Šírenie a útlm rádiových vĺn

Čas čítania 3 zápisnice

Aktualizované - máj 11, 2023

Téma WLAN, vystavenia žiareniu a tienenia sa objavuje stále znova. Pochopenie šírenia a útlmu rádiových vĺn pomáha aj pri práci s rádiovou technológiou. Z tohto dôvodu sú nižšie uvedené podrobnejšie informácie, hoci si to najprv vyžaduje základné znalosti. Takže na začiatok trochu suchej teórie.

História

V roku 1886 Heinrich Hertz, po ktorom bola pomenovaná jednotka merania frekvencie (Hz), ako prvý experimentálne dokázal existenciu elektromagnetických (rádiových) vĺn, ktoré teoreticky predpovedal James Clerk Maxwell v roku 1867.

Nikola Tesla získal svoj prvý patent na bezdrôtový prenos energie, rádiovú technológiu, 20. marca 1900.

Braun a Marconi sú ďalšie mená spojené s rozvojom telegrafie, ktorá pomocou elektromagnetického telegrafu a Morseovej abecedy, ktorú vynašiel Samuel Finley Breese Morse už v roku 1837, umožnila prekonávať správy na vzdialenosť až 3 600 kilometrov.

Rozšírenie

Šírenie elektromagnetických vĺn závisí od frekvencie, topologických a atmosférických podmienok.

Vrstvy ionosféry (priemerná výška približne 1 000 km), ktoré nasledujú po troposfére (výška 17 .. 17 km) a stratosfére (výška 8 .. 50 km) v blízkosti Zeme, môžu odrážať elektromagnetické vlny vďaka stupňu ionizácie, ktorý závisí od slnečnej aktivity. V extrémnych prípadoch môže byť signál, ktorý bol práve vyslaný, znovu prijatý na tom istom mieste opakovaným odrazom okolo zemegule (obvod približne 40 000 km), oneskoreným o čas prechodu (300 000 km/s).

Pri frekvenciách nad približne 60 MHz sa rádiové vlny šíria ako svetlo. Môžu sa odrážať od prekážok. Najmä nad 100 MHz sú rádiové vlny pri svojom šírení čoraz viac rušené odrazmi. V najnepriaznivejšom prípade sa môžu vlnové hrebene a dná navzájom vyrušiť.

Tlmenie

Útlm je zoslabenie signálu. Útlm sa meria v decibeloch (dB) alebo decibeloch miliwattoch (dBm), alebo pri vyšších výkonoch v decibeloch wattoch (dBW) v logaritmickom tvare, aby bolo možné prakticky znázorniť vyššie úrovne.

Je dôležité rozlišovať medzi údajmi o útlme v percentách a v dB, v prípade zvuku db(A) "A" znamená prispôsobený krivke ľudského sluchu (berúc do úvahy skutočnosť, že vysoké a nízke zvuky sú vnímané rozdielne pri rovnakej hlasitosti).

Decibel zvyčajne označuje hodnotu zosilnenia, t. j. hodnota je kladná. Záporné znamienko teda opisuje útlm.
100 dB znamená 100 000-násobok akustického tlaku 0 dB alebo akustický tlak 2 pa (Pascal).

Hluk	db(A)	Tienenie (dB)	%
Kotúčová píla	90	10	90
Dni diaľnice	80	20	99
Hlavná ulica počas dňa	70	30	99,9
Hlavná cesta v noci	60	40	99,99
Bočná ulica počas dňa	50	50	99,999
Vedľajšia cesta v noci	40	60	99,999.9
Výšivka hodín	30	70	99,999.99
Hluk listov	20	80	99,999.999
Zvuk dýchania	10	90	99,999.999.9
Ticho	0	100	99,999.999.99

Na získanie predstavy o tom, aká vysoká je útlmová schopnosť materiálu, ktorým môžu preniknúť rádiové vlny, sa porovnáva strop budovy s hrúbkou < 30 cm (70%) a drôtené pletivo s hrúbkou menšou ako 1 mm (100%) alebo sadrokartónová priečka s hrúbkou menšou ako 10 cm (10%).

Straty na kábli / konektore / útlme

Ak rádiové vlny prechádzajú cez káble, zástrčky, spojky atď., napr. na ceste od rádia k anténe, dochádza tu tiež k útlmu. Typ a dĺžka použitého anténneho kábla, ako aj zástrčkové spoje určujú veľkosť celkových útlmových strát.

Platí pravidlo, že súčet útlmových strát nesmie prekročiť zisk antény. Jednotlivé komponenty sa musia vyberať podľa toho.

Pri výbere anténneho kábla je potrebné zohľadniť aj typ kábla, či ide o lankový alebo pevný vodič, tienenie, konštrukciu plášťa, dĺžku a používanú frekvenciu. Rozhodujúce je aj konštrukčné použitie: halogénové káble sú žiaruvzdorné a nehorľavé, štrbinové káble sa používajú na inštaláciu v tuneloch.

WLAN / rádioreléové spojenie

Pre WLAN sú k dispozícii frekvencie 2,4 GHz, 5 a 6 GHz, ako aj 24 a 60 GHz. Ak chcete dosiahnuť veľký dosah cez steny a stropy, vyberte si najnižšie frekvencie, t. j. 2,4 GHz. Majú dosah v rámci rodinného domu. V prípade dvojdomov majte na pamäti, že to postačuje aj pre suseda. Ak chcete vysoké prenosové rýchlosti na krátke vzdialenosti, použite frekvenciu 5 GHz, pretože sotva prenikne cez podlahu alebo strop. To isté platí aj pre pásmo 6 GHz.
Na druhej strane frekvencie 24 a 60 GHz umožňujú vzdialenosť 200 ... 1.000 m. Podmienkou je tu priama viditeľnosť. Dážď, hmla, sneženie atď. môžu viesť k strate priepustnosti, ktorú možno čiastočne kompenzovať technickými opatreniami.

Intenzita rádiového poľa

Intenzita rádiového poľa elektrických zariadení je 1 ... 2 mW, rádiové spojenie približne 10 mW, WLAN na frekvencii 2,4 GHz 100 mW, na frekvencii 5 GHz 200 mW, mikrovlnná rúra 800 mW a mobilný telefón 2 000 mW.

Vo všeobecnosti platia pre vysokofrekvenčné elektromagnetické polia hraničné hodnoty, ktoré popisujú takzvanú špecifickú mieru absorpcie (SAR), ktorej spotreba energie ľudským tkanivom je tolerovateľná.

V priemere na celé ľudské telo sa uvádza 0,08 W/kg, v súvislosti s jednotlivými oblasťami, napr. hlava (mobilný telefón) 2 W/kg.

Mobilný telefón na uchu už vystavuje organizmus maximálnemu prípustnému zaťaženiu.

U citlivých ľudí môžu účinky vystavenia elektromagnetickému žiareniu zahŕňať poruchy regulácie krvného tlaku, depresie, hormonálne poruchy, potlačenie imunity, poruchy koncentrácie, bolesti hlavy, únavu, poruchy spánku, závraty, nevoľnosť a nepokoj.

Ochranné opatrenia

1. Umiestnenie smerovača WLAN zvoľte čo najďalej od pracoviska.
2. Využívajte frekvenčné pásmo podľa aktuálnych požiadaviek.
3. Deaktivujte sieť WLAN, keď sa nepoužíva.

Ak sa chcete chrániť pred vonkajším elektromagnetickým žiarením, môžete si svoj domov navrhnúť ako Faradayovu klietku. V takom prípade sa pod obklad steny/tapety alebo špeciálne EMC tapety s kovovým povrchom umiestnia pláty tenkej kovovej sieťoviny, medenej fólie alebo v prípade potreby hliníkovej fólie. Je dôležité, aby každý plech mal elektrický kontakt so susedným plechom, aby boli pokovované aj okenné tabule a aby bola aj táto vrstva spojená so stenovým tienením.
Celá inštalácia musí byť pripojená k systému vyrovnania potenciálu budovy, aby sa zabezpečilo správne uzemnenie.

Týmto spôsobom je táto miestnosť chránená pred účinkami vonkajších elektromagnetických vplyvov; naopak, rádiová prevádzka smerovača WLAN v tejto miestnosti by bola chránená pred vonkajšími odposluchmi.

Téma elektrosmogu a tieniacej techniky je rozoberaná v tomto Príspevok spracované samostatne.

Všetky práce na elektrických systémoch smie vykonávať len kvalifikovaný personál!