Forplantning og demping av radiobølger

Lesetid 3 minutter

Aktualisiert – Mai 11, 2023

WLAN, strålingseksponering og skjerming er temaer som kommer opp igjen og igjen. Forståelse av radiobølgers utbredelse og demping er også nyttig når man arbeider med radioteknologi. Derfor får du mer detaljert informasjon nedenfor, selv om dette først krever en grunnleggende forståelse. Så litt tørr teori til å begynne med.

Historie

I 1886 var Heinrich Hertz, som har gitt navn til måleenheten for frekvens (Hz), den første som eksperimentelt beviste eksistensen av elektromagnetiske bølger (radiobølger), som James Clerk Maxwell hadde forutsagt i teorien i 1867.

Nikola Tesla fikk sitt første patent på trådløs energioverføring, radioteknologi, den 20. mars 1900.

Braun og Marconi er andre navn som forbindes med utviklingen av telegrafien, som ved hjelp av den elektromagnetiske telegrafen og Morsealfabetet, oppfunnet av Samuel Finley Breese Morse allerede i 1837, formidlet beskjeder over avstander på opptil 3600 kilometer.

Spredning

Utbredelsen av elektromagnetiske bølger avhenger av frekvens, topologiske og atmosfæriske forhold.

Ionosfærelagene (gjennomsnittlig høyde ca. 1 000 km), som følger troposfæren (17 ... 17 km høyde) og stratosfæren (8 ... 50 km høyde) nær jorden, kan reflektere elektromagnetiske bølger på grunn av ioniseringsgraden, som avhenger av solaktiviteten. I ekstreme tilfeller kan et signal som nettopp har blitt sendt ut, mottas igjen på samme sted ved gjentatt refleksjon rundt jordkloden (omkrets ca. 40 000 km), forsinket av transitttiden (300 000 km/s).

Over ca. 60 MHz sprer radiobølger seg som lys. De kan avbøyes og reflekteres av hindringer. Særlig over 100 MHz blir radiobølgene i økende grad forstyrret i sin utbredelse av refleksjoner. I de mest ugunstige tilfellene kan bølgetopper og bølgedaler oppheve hverandre.

Demping

Demping er dempingen av et signal. Dempingen måles i desibel (dB) eller desibel milliwatt (dBm) eller, for høyere effektnivåer, desibel watt (dBW) i logaritmisk form for å kunne visualisere høyere nivåer på en praktisk måte.

Det er viktig å skille mellom dempingstall i prosent og dB. Når det gjelder lyd db(A), betyr "A" tilpasset den menneskelige hørselskurven (med tanke på at høye og lave lyder oppfattes ulikt ved samme lydstyrke).

En desibel angir vanligvis en forsterkningsverdi, dvs. at verdien er positiv. Et negativt fortegn beskriver derfor en demping.
100 dB betyr 100 000 ganger lydtrykket på 0 dB eller et lydtrykk på 2 pa (Pascal).

Støy	db(A)	Skjerming (dB)	%
Sirkelsag	90	10	90
Motorveidager	80	20	99
Hovedgaten om dagen	70	30	99,9
Hovedveien om natten	60	40	99,99
Sidegate om dagen	50	50	99,999
Sidevei om natten	40	60	99,999.9
Klokkebroderi	30	70	99,999.99
Støy fra løv	20	80	99,999.999
Pustelyd	10	90	99,999.999.9
Stillhet	0	100	99,999.999.99

For å få et inntrykk av hvor stor dempingskapasitet et materiale har når det gjelder gjennomtrengning av radiobølger, sammenligner vi et tak i en bygning som er <30 cm tykt (70%) med et nettingnett som er mindre enn 1 mm tykt (100%), eller en skillevegg av gipsplater som er mindre enn 10 cm tykk (10%).

Kabel / kontakt / dempingstap

Hvis radiobølger passerer gjennom kabler, plugger, koblinger osv., f.eks. på vei fra radioen til antennen, oppstår det også dempingstap her. Type og lengde på antennekabelen som brukes, samt pluggforbindelsene, avgjør hvor store de totale dempingstapene blir.

En tommelfingerregel er at summen av dempingstapene ikke må overstige antennens forsterkning. De enkelte komponentene må velges i henhold til dette.

Kabeltype, om det er en fåtrådet eller stiv leder, skjerming, kappekonstruksjon, lengde og frekvens som skal brukes, er også kriterier som må tas i betraktning ved valg av antennekabel. Den strukturelle bruken er også avgjørende: Halogenkabler er varmebestandige og flammehemmende, og slissede kabler brukes til installasjon i tunneler.

WLAN / radiolink

For WLAN er frekvenser på 2,4 GHz, 5 og 6 GHz, samt 24 og 60 GHz tilgjengelige. Hvis du vil ha lang rekkevidde gjennom vegger og tak, bør du velge de laveste frekvensene, dvs. 2,4 GHz. De har en rekkevidde innenfor en enebolig. I tomannsboliger må du være oppmerksom på at det fortsatt er nok rekkevidde til naboen. Hvis du vil ha høy datahastighet på kort avstand, bør du bruke 5 GHz, siden det knapt trenger gjennom gulv eller tak. Det samme gjelder for 6 GHz-båndet.
24 og 60 GHz tillater derimot avstander på 200 ... 1.000 m. Siktlinje er en forutsetning her. Regn, dis, snøfall osv. kan føre til tap av gjennomstrømning, noe som delvis kan kompenseres ved hjelp av tekniske forholdsregler.

Radiofeltets styrke

Radiofeltstyrken til elektriske installasjoner er 1 ... 2 mW, en 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 gjelder det grenseverdier for høyfrekvente elektromagnetiske felt, som beskriver den såkalte SAR-verdien (Specific Absorption Rate) som angir hvilken effekt som kan tolereres av menneskelig vev.

I gjennomsnitt over hele menneskekroppen oppgis 0,08 W/kg, i forhold til enkelte områder, f.eks. hodet (mobiltelefon) 2 W/kg.

Mobiltelefonen på øret utsetter allerede organismen for den maksimalt tillatte belastningen.

Hos følsomme personer kan virkningene av eksponering for elektromagnetisk stråling omfatte blodtrykksforstyrrelser, depresjon, hormonelle forstyrrelser, immunsuppresjon, konsentrasjonsvansker, hodepine, tretthet, søvnforstyrrelser, svimmelhet, kvalme og rastløshet.

Beskyttende tiltak

1. Velg en plassering av WLAN-ruteren så langt unna arbeidsplassen som mulig.
2. Bruk frekvensbåndet i henhold til de faktiske behovene.
3. Deaktiver WLAN når det ikke er i bruk.

Hvis du ønsker å beskytte deg mot ekstern eksponering for elektromagnetisk stråling, kan du utforme hjemmet ditt som et Faraday-bur. I dette tilfellet plasseres plater av tynt metallnett, kobberfolie eller eventuelt aluminiumsfolie under veggpanel/tapet eller en spesiell EMC-tapet med metallbelagt bakside. Det er viktig at hver plate har elektrisk kontakt med naboplaten, at vindusrutene også er metalliserte, og at dette laget også er koblet til veggskjermingen.
Hele installasjonen må kobles til bygningens potensialutligningssystem for å sikre riktig jording.

På denne måten er dette rommet beskyttet mot elektromagnetisk påvirkning utenfra, og radiotrafikken til en WLAN-ruter i dette rommet er beskyttet mot avlytting utenfra.

Temaet elektrosmog og skjermingsteknologi blir diskutert i denne Bidrag behandles separat.

Alt arbeid på elektriske anlegg må kun utføres av kvalifisert personell!