Širjenje in slabljenje radijskih valov

Vsebina

Čas branja 3 minute

Posodobljeno - maj 11, 2023

Vedno znova se pojavlja tema WLAN, izpostavljenosti sevanju in zaščite. Razumevanje širjenja in slabljenja radijskih valov pomaga tudi pri obravnavi radijske tehnologije. Zato so v nadaljevanju na voljo podrobnejše informacije, čeprav je za to najprej potrebno osnovno razumevanje. Za začetek nekaj suhe teorije.

Zgodovina

Leta 1886 je Heinrich Hertz, po katerem je bila poimenovana enota za merjenje frekvence (Hz), prvi eksperimentalno dokazal obstoj elektromagnetnega (radijskega) valovanja, ki ga je leta 1867 teoretično napovedal James Clerk Maxwell.

Nikola Tesla je 20. marca 1900 prejel svoj prvi patent za brezžični prenos energije, radijsko tehnologijo.

Braun in Marconi sta drugi imeni, povezani z razvojem telegrafije, ki je z uporabo elektromagnetnega telegrafa in Morsejeve abecede, ki jo je Samuel Finley Breese Morse izumil že leta 1837, omogočala prenos sporočil na razdalje do 3 600 kilometrov.

Razpršiti

Širjenje elektromagnetnih valov je odvisno od frekvence, topoloških in atmosferskih pogojev.

Plasti ionosfere (povprečna višina približno 1 000 km), ki sledijo troposferi (višina 17 .. 17 km) in stratosferi (višina 8 .. 50 km) blizu Zemlje, lahko odbijajo elektromagnetne valove zaradi stopnje ionizacije, ki je odvisna od sončne aktivnosti. V skrajnih primerih je mogoče pravkar oddani signal ponovno sprejeti na isti lokaciji zaradi večkratnega odboja okoli Zemlje (obseg približno 40 000 km), ki se zakasni za čas prehoda (300 000 km/s).

Nad približno 60 MHz se radijski valovi širijo kot svetloba. Ovire jih lahko odklonijo in odbijajo. Predvsem nad 100 MHz je širjenje radijskih valov vedno bolj moteno zaradi odbojev. V najbolj neugodnem primeru se lahko grebeni in dna valov med seboj izničijo.

Dušenje zvoka

Dušenje je oslabitev signala. Dušenje se meri v decibelih (dB) ali decibelih milivatih (dBm) ali, za višje ravni moči, v decibelih vatih (dBW) v logaritemski obliki, da bi lahko praktično prikazali višje ravni.

Pomembno je razlikovati med vrednostmi dušenja v odstotkih in dB, pri čemer v primeru zvoka db(A) "A" pomeni prilagojeno krivuljo človeškega sluha (ob upoštevanju dejstva, da se visoki in nizki zvoki pri enaki glasnosti zaznavajo različno).

Decibel običajno pomeni vrednost ojačitve, tj. vrednost je pozitivna. Negativni znak torej označuje oslabitev.
100 dB pomeni 100.000-kratnik zvočnega tlaka 0 dB ali zvočni tlak 2 pa (paskala).

Hrup	db(A)	Zaščita (dB)	%
Krožna žaga	90	10	90
Dnevi na avtocesti	80	20	99
Glavna ulica čez dan	70	30	99,9
Glavna cesta ponoči	60	40	99,99
Stranska ulica čez dan	50	50	99,999
Stranska cesta ponoči	40	60	99,999.9
Vezenje ure	30	70	99,999.99
Hrup listov	20	80	99,999.999
Zvok dihanja	10	90	99,999.999.9
Tišina	0	100	99,999.999.99

Da bi dobili predstavo o tem, kako velika je sposobnost dušenja materiala, skozi katerega prodirajo radijski valovi, je narejena primerjava med stropom stavbe, debelim <30 cm (70%), in žično mrežo, debelo manj kot 1 mm (100%), ali pregradno steno iz mavčnih plošč, debelo manj kot 10 cm (10%).

Izgube na kablu / konektorju / slabljenju

Če radijski valovi na poti od radia do antene prehajajo skozi kable, vtiče, spojke itd., se tudi tu pojavijo izgube zaradi slabljenja. Od vrste in dolžine uporabljenega antenskega kabla ter vtičnih povezav je odvisna višina skupnih dušilnih izgub.

Praviloma velja, da vsota dušilnih izgub ne sme presegati dobitka antene. Posamezne komponente je treba izbrati v skladu s tem.

Pri izbiri antenskega kabla je treba upoštevati tudi vrsto kabla, tj. pramenasto ali togo žilo, zaslon, konstrukcijo plašča, dolžino in frekvenco, ki se bo uporabljala. Odločilna je tudi konstrukcijska uporaba: halogenski kabli so odporni proti vročini in ognju, kabli z režami se uporabljajo za namestitev v predorih.

WLAN / radijska relejna povezava

Za WLAN so na voljo frekvence 2,4 GHz, 5 in 6 GHz ter 24 in 60 GHz. Če želite imeti velik doseg skozi stene in strope, izberite najnižje frekvence, tj. 2,4 GHz. Ti imajo doseg znotraj samostojne hiše. Pri dvostanovanjskih hišah imejte v mislih, da je to dovolj tudi za soseda. Če želite visoke hitrosti prenosa podatkov na kratkih razdaljah, uporabite frekvenco 5 GHz, saj ta komaj prodre skozi tla ali strop. Enako velja za frekvenčni pas 6 GHz.
Po drugi strani pa 24 in 60 GHz omogočata razdalje 200 ... 1.000 m. Pogoj je neposredna vidljivost. Dež, megla, sneženje itd. lahko povzročijo izgubo prepustnosti, ki jo je mogoče delno nadomestiti s tehničnimi ukrepi.

Moč radijskega polja

Moč radijskega polja električnih naprav je 1 ... 2 mW, radijska povezava približno 10 mW, WLAN pri 2,4 GHz 100 mW, pri 5 GHz 200 mW, mikrovalovna pečica 800 mW in mobilni telefon 2 000 mW.

Na splošno veljajo mejne vrednosti za visokofrekvenčna elektromagnetna polja, ki kot tako imenovano SAR (Specific Absorption Rate) opisujejo, katera poraba energije v človeškem tkivu je sprejemljiva.

Za celotno človeško telo je navedeno povprečje 0,08 W/kg, za posamezna področja, npr. glavo (mobilni telefon), pa 2 W/kg.

Mobilni telefon na ušesu že izpostavlja organizem največji dovoljeni obremenitvi.

Pri občutljivih ljudeh lahko izpostavljenost elektromagnetnemu sevanju povzroči motnje uravnavanja krvnega tlaka, depresijo, hormonske motnje, zaviranje imunskega sistema, motnje koncentracije, glavobole, utrujenost, motnje spanja, omotico, slabost in nemir.

Zaščitni ukrepi

Lokacijo usmerjevalnika WLAN izberite čim dlje od delovnega mesta.
Uporabite frekvenčni pas glede na dejanske zahteve.
Deaktivirajte omrežje WLAN, ko ga ne uporabljate.

Če se želite zaščititi pred zunanjo izpostavljenostjo elektromagnetnemu sevanju, lahko svoj dom oblikujete kot Faradayevo kletko. V tem primeru se pod stenske obloge/tape ali posebne EMC tapete s kovinsko prevleko namestijo listi tanke kovinske mreže, bakrene folije ali po potrebi aluminijaste folije. Pomembno je, da ima vsak list električni stik s sosednjim listom, da so metalizirana tudi okenska stekla in da je tudi ta sloj povezan s stensko zaščito.
Celotno napravo je treba priključiti na sistem za izenačevanje potencialov v stavbi, da se zagotovi ustrezna ozemljitev.

Tako je ta soba varna pred zunanjimi elektromagnetnimi vplivi; nasprotno pa je radijski promet usmerjevalnika WLAN v tej sobi zaščiten pred zunanjimi prisluškovalci.

V tem članku je obravnavana tema o elektrosmogu in zaščitni tehnologiji. Prispevek obravnavajo ločeno.

Vsa dela na električnih sistemih sme opravljati le usposobljeno osebje!