Propagazione e attenuazione delle onde radio

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Aggiornato – 11 maggio 2023

Il tema della WLAN, dell'esposizione alle radiazioni e della schermatura ritorna continuamente. Comprendere la propagazione e l'attenuazione delle onde radio aiuta anche ad affrontare la tecnologia radio. Pertanto, di seguito vengono fornite informazioni più dettagliate, ma ciò richiede prima la creazione di una comprensione di base. Quindi, un po’ di teoria secca per cominciare.

storia

Nel 1886 Heinrich Hertz, da cui prende il nome l'unità di misura della frequenza (Hz), dimostrò sperimentalmente per la prima volta l'esistenza delle onde elettromagnetiche (radio), previste in teoria da James Clerk Maxwell nel 1867.

Nikola Tesla ricevette il suo primo brevetto per la trasmissione di energia senza fili, la tecnologia radio, il 20 marzo 1900.

Braun e Marconi sono altri nomi associati allo sviluppo della telegrafia che, utilizzando il telegrafo elettromagnetico e l'alfabeto Morse inventato da Samuel Finley Breese Morse nel 1837, trasmetteva messaggi su distanze fino a 3.600 km.

Diffusione

La propagazione delle onde elettromagnetiche dipende dalla frequenza, dalle condizioni topologiche e atmosferiche.

Gli strati ionosferici (altezza media circa 1.000 km), che seguono la troposfera terrestre (altezza 17..17 km) e la stratosfera (altezza 8..50 km), possono riflettere le onde elettromagnetiche a causa del loro grado di ionizzazione, che dipende dall'attività solare. In casi estremi, un segnale appena inviato può essere ricevuto nuovamente nello stesso luogo mediante ripetuta riflessione attorno al globo (circonferenza ca. 40.000 km), ritardato del tempo di transito (300.000 km/s).

Al di sopra dei 60 MHz circa, le onde radio si propagano in modo simile alla luce. Puoi essere distratto dagli ostacoli, riflesso. In particolare, le onde radio al di sopra dei 100 MHz vengono sempre più disturbate nella loro propagazione dalle riflessioni. Nel peggiore dei casi, la cresta e la depressione dell’onda possono annullarsi a vicenda.

smorzamento

L'attenuazione è l'indebolimento di un segnale. L'attenuazione viene misurata in decibel (dB), oppure decibel milliwatt (dBm) o, per potenze superiori, decibel watt (dBW) in forma logaritmica per poter rappresentare in modo pratico livelli più ampi.

È importante distinguere tra informazioni di attenuazione in percentuale e dB, per il suono db(A), “A” significa adattato alla curva uditiva umana (tenendo conto del fatto che i toni alti e bassi vengono percepiti a livelli diversi allo stesso volume ).

Un decibel indica solitamente un valore di amplificazione, cioè il valore è positivo. Un segno negativo descrive quindi un'attenuazione.
100 dB significa 100.000 volte la pressione sonora di 0 dB o una pressione sonora di 2 pa (Pascal).

rumore	db(A)	Schermatura (dB)	%
sega circolare	90	10	90
Targhette autostradali	80	20	99
Strada principale durante il giorno	70	30	99,9
Strada principale di notte	60	40	99,99
Strada laterale durante il giorno	50	50	99,999
Strada laterale di notte	40	60	99,999.9
Ticchettio dell'orologio	30	70	99,999.99
Foglie fruscianti	20	80	99,999.999
Rumore respiratorio	10	90	99,999.999.9
silenzio	0	100	99,999.999.99

Per avere un'idea certa di quanto sia elevata la capacità di smorzamento di un materiale che può essere penetrato dalle onde radio, confrontare un soffitto di edificio di spessore <30 cm (70%) e una rete metallica di spessore inferiore a 1 mm (100%) , oppure un cartongesso È prevista una parete divisoria di spessore inferiore a 10 cm (10%).

Perdite cavo/connettore/attenuazione

Se le onde radio, ad esempio nel percorso dalla radio all'antenna, passano attraverso cavi, spine, giunti, ecc., anche qui si verificano perdite di attenuazione. Il tipo e la lunghezza del cavo dell'antenna utilizzato e dei collegamenti a spina determinano l'entità delle perdite di attenuazione totali.

La regola generale è: la somma delle perdite di attenuazione non deve superare il guadagno dell'antenna. La scelta dei singoli componenti deve essere fatta di conseguenza.

Anche il tipo di cavo, se conduttore flessibile o rigido, la schermatura, la struttura della guaina, la lunghezza e la frequenza da utilizzare sono criteri da tenere in considerazione nella scelta di un cavo per antenna. Importante è anche l'utilizzo strutturale: i cavi alogeni sono resistenti al calore e ignifughi, i cavi asolati vengono utilizzati per la posa in galleria.

Collegamento WLAN/radio

Le frequenze di 2,4 GHz, 5 e 6 GHz e 24 e 60 GHz sono destinate alla WLAN. Se desideri una portata maggiore, attraverso pareti e soffitti, scegli le frequenze più basse, ovvero 2,4 GHz. Hanno una portata di circa all'interno di una casa unifamiliare. Attenzione alle case bifamiliari: ce n'è abbastanza anche per i vicini. Se desideri una velocità dati elevata a breve distanza, dovresti utilizzare 5 GHz, perché difficilmente penetra nel pavimento o nel soffitto. Lo stesso vale per la banda 6 GHz.
24 e 60 GHz consentono invece distanze da 200 a 1.000 m. Pioggia, foschia, nevicata ecc. possono causare perdite di produttività, che possono essere in parte compensate con accorgimenti tecnici.

Intensità del campo radio

L'intensità del campo radio degli impianti elettrici è di 1...2 mW, un collegamento radio è di circa 10 mW, una WLAN a 2,4 GHz è di 100 mW, a 5 GHz è di 200 mW, un microonde è di 800 mW e un telefono cellulare è di 2.000 mW .

In generale, esistono valori limite per i campi elettromagnetici ad alta frequenza, noti come SAR (tasso di assorbimento specifico) e descrivono quale consumo di energia è tollerabile dai tessuti umani.

In media sull'intero corpo umano, 0,08 W/kg corrispondono a 2 W/kg in base alle singole aree, ad es.

Già il cellulare all'orecchio sottopone l'organismo al massimo sforzo consentito.

Nelle persone sensibili, gli effetti dell’esposizione alle radiazioni elettromagnetiche possono includere disregolazione della pressione sanguigna, depressione, disturbi ormonali, immunosoppressione, difficoltà di concentrazione, mal di testa, affaticamento, disturbi del sonno, vertigini, nausea e irrequietezza.

Misure protettive

1. Scegliere la posizione del router WLAN il più lontano possibile dal posto di lavoro.
2. Utilizzare la banda di frequenza in base alle effettive esigenze.
3. Disabilita il WiFi quando non è in uso.

Se vuoi proteggerti dall'esposizione esterna alle radiazioni elettromagnetiche, puoi progettare la tua casa nello stile di una gabbia di Farady. Qui vengono fissate strisce di sottili griglie metalliche, fogli di rame e, se necessario, fogli di alluminio sotto rivestimenti murali/carta da parati o speciali carte da parati EMC con retro rivestito in metallo. È importante che ogni striscia abbia un contatto elettrico con quella vicina, che anche i vetri delle finestre siano rivestiti di metallo e che anche questo strato sia collegato alla schermatura della parete.
L'intero impianto deve essere collegato al collegamento equipotenziale dell'edificio per garantire una corretta messa a terra.

In questo modo questa stanza è protetta dagli influssi elettromagnetici esterni; al contrario, il traffico radio di un router WLAN all'interno di questa stanza sarebbe protetto da intercettazioni esterne.

Qui viene discusso il tema dell'elettrosmog e della tecnologia di schermatura Contributo trattati separatamente.

Tutti i lavori sugli impianti elettrici devono essere eseguiti esclusivamente da personale specializzato qualificato!