Propagación y atenuación de ondas de radio.

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Actualizado - 11 de mayo de 2023

El tema de la WLAN, la exposición a la radiación y el blindaje aparece una y otra vez. Entender la propagación y atenuación de las ondas de radio también ayuda a tratar la tecnología radioeléctrica. Por este motivo, a continuación se ofrece información más detallada, aunque para ello primero es necesario un conocimiento básico. Así que, para empezar, un poco de teoría árida.

historia

En 1886, Heinrich Hertz, que da nombre a la unidad de medida de la frecuencia (Hz), fue el primero en demostrar experimentalmente la existencia de las ondas electromagnéticas (radio) predichas en teoría por James Clerk Maxwell en 1867.

Nikola Tesla recibió su primera patente de transmisión inalámbrica de energía, la tecnología de radio, el 20 de marzo de 1900.

Braun y Marconi son otros nombres asociados al desarrollo de la telegrafía, que, utilizando el telégrafo electromagnético y el alfabeto Morse inventado por Samuel Finley Breese Morse ya en 1837, permitió transmitir mensajes a distancias de hasta 3.600 kilómetros.

Difundir

La propagación de las ondas electromagnéticas depende de la frecuencia y de las condiciones topológicas y atmosféricas.

Las capas de la ionosfera (altura media aprox. 1.000 km), que siguen a la troposfera (17 .. 17 km de altura) y la estratosfera (8 .. 50 km de altura) cerca de la Tierra, pueden reflejar las ondas electromagnéticas debido a su grado de ionización, que depende de la actividad solar. En casos extremos, una señal que acaba de transmitirse puede volver a recibirse en el mismo lugar por reflexión repetida alrededor del globo (circunferencia de unos 40.000 km), retrasada por el tiempo de tránsito (300.000 km /s).

Por encima de unos 60 MHz, las ondas de radio se propagan como la luz. Los obstáculos pueden desviarlas y reflejarlas. Sobre todo por encima de los 100 MHz, las ondas de radio se ven cada vez más perturbadas en su propagación por las reflexiones. En el caso más desfavorable, las crestas y las depresiones de las ondas pueden anularse mutuamente.

mojadura

La atenuación es la atenuación de una señal. La atenuación se mide en decibelios (dB) o decibelios milivatios (dBm) o, para niveles de potencia más altos, decibelios vatios (dBW) en forma logarítmica para poder visualizar de forma práctica los niveles más altos.

Es importante diferenciar entre las cifras de atenuación en porcentaje y en dB; en el caso del sonido db(A), "A" significa adaptado a la curva de audición humana (teniendo en cuenta que los sonidos agudos y graves se perciben de forma diferente a volúmenes idénticos).

Un decibelio suele indicar un valor de amplificación, es decir, el valor es positivo. Por tanto, un signo negativo describe una atenuación.
100 dB significa 100.000 veces la presión sonora de 0 dB o una presión sonora de 2 pa (Pascal).

Ruido	db(A)	Blindaje (dB)	%
Sierra circular	90	10	90
Días de autopista	80	20	99
La calle principal durante el día	70	30	99,9
Carretera principal de noche	60	40	99,99
Calle lateral durante el día	50	50	99,999
Carretera secundaria de noche	40	60	99,999.9
Bordado de relojes	30	70	99,999.99
Ruido de hojas	20	80	99,999.999
Sonido respiratorio	10	90	99,999.999.9
Silencio	0	100	99,999.999.99

Para hacerse una idea de la capacidad de atenuación de un material para ser penetrado por las ondas de radio, se compara un techo de edificio de <30 cm de grosor (70%) con una malla metálica de menos de 1 mm de grosor (100%), o un tabique de cartón yeso de menos de 10 cm de grosor (10%).

Pérdidas por cable / conector / atenuación

Si las ondas de radio atraviesan cables, enchufes, acoplamientos, etc., por ejemplo en su camino desde la radio a la antena, también se producen aquí pérdidas por atenuación. El tipo y la longitud del cable de antena utilizado, así como las conexiones de los enchufes, determinan la cuantía de las pérdidas totales por atenuación.

Por regla general, la suma de las pérdidas de atenuación no debe superar la ganancia de la antena. Los componentes individuales deben seleccionarse en consecuencia.

El tipo de cable, ya sea conductor trenzado o rígido, el apantallamiento, la construcción de la cubierta, la longitud y la frecuencia que se va a utilizar también son criterios que hay que tener en cuenta a la hora de elegir un cable de antena. El uso estructural también es decisivo: los cables halógenos son resistentes al calor e ignífugos, los cables ranurados se utilizan para la instalación en túneles.

WLAN / enlace de radioenlace

Para WLAN hay disponibles frecuencias de 2,4 GHz, 5 y 6 GHz, así como 24 y 60 GHz. Si quiere un gran alcance a través de paredes y techos, elija las frecuencias más bajas, es decir, 2,4 GHz. Tienen alcance dentro de una vivienda unifamiliar. En el caso de casas adosadas, tenga en cuenta que también es suficiente para el vecino. Si desea altas velocidades de transmisión de datos a corta distancia, utilice 5 GHz, ya que apenas penetra el suelo o el techo. Lo mismo ocurre con la banda de 6 GHz.
24 y 60 GHz, en cambio, permiten distancias de 200 ... 1.000 m. En este caso, la línea de visión es un requisito previo. La lluvia, la niebla, las nevadas, etc. pueden provocar una pérdida de caudal, que puede compensarse parcialmente con precauciones técnicas.

Intensidad del campo radioeléctrico

La intensidad del campo radioeléctrico de las instalaciones eléctricas es de 1 ... 2 mW, un radioenlace unos 10 mW, una WLAN a 2,4 GHz 100 mW, a 5 GHz 200 mW, un microondas 800 mW y un teléfono móvil 2.000 mW.

En general, se aplican valores límite para los campos electromagnéticos de alta frecuencia, que describen como el llamado SAR (Specific Absorption Rate) qué consumo de energía por el tejido humano es tolerable.

En promedio para todo el cuerpo humano, se indica 0,08 W/kg, en relación con zonas individuales, por ejemplo, la cabeza (teléfono móvil) 2 W/kg.

El móvil en la oreja ya expone al organismo a la carga máxima admisible.

En personas sensibles, los efectos de la exposición a radiaciones electromagnéticas pueden incluir desregulación de la presión arterial, depresión, trastornos hormonales, inmunodepresión, trastornos de la concentración, dolores de cabeza, fatiga, trastornos del sueño, mareos, náuseas e inquietud.

Medidas de protección

1. Seleccione la ubicación del router WLAN lo más alejada posible del lugar de trabajo.
2. Utiliza la banda de frecuencias en función de las necesidades reales.
3. Desactive la WLAN cuando no la utilice.

Si quiere protegerse de la exposición externa a la radiación electromagnética, puede diseñar su casa como una jaula de Faraday. En este caso, se colocan láminas de malla metálica fina, lámina de cobre o, si es necesario, lámina de aluminio debajo del revestimiento de la pared/papel pintado o papel pintado especial CEM con el reverso revestido de metal. Es importante que cada lámina tenga contacto eléctrico con la lámina vecina, que los cristales de las ventanas también estén metalizados y que esta capa también esté conectada al apantallamiento de la pared.
Toda la instalación debe conectarse al sistema de compensación de potencial del edificio para garantizar una correcta puesta a tierra.

De este modo, esta habitación está a salvo de los efectos de influencias electromagnéticas externas; a la inversa, el tráfico de radio de un router WLAN dentro de esta habitación estaría protegido de escuchas externas.

El tema del electrosmog y la tecnología de apantallamiento se trata en este Contribución tratados por separado.

Todos los trabajos en instalaciones eléctricas deben ser realizados exclusivamente por personal cualificado.