden for frekvens (Hz) er opkaldt efter, den første til eksperimentelt at bevise eksistensen af elektromagnetiske bølger (radiobølger), som James Clerk Maxwell havde forudsagt i teorien i 1867.

Nikola Tesla fik sit første patent på trådløs energioverførsel, radioteknologi, den 20. marts 1900.

Braun og Marconi er andre navne, der forbindes med udviklingen af telegrafien, som ved hjælp af den elektromagnetiske telegraf og Morse-alfabetet, der blev opfundet af Samuel Finley Breese Morse allerede i 1837, kunne formidle beskeder over afstande på op til 3.600 kilometer.

Spredning

Udbredelsen af elektromagnetiske bølger afhænger af frekvensen, topologiske og atmosfæriske forhold.

Ionosfærelagene (gennemsnitshøjde ca. 1.000 km), som følger troposfæren (17 .. 17 km højde) og stratosfæren (8 .. 50 km højde) tæt på jorden, kan reflektere elektromagnetiske bølger på grund af deres ioniseringsgrad, som afhænger af solaktiviteten. I ekstreme tilfælde kan et signal, der lige er blevet sendt, modtages igen på samme sted ved gentagen refleksion rundt om kloden (omkreds ca. 40.000 km), forsinket af transittiden (300.000 km /s).

Over ca. 60 MHz udbreder radiobølger sig som lys. De kan afbøjes og reflekteres af forhindringer. Især over 100 MHz bliver radiobølger i stigende grad forstyrret i deres udbredelse af refleksioner. I det mest ugunstige tilfælde kan bølgetoppe og bølgedale ophæve hinanden.

Dæmpning

Dæmpning er dæmpningen af et signal. Dæmpning måles i decibel (dB) eller decibel milliwatt (dBm) eller, for højere effektniveauer, decibel watt (dBW) i logaritmisk form for at kunne visualisere højere niveauer på en praktisk måde.

Det er vigtigt at skelne mellem dæmpningstal i procent og dB, i tilfælde af lyd db(A) betyder "A" tilpasset den menneskelige hørekurve (under hensyntagen til det faktum, at høje og lave lyde opfattes forskelligt ved identiske lydstyrker).

En decibel angiver normalt en forstærkningsværdi, dvs. værdien er positiv. Et negativt fortegn beskriver derfor en dæmpning.
100 dB betyder 100.000 gange lydtrykket på 0 dB eller et lydtryk på 2 pa (Pascal).

Støj	db(A)	Afskærmning (dB)	%
Cirkelsav	90	10	90
Motorvejsdage	80	20	99
Hovedgaden i løbet af dagen	70	30	99,9
Hovedvejen om natten	60	40	99,99
Sidegade i løbet af dagen	50	50	99,999
Sidevej om natten	40	60	99,999.9
Broderi med ur	30	70	99,999.99
Støj fra blade	20	80	99,999.999
Lyd af vejrtrækning	10	90	99,999.999.9
Stilhed	0	100	99,999.999.99

For at få en idé om, hvor stor dæmpningskapacitet et materiale har, når det gælder gennemtrængning af radiobølger, sammenlignes et bygningsloft, der er <30 cm tykt (70%), med et trådnet, der er mindre end 1 mm tykt (100%), eller en skillevæg af gipsplader, der er mindre end 10 cm tyk (10%).

Tab af kabel/stik/dæmpning

Hvis radiobølger passerer gennem kabler, stik, koblinger osv., f.eks. på deres vej fra radioen til antennen, opstår der også dæmpningstab her. Typen og længden af det anvendte antennekabel samt stikforbindelserne bestemmer størrelsen af det samlede dæmpningstab.

Som tommelfingerregel må summen af dæmpningstabene ikke overstige antenneforstærkningen. De enkelte komponenter skal vælges i overensstemmelse hermed.

Kabeltypen, om det er en flerstrenget eller stiv leder, afskærmning, kappekonstruktion, længde og frekvens, der skal bruges, er også kriterier, der skal tages i betragtning, når man vælger et antennekabel. Den strukturelle anvendelse er også afgørende: Halogenkabler er varmebestandige og flammehæmmende, spaltede kabler bruges til installation i tunneler.

WLAN / radiorelæforbindelse

Frekvenser på 2,4 GHz, 5 og 6 GHz samt 24 og 60 GHz er tilgængelige for WLAN. Hvis du vil have en lang rækkevidde gennem vægge og lofter, skal du vælge de laveste frekvenser, dvs. 2,4 GHz. De har en rækkevidde inden for et parcelhus. Ved dobbelthuse skal man være opmærksom på, at det også er tilstrækkeligt for naboen. Hvis du vil have høje datahastigheder på korte afstande, skal du bruge 5 GHz, da det næsten ikke trænger igennem gulvet eller loftet. Det samme gælder for 6 GHz-båndet.
24 og 60 GHz tillader på den anden side afstande på 200 ... 1.000 m. Sigtelinje er en forudsætning her. Regn, dis, snefald osv. kan føre til tab af kapacitet, som delvist kan kompenseres ved hjælp af tekniske forholdsregler.

Radiofeltets styrke

Radiofeltstyrken i elektriske installationer er 1 ... 2 mW, et radiolink ca. 10 mW, WLAN ved 2,4 GHz 100 mW, ved 5 GHz 200 mW, en mikrobølgeovn 800 mW og en mobiltelefon 2.000 mW.

Generelt gælder der grænseværdier for højfrekvente elektromagnetiske felter, der beskriver som den såkaldte SAR (Specific Absorption Rate), hvilket strømforbrug det menneskelige væv kan tåle.

I gennemsnit over hele menneskekroppen angives 0,08 W/kg, i forhold til individuelle områder, f.eks. hoved (mobiltelefon) 2 W/kg.

Mobiltelefonen på øret udsætter allerede organismen for den maksimalt tilladte belastning.

Hos følsomme mennesker kan virkningerne af eksponering for elektromagnetisk stråling omfatte dysregulering af blodtrykket, depression, hormonelle forstyrrelser, immunsuppression, koncentrationsforstyrrelser, hovedpine, træthed, søvnforstyrrelser, svimmelhed, kvalme og rastløshed.

Beskyttende foranstaltninger

1. Vælg en placering af WLAN-routeren så langt væk fra arbejdspladsen som muligt.
2. Udnyt frekvensbåndet i henhold til de faktiske behov.
3. Deaktiver WLAN, når det ikke er i brug.

Hvis du vil beskytte dig mod ekstern eksponering for elektromagnetisk stråling, kan du indrette dit hjem som et Faraday-bur. I dette tilfælde placeres plader af tyndt metalnet, kobberfolie eller om nødvendigt aluminiumsfolie under vægbeklædning/tapet eller specielt EMC-tapet med en metalbelagt bagside. Det er vigtigt, at hvert ark har elektrisk kontakt med naboarket, at vinduesruderne også er metalliserede, og at dette lag også er forbundet med vægafskærmningen.
Hele installationen skal tilsluttes bygningens potentialudligningssystem for at sikre korrekt jordforbindelse.

På den måde er dette rum beskyttet mod eksterne elektromagnetiske påvirkninger, og omvendt vil radiotrafikken fra en WLAN-router i dette rum være beskyttet mod eksterne aflytninger.

Emnet elektrosmog og afskærmningsteknologi diskuteres i denne artikel. Bidrag behandles separat.

Alt arbejde på elektriske systemer må kun udføres af kvalificeret personale!