Διάδοση & εξασθένηση των ραδιοκυμάτων

Χρόνος ανάγνωσης 3 λεπτά

Ενημέρωση - Μάιος 11, 2023

Το θέμα του WLAN, της έκθεσης στην ακτινοβολία και της θωράκισης επανέρχεται ξανά και ξανά. Η κατανόηση της διάδοσης και της εξασθένησης των ραδιοκυμάτων βοηθά επίσης στην αντιμετώπιση της ραδιοτεχνολογίας. Για το λόγο αυτό, παρακάτω παρέχονται πιο λεπτομερείς πληροφορίες, αν και πρώτα απαιτείται μια βασική κατανόηση. Έτσι, λίγη στεγνή θεωρία για να ξεκινήσουμε.

Ιστορία

Το 1886, ο Χάινριχ Χερτζ, από τον οποίο πήρε το όνομά του η μονάδα μέτρησης της συχνότητας (Hz), ήταν ο πρώτος που απέδειξε πειραματικά την ύπαρξη των ηλεκτρομαγνητικών (ραδιο)κυμάτων που είχε προβλέψει θεωρητικά ο Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ το 1867.

Ο Νίκολα Τέσλα έλαβε το πρώτο του δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την ασύρματη μετάδοση ενέργειας, τη ραδιοφωνική τεχνολογία, στις 20 Μαρτίου 1900.

Οι Braun και Marconi είναι άλλα ονόματα που συνδέονται με την ανάπτυξη της τηλεγραφίας, η οποία, χρησιμοποιώντας τον ηλεκτρομαγνητικό τηλέγραφο και το αλφάβητο Μορς που επινόησε ο Samuel Finley Breese Morse ήδη από το 1837, γεφύρωσε μηνύματα σε αποστάσεις έως και 3.600 χιλιομέτρων.

Διαδώστε

Η διάδοση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων εξαρτάται από τη συχνότητα, τις τοπολογικές και ατμοσφαιρικές συνθήκες.

Τα στρώματα της ιονόσφαιρας (μέσο ύψος περίπου 1.000 km), τα οποία ακολουθούν την τροπόσφαιρα (17 .. 17 km ύψος) και τη στρατόσφαιρα (8 .. 50 km ύψος) κοντά στη γη, μπορούν να ανακλούν ηλεκτρομαγνητικά κύματα λόγω του βαθμού ιονισμού τους, ο οποίος εξαρτάται από την ηλιακή δραστηριότητα. Σε ακραίες περιπτώσεις, ένα σήμα που μόλις μεταδόθηκε μπορεί να ληφθεί ξανά στην ίδια θέση με επαναλαμβανόμενη ανάκλαση γύρω από την υδρόγειο (περιφέρεια περίπου 40.000 km), με καθυστέρηση κατά το χρόνο διέλευσης (300.000 km /s).

Πάνω από τα 60 MHz περίπου, τα ραδιοκύματα διαδίδονται όπως το φως. Μπορούν να εκτραπούν και να ανακλαστούν από εμπόδια. Ειδικότερα πάνω από τα 100 MHz, τα ραδιοκύματα διαταράσσονται ολοένα και περισσότερο κατά τη διάδοσή τους από τις ανακλάσεις. Στην πιο δυσμενή περίπτωση, οι κορυφές και οι κοιλότητες των κυμάτων μπορούν να αλληλοεξουδετερωθούν.

Απόσβεση

Η εξασθένηση είναι η εξασθένηση ενός σήματος. Η εξασθένηση μετράται σε ντεσιμπέλ (dB) ή σε ντεσιμπέλ χιλιοστόβατ (dBm) ή, για υψηλότερα επίπεδα ισχύος, σε ντεσιμπέλ βατ (dBW) σε λογαριθμική μορφή, ώστε να είναι δυνατή η απεικόνιση υψηλότερων επιπέδων με πρακτικό τρόπο.

Είναι σημαντικό να γίνεται διάκριση μεταξύ των αριθμών εξασθένησης σε ποσοστό και σε dB, στην περίπτωση του ήχου db(A), το "A" σημαίνει προσαρμοσμένο στην καμπύλη της ανθρώπινης ακοής (λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι οι υψηλοί και οι χαμηλοί ήχοι γίνονται αντιληπτοί με διαφορετικό τρόπο σε ίδιες εντάσεις).

Ένα ντεσιμπέλ υποδηλώνει συνήθως μια τιμή ενίσχυσης, δηλαδή η τιμή είναι θετική. Συνεπώς, ένα αρνητικό πρόσημο περιγράφει μια εξασθένηση.
Τα 100 dB δηλώνουν 100.000 φορές την ηχητική πίεση των 0 dB ή ηχητική πίεση 2 pa (Pascal).

Θόρυβος	db(A)	Θωράκιση (dB)	%
Κυκλικό πριόνι	90	10	90
Ημέρες αυτοκινητόδρομου	80	20	99
Ο κεντρικός δρόμος κατά τη διάρκεια της ημέρας	70	30	99,9
Κεντρικός δρόμος τη νύχτα	60	40	99,99
Παράπλευρος δρόμος κατά τη διάρκεια της ημέρας	50	50	99,999
Παράπλευρος δρόμος τη νύχτα	40	60	99,999.9
Κεντήματα ρολογιού	30	70	99,999.99
Θόρυβος από φύλλα	20	80	99,999.999
Ήχος αναπνοής	10	90	99,999.999.9
Σιωπή	0	100	99,999.999.99

Για να πάρετε μια ιδέα για το πόσο μεγάλη είναι η ικανότητα εξασθένησης ενός υλικού που διαπερνάται από ραδιοκύματα, γίνεται σύγκριση μεταξύ μιας οροφής κτιρίου πάχους <30 cm (70%) και ενός συρμάτινου πλέγματος πάχους μικρότερου του 1 mm (100%) ή ενός τοίχου διαχωρισμού από γυψοσανίδα πάχους μικρότερου των 10 cm (10%).

Απώλειες καλωδίου / συνδετήρα / εξασθένησης

Εάν τα ραδιοκύματα περνούν μέσα από καλώδια, βύσματα, ζεύξεις κ.λπ., π.χ. κατά τη διαδρομή τους από το ραδιόφωνο προς την κεραία, οι απώλειες εξασθένησης συμβαίνουν και εδώ. Ο τύπος και το μήκος του καλωδίου κεραίας που χρησιμοποιείται, καθώς και οι συνδέσεις των βυσμάτων, καθορίζουν το ποσό των συνολικών απωλειών εξασθένησης.

Κατά κανόνα, το άθροισμα των απωλειών εξασθένησης δεν πρέπει να υπερβαίνει το κέρδος της κεραίας. Τα επιμέρους στοιχεία πρέπει να επιλέγονται αναλόγως.

Ο τύπος του καλωδίου, αν είναι πολύκλωνος ή άκαμπτος αγωγός, η θωράκιση, η κατασκευή του περιβλήματος, το μήκος και η συχνότητα που θα χρησιμοποιηθεί είναι επίσης κριτήρια που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά την επιλογή ενός καλωδίου κεραίας. Η δομική χρήση είναι επίσης καθοριστική: τα καλώδια αλογόνου είναι ανθεκτικά στη θερμότητα και ανθεκτικά στις φλόγες, τα σχισμοειδή καλώδια χρησιμοποιούνται για εγκατάσταση σε σήραγγες.

Σύνδεσμος WLAN/ραδιοαναμετάδοσης

Οι συχνότητες 2,4 GHz, 5 και 6 GHz, καθώς και 24 και 60 GHz είναι διαθέσιμες για WLAN. Αν θέλετε μεγάλη εμβέλεια μέσα από τοίχους και οροφές, επιλέξτε τις χαμηλότερες συχνότητες, δηλαδή 2,4 GHz. Έχουν εμβέλεια μέσα σε μια μονοκατοικία. Στην περίπτωση των ημι-μονοκατοικιών, λάβετε υπόψη ότι αυτό είναι επαρκές και για τον γείτονα. Εάν θέλετε υψηλούς ρυθμούς δεδομένων σε μικρές αποστάσεις, χρησιμοποιήστε τα 5 GHz, καθώς μόλις και μετά βίας διαπερνούν το δάπεδο ή την οροφή. Το ίδιο ισχύει και για τη ζώνη 6 GHz.
Τα 24 και 60 GHz, από την άλλη πλευρά, επιτρέπουν αποστάσεις 200 ... 1.000 m. Η οπτική επαφή είναι απαραίτητη προϋπόθεση εδώ. Η βροχή, η ομίχλη, η χιονόπτωση κ.λπ. μπορεί να οδηγήσουν σε απώλεια της απόδοσης, η οποία μπορεί να αντισταθμιστεί εν μέρει με τεχνικές προφυλάξεις.

Ισχύς ραδιοφωνικού πεδίου

Η ένταση του ραδιοφωνικού πεδίου των ηλεκτρικών εγκαταστάσεων είναι 1 ... 2 mW, μια ραδιοζεύξη περίπου 10 mW, το WLAN στα 2,4 GHz 100 mW, στα 5 GHz 200 mW, ένας φούρνος μικροκυμάτων 800 mW και ένα κινητό τηλέφωνο 2.000 mW.

Σε γενικές γραμμές, ισχύουν οριακές τιμές για τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία υψηλής συχνότητας, οι οποίες περιγράφουν ως το λεγόμενο SAR (Specific Absorption Rate) ποια κατανάλωση ισχύος από τον ανθρώπινο ιστό είναι ανεκτή.

Κατά μέσο όρο για ολόκληρο το ανθρώπινο σώμα, αναφέρεται 0,08 W/kg, σε σχέση με μεμονωμένες περιοχές, π.χ. κεφάλι (κινητό τηλέφωνο) 2 W/kg.

Το κινητό τηλέφωνο στο αυτί εκθέτει ήδη τον οργανισμό στο μέγιστο επιτρεπτό φορτίο.

Στα ευαίσθητα άτομα, οι επιπτώσεις της έκθεσης σε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία μπορεί να περιλαμβάνουν δυσλειτουργία της αρτηριακής πίεσης, κατάθλιψη, ορμονικές διαταραχές, καταστολή του ανοσοποιητικού συστήματος, διαταραχές της συγκέντρωσης, πονοκεφάλους, κόπωση, διαταραχές του ύπνου, ζάλη, ναυτία και ανησυχία.

Μέτρα προστασίας

1. Επιλέξτε τη θέση του δρομολογητή WLAN όσο το δυνατόν πιο μακριά από το χώρο εργασίας.
2. Χρησιμοποιήστε τη ζώνη συχνοτήτων ανάλογα με τις πραγματικές απαιτήσεις.
3. Απενεργοποιήστε το WLAN όταν δεν το χρησιμοποιείτε.

Αν θέλετε να προστατευτείτε από την εξωτερική έκθεση στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, μπορείτε να σχεδιάσετε το σπίτι σας ως κλωβό Faraday. Σε αυτή την περίπτωση, φύλλα λεπτού μεταλλικού πλέγματος, φύλλο χαλκού ή, εάν είναι απαραίτητο, φύλλο αλουμινίου τοποθετούνται κάτω από επένδυση τοίχου/ταπετσαρία ή ειδική ταπετσαρία EMC με μεταλλική επίστρωση στην πλάτη. Είναι σημαντικό κάθε φύλλο να έχει ηλεκτρική επαφή με το γειτονικό φύλλο, τα τζάμια των παραθύρων να είναι επίσης μεταλλοποιημένα και το στρώμα αυτό να συνδέεται επίσης με τη θωράκιση του τοίχου.
Ολόκληρη η εγκατάσταση πρέπει να συνδεθεί με το σύστημα εξισορρόπησης δυναμικού του κτιρίου για να εξασφαλιστεί η σωστή γείωση.

Με αυτόν τον τρόπο, το δωμάτιο αυτό είναι ασφαλές από τις επιδράσεις των εξωτερικών ηλεκτρομαγνητικών επιδράσεων- αντιστρόφως, η ραδιοεπικοινωνία ενός δρομολογητή WLAN εντός του δωματίου αυτού θα προστατεύεται από εξωτερικούς υποκλοπείς.

Το θέμα του ηλεκτροσόγκου και της τεχνολογίας θωράκισης συζητείται σε αυτό το Συνεισφορά αντιμετωπίζονται χωριστά.

Όλες οι εργασίες στα ηλεκτρικά συστήματα πρέπει να εκτελούνται μόνο από εξειδικευμένο προσωπικό!