A rádióhullámok terjedése és csillapítása

Olvasási idő 3 percek

Frissítve - május 11, 2023

A WLAN, a sugárterhelés és az árnyékolás témája újra és újra felmerül. A rádióhullámok terjedésének és csillapításának megértése szintén segít a rádiótechnológia kezelésében. Ezért az alábbiakban részletesebb tájékoztatást adunk, bár ehhez először alapismeretekre van szükség. Kezdetnek tehát egy kis száraz elmélet.

Történelem

1886-ban Heinrich Hertz, akiről a frekvencia mértékegységét (Hz) elnevezték, elsőként bizonyította kísérletileg az elektromágneses (rádió) hullámok létezését, amelyet James Clerk Maxwell 1867-ben elméletben megjósolt.

Nikola Tesla 1900. március 20-án kapta meg első szabadalmát a vezeték nélküli energiaátvitelre, a rádiótechnológiára.

Braun és Marconi nevéhez fűződik még a távírás fejlesztése, amely a Samuel Finley Breese Morse által már 1837-ben feltalált elektromágneses távíró és a Morse-ábécé segítségével akár 3600 kilométeres távolságokat is áthidalt.

Szóródjon szét

Az elektromágneses hullámok terjedése függ a frekvenciától, a topológiai és a légköri viszonyoktól.

A troposzférát (17 .. 17 km magasságban) és a sztratoszférát (8 .. 50 km magasságban) a Földhöz közel követő ionoszféra rétegek (átlagos magasságuk kb. 1000 km) a naptevékenységtől függő ionizációs fokuk miatt képesek visszaverni az elektromágneses hullámokat. Szélsőséges esetben egy éppen sugárzott jelet a földgolyó körüli (kb. 40 000 km-es kerület) ismételt visszaverődéssel, az átfutási idővel (300 000 km/s) késleltetve ugyanazon a helyen újra lehet fogni.

Körülbelül 60 MHz felett a rádióhullámok úgy terjednek, mint a fény. Az akadályok eltéríthetik és visszaverhetik őket. Különösen 100 MHz felett a rádióhullámok terjedését egyre inkább zavarják a visszaverődések. A legkedvezőtlenebb esetben a hullámhegyek és hullámvölgyek kiolthatják egymást.

Csökkentés

A csillapítás a jel csillapítása. A csillapítást decibelben (dB) vagy decibel milliwattban (dBm), illetve nagyobb teljesítményszintek esetén decibel wattban (dBW) mérik logaritmikus formában, hogy a magasabb szinteket praktikusan szemléltetni lehessen.

Fontos különbséget tenni a százalékban és a dB-ben megadott csillapítási értékek között, a hangok esetében a db(A) "A" az emberi hallásgörbéhez igazodó értéket jelenti (figyelembe véve, hogy a magas és a mély hangokat azonos hangerő mellett másképp érzékeljük).

A decibel általában egy erősítési értéket jelöl, azaz az érték pozitív. A negatív előjel tehát csillapítást ír le.
A 100 dB a 0 dB hangnyomás 100 000-szeresét, vagy 2 pa (Pascal) hangnyomást jelent.

Zaj	db(A)	Árnyékolás (dB)	%
Körfűrész	90	10	90
Autópálya napok	80	20	99
Főutca nappal	70	30	99,9
Főút éjszaka	60	40	99,99
Mellékutca napközben	50	50	99,999
Mellékút éjszaka	40	60	99,999.9
Óra hímzés	30	70	99,999.99
Levélzaj	20	80	99,999.999
Légzési hang	10	90	99,999.999.9
Csend	0	100	99,999.999.99

Hogy képet kapjunk arról, hogy egy anyagnak mekkora a rádióhullámok által áthatoló csillapító képessége, összehasonlítjuk egy <30 cm vastagságú épület mennyezetét (70%) és egy 1 mm-nél kisebb vastagságú dróthálót (100%), vagy egy 10 cm-nél kisebb vastagságú gipszkarton válaszfalat (10%).

Kábel / csatlakozó / csillapítási veszteségek

Ha a rádióhullámok kábeleken, dugaszokon, csatlakozókon stb. haladnak át, pl. a rádiótól az antennához vezető úton, akkor itt is csillapítási veszteségek keletkeznek. Az alkalmazott antennakábel típusa és hossza, valamint a dugaszcsatlakozások határozzák meg a teljes csillapítási veszteségek nagyságát.

Ökölszabályként a csillapítási veszteségek összege nem haladhatja meg az antenna nyereségét. Az egyes komponenseket ennek megfelelően kell kiválasztani.

A kábeltípus - sodrott vagy merev vezeték, árnyékolás, köpenyszerkezet, hosszúság és a használni kívánt frekvencia - szintén figyelembe veendő szempontok az antennakábel kiválasztásakor. A szerkezeti felhasználás is meghatározó: a halogén kábelek hőállóak és lángállóak, a hornyolt kábeleket alagutakba történő beépítéshez használják.

WLAN / rádiós átjátszó kapcsolat

A WLAN számára a 2,4 GHz, 5 és 6 GHz, valamint a 24 és 60 GHz frekvenciák állnak rendelkezésre. Ha falakon és mennyezeteken keresztül nagy hatótávolságot szeretne elérni, válassza a legalacsonyabb frekvenciákat, azaz a 2,4 GHz-et. Ezek egy családi házon belül is rendelkeznek hatótávolsággal. Az ikerházak esetében tartsa szem előtt, hogy ez a szomszéd számára is elegendő. Ha nagy adatátviteli sebességet szeretne rövid távolságokon, használja az 5 GHz-et, mivel ez alig hatol át a padlón vagy a mennyezeten. Ugyanez vonatkozik a 6 GHz-es sávra is.
A 24 és 60 GHz-es frekvenciák viszont 200 ... 1.000 m. A látótávolság itt előfeltétel. Az eső, a köd, a hóesés stb. átviteli veszteségeket okozhat, amelyek technikai óvintézkedésekkel részben ellensúlyozhatók.

Rádiómező erőssége

Az elektromos berendezések rádiós térerőssége 1 ... 2 mW, egy rádiókapcsolat körülbelül 10 mW, a WLAN 2,4 GHz-en 100 mW, 5 GHz-en 200 mW, egy mikrohullámú 800 mW és egy mobiltelefon 2000 mW.

Általában a nagyfrekvenciás elektromágneses mezőkre határértékek vonatkoznak, amelyek az úgynevezett SAR (Specific Absorption Rate) értékeként írják le, hogy az emberi szövetek által elviselhető energiafogyasztás milyen mértékű.

Az egész emberi testre átlagolva 0,08 W/kg, az egyes területekre vonatkoztatva, pl. fej (mobiltelefon) 2 W/kg.

A mobiltelefon a fülön már a megengedett legnagyobb terhelésnek teszi ki a szervezetet.

Az elektromágneses sugárzásnak való kitettség hatására az érzékeny embereknél a vérnyomás-szabályozási zavarok, depresszió, hormonális zavarok, immunrendszer elnyomása, koncentrációs zavarok, fejfájás, fáradtság, alvászavarok, szédülés, hányinger és nyugtalanság léphetnek fel.

Védőintézkedések

1. A WLAN-router helyét a lehető legtávolabb válassza ki a munkahelytől.
2. Használja a frekvenciasávot a tényleges igényeknek megfelelően.
3. A WLAN kikapcsolása, ha nem használja.

Ha meg akarja védeni magát az elektromágneses sugárzásnak való külső kitettségtől, otthonát Faraday-kalitkaként alakíthatja ki. Ebben az esetben vékony fémhálóból, rézfóliából vagy szükség esetén alumíniumfóliából készült lapokat helyeznek a falburkolat/tapéta vagy speciális EMC tapéta alá, amelynek hátoldala fémbevonatú. Fontos, hogy minden egyes lapnak elektromos kapcsolata legyen a szomszédos lappal, az ablaküvegek is fémezettek legyenek, és ez a réteg is csatlakozzon a fal árnyékolásához.
A teljes berendezést az épület potenciál kiegyenlítő rendszeréhez kell csatlakoztatni a megfelelő földelés biztosítása érdekében.

Így ez a helyiség biztonságban van a külső elektromágneses hatásoktól; és fordítva, a WLAN-router rádióforgalma ebben a helyiségben védve van a külső lehallgatókkal szemben.

Az elektroszmog és az árnyékolástechnika témáját ez a cikk tárgyalja Hozzájárulás külön kezelik.

Az elektromos rendszereken végzett minden munkát csak szakképzett személyzet végezhet!