Propagação e atenuação de ondas de rádio

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Atualizado – 11 de maio de 2023

O tópico WLAN, exposição à radiação e blindagem surge continuamente. Compreender a propagação e atenuação das ondas de rádio também ajuda a lidar com a tecnologia de rádio. Portanto, informações mais detalhadas são fornecidas abaixo, mas primeiro requerem a criação de um entendimento básico. Então, um pouco de teoria seca para começar.

história

Em 1886, Heinrich Hertz, que deu nome à unidade de medida de frequência (Hz), demonstrou experimentalmente pela primeira vez a existência de ondas eletromagnéticas (rádio), previstas em teoria por James Clerk Maxwell em 1867.

Nikola Tesla recebeu sua primeira patente para transmissão de energia sem fio, tecnologia de rádio, em 20 de março de 1900.

Braun e Marconi são outros nomes associados ao desenvolvimento da telegrafia, que, usando o telégrafo eletromagnético e o alfabeto Morse inventado por Samuel Finley Breese Morse em 1837, transmitiu mensagens em distâncias de até 3.600 km.

Espalhar

A propagação das ondas eletromagnéticas depende da frequência, das condições topológicas e atmosféricas.

As camadas da ionosfera (altura média de aproximadamente 1.000 km), que seguem a troposfera próxima à Terra (17...17 km de altura) e a estratosfera (8...50 km de altura), podem refletir ondas eletromagnéticas devido ao seu grau de ionização. , que depende da atividade solar. Em casos extremos, um sinal que acaba de ser enviado pode ser recebido novamente no mesmo local por reflexão repetida ao redor do globo (circunferência aprox. 40.000 km), atrasada pelo tempo de trânsito (300.000 km/s).

Acima de cerca de 60 MHz, as ondas de rádio se propagam de maneira semelhante à luz. Você pode se distrair com obstáculos, refletido. Em particular, as ondas de rádio acima de 100 MHz são cada vez mais perturbadas na sua propagação por reflexões. Na pior das hipóteses, a crista e o vale da onda podem se anular.

amortecimento

Atenuação é o enfraquecimento de um sinal. A atenuação é medida em decibéis (dB), ou decibéis miliwatts (dBm) ou, para potências mais altas, decibéis watts (dBW) na forma logarítmica para poder representar níveis maiores de maneira prática.

É importante distinguir entre informações de atenuação em porcentagem e dB, para som db(A), “A” significa adaptado à curva auditiva humana (levando em consideração o fato de que tons altos e baixos são percebidos em níveis diferentes no mesmo volume ).

Um decibel geralmente indica um valor de amplificação, ou seja, o valor é positivo. Um sinal negativo, portanto, descreve a atenuação.
100 dB significa 100.000 vezes a pressão sonora de 0 dB ou uma pressão sonora de 2 pa (Pascal).

barulho	db(A)	Blindagem (dB)	%
serra circular	90	10	90
Etiquetas rodoviárias	80	20	99
Rua principal durante o dia	70	30	99,9
Rua principal à noite	60	40	99,99
Rua lateral durante o dia	50	50	99,999
Rua lateral à noite	40	60	99,999.9
Relógio correndo	30	70	99,999.99
Folhas farfalhantes	20	80	99,999.999
Ruído respiratório	10	90	99,999.999.9
silêncio	0	100	99,999.999.99

Para se ter uma ideia de quão alta é a capacidade de amortecimento de um material que pode ser penetrado por ondas de rádio, compare um teto de edifício com <30 cm de espessura (70%) e uma tela de arame com menos de 1 mm de espessura (100%), ou é fornecido um teto de gesso cartonado. É fornecida uma parede divisória com menos de 10 cm de espessura (10%).

Perdas de cabo/conector/atenuação

Se as ondas de rádio, por exemplo, no caminho do rádio para a antena, passarem por cabos, plugues, acoplamentos, etc., também ocorrem aqui perdas de atenuação. O tipo e comprimento do cabo da antena utilizado e as conexões do plugue determinam o valor das perdas totais de atenuação.

A regra é: a soma das perdas de atenuação não deve exceder o ganho da antena. A escolha dos componentes individuais deve ser feita em conformidade.

O tipo de cabo, se condutor trançado ou rígido, blindagem, estrutura da bainha, comprimento e frequência a ser utilizado também são critérios a serem levados em consideração na escolha de um cabo de antena. O uso estrutural também é importante: os cabos halógenos são resistentes ao calor e retardadores de chamas, os cabos ranhurados são usados para colocação em túneis.

WLAN / link de rádio

As frequências de 2,4 GHz, 5 e 6 GHz e 24 e 60 GHz são destinadas à WLAN. Se você deseja alcances longos, através de paredes e tetos, escolha as frequências mais baixas, ou seja, 2,4 GHz. Eles têm um alcance aproximado dentro de uma casa unifamiliar. Atenção nas casas geminadas: há o suficiente para os vizinhos também. Se você deseja altas taxas de dados em distâncias curtas, deve usar 5 GHz, pois dificilmente penetra no chão ou no teto. O mesmo se aplica à banda de 6 GHz.
24 e 60 GHz, por outro lado, permitem distâncias de 200 a 1.000 m. A linha de visão é um requisito aqui. Chuva, neblina, neve, etc. podem levar a perdas de rendimento, que podem ser parcialmente compensadas por precauções técnicas.

Força do campo de rádio

A intensidade do campo de rádio das instalações elétricas é de 1...2 mW, um link de rádio é de cerca de 10 mW, WLAN a 2,4 GHz é de 100 mW, a 5 GHz é de 200 mW, um micro-ondas é de 800 mW e um telefone celular é de 2.000 mW .

Em geral, existem valores limites para campos eletromagnéticos de alta frequência, que são conhecidos como SAR (taxa de absorção específica) e descrevem qual consumo de energia é tolerável pelo tecido humano.

A média de 0,08 W/kg para todo o corpo humano é chamada de 2 W/kg com base em áreas individuais, por exemplo, cabeça (telefone celular).

O celular no ouvido já exerce a maior pressão permitida no organismo.

Em pessoas sensíveis, os efeitos da exposição à radiação eletromagnética podem incluir desregulação da pressão arterial, depressão, distúrbios hormonais, imunossupressão, dificuldade de concentração, dores de cabeça, fadiga, distúrbios do sono, tonturas, náuseas e inquietação.

Medidas de proteção

1. Escolha a localização do roteador WLAN o mais longe possível do local de trabalho.
2. Use a banda de frequência de acordo com os requisitos reais.
3. Desative o WiFi quando não estiver em uso.

Se quiser se proteger da exposição externa à radiação eletromagnética, você pode projetar sua casa no estilo de uma gaiola de Farady. Aqui, tiras de grades metálicas finas, folhas de cobre e, se necessário, folhas de alumínio são fixadas sob revestimentos de parede/papel de parede ou papéis de parede especiais EMC com parte traseira revestida de metal. É importante que cada faixa tenha contacto eléctrico com a faixa vizinha, que os vidros das janelas também sejam revestidos de metal e que esta camada também esteja ligada à blindagem da parede.
Toda a instalação deve estar ligada à ligação equipotencial do edifício para garantir uma ligação à terra adequada.

Desta forma, esta sala está protegida contra influências eletromagnéticas externas, por outro lado, o tráfego de rádio de um roteador WLAN dentro desta sala estaria protegido contra bisbilhoteiros externos.

O tópico de eletrosmog e tecnologia de blindagem é discutido neste Contribuição tratados separadamente.

Todos os trabalhos em sistemas eléctricos só devem ser realizados por pessoal especializado qualificado!