Utbredning och dämpning av radiovågor

Lästid 3 minuter

Uppdaterad – 11 maj 2023

Ämnet WLAN, strålningsexponering och skärmning kommer upp gång på gång. Att förstå spridningen och dämpningen av radiovågor hjälper också till att hantera radioteknik. Därför tillhandahålls mer detaljerad information nedan, men kräver först skapandet av en grundläggande förståelse. Så, lite torr teori till att börja med.

historia

1886 demonstrerade Heinrich Hertz, efter vilken måttenheten för frekvens (Hz) döptes, experimentellt för första gången förekomsten av elektromagnetiska (radio)vågor, som i teorin förutspåddes av James Clerk Maxwell 1867.

Nikola Tesla fick sitt första patent för trådlös energiöverföring, radioteknik, den 20 mars 1900.

Braun och Marconi är andra namn förknippade med utvecklingen av telegrafi, som med hjälp av den elektromagnetiska telegrafen och Morse-alfabetet som uppfanns av Samuel Finley Breese Morse 1837, överbryggade meddelanden över avstånd på upp till 3 600 km.

Sprida

Utbredningen av elektromagnetiska vågor beror på frekvensen, topologiska och atmosfäriska förhållanden.

De jonosfäriska lagren (medelhöjd ca 1 000 km), som följer den jordnära troposfären (17..17 km höjd) och stratosfären (8..50 km höjd), kan reflektera elektromagnetiska vågor på grund av sin joniseringsgrad, vilket beror på solaktiviteten. I extrema fall kan en signal som just har skickats tas emot igen på samma plats genom upprepad reflektion runt jordklotet (omkrets ca 40 000 km), försenad av transittiden (300 000 km/s).

Över cirka 60 MHz fortplantar sig radiovågor på liknande sätt som ljus. Du kan bli distraherad av hinder, reflekteras. Särskilt radiovågor över 100 MHz störs alltmer i sin utbredning av reflektioner. I värsta fall kan vågtopp och dal upphäva varandra.

dämpning

Dämpning är försvagningen av en signal. Dämpningen mäts i decibel (dB), eller decibel milliwatt (dBm) eller, för högre effekter, decibelwatt (dBW) i logaritmisk form för att på ett praktiskt sätt kunna representera större nivåer.

Det är viktigt att skilja på dämpningsinformation i procent och dB, för ljud db(A) betyder "A" anpassat till den mänskliga hörselkurvan (med hänsyn till att höga och låga toner uppfattas på olika nivåer vid samma volym ).

En decibel indikerar vanligtvis ett förstärkningsvärde, dvs värdet är positivt. Ett negativt tecken beskriver därför dämpning.
100 dB betyder 100 000 gånger ljudtrycket på 0 dB eller ett ljudtryck på 2 pa (Pascal).

buller	db(A)	Avskärmning (dB)	%
cirkelsåg	90	10	90
Motorvägsmärken	80	20	99
Huvudgatan under dagen	70	30	99,9
Huvudgatan på natten	60	40	99,99
Sidogata under dagen	50	50	99,999
Sidogata på natten	40	60	99,999.9
Klockan tickar	30	70	99,999.99
Prasslande löv	20	80	99,999.999
Andningsljud	10	90	99,999.999.9
tysta	0	100	99,999.999.99

För att få en viss uppfattning om hur hög dämpningskapaciteten hos ett material som kan penetreras av radiovågor är, jämför ett byggnadstak <30 cm tjockt (70%) och ett trådnät som är mindre än 1 mm tunt (100%) , eller en gipsskiva En skiljevägg som är mindre än 10 cm tjock (10%) tillhandahålls.

Kabel/kontakt/dämpningsförluster

Om radiovågor, till exempel på väg från radion till antennen, passerar kablar, stickproppar, kopplingar etc. uppstår även dämpningsförluster här. Typen och längden på den använda antennkabeln och kontaktanslutningarna bestämmer storleken på de totala dämpningsförlusterna.

Tumregeln är: summan av dämpningsförlusterna får inte överstiga antennförstärkningen. Valet av enskilda komponenter måste göras därefter.

Typen av kabel, oavsett om den är tvinnad eller styv ledare, skärmning, mantelstruktur, längd och frekvens som ska användas är också kriterier som ska beaktas vid val av antennkabel. Den strukturella användningen är också viktig: halogenkablar är värmebeständiga och flamskyddade, slitsade kablar används för förläggning i tunnlar.

WLAN/radiolänk

Frekvenser på 2,4 GHz, 5 och 6 GHz samt 24 och 60 GHz är avsedda för WLAN. Vill du ha långa räckvidder, genom väggar och tak, väljer du de lägsta frekvenserna, det vill säga 2,4 GHz. De har en räckvidd på ungefär inom ett enfamiljshus. Observera med parhus: det finns tillräckligt för grannarna också. Vill du ha höga datahastigheter över korta avstånd bör du använda 5 GHz, eftersom det knappt tränger igenom golv eller tak. Detsamma gäller för 6 GHz-bandet.
24 och 60 GHz, å andra sidan, tillåter avstånd på 200 till 1 000 m. Här är ett krav. Regn, dis, snöfall etc. kan leda till förluster i genomströmning, vilket delvis kan kompenseras av tekniska försiktighetsåtgärder.

Radiofältstyrka

Radiofältstyrkan för elektriska installationer är 1...2 mW, en radiolänk är cirka 10 mW, WLAN vid 2,4 GHz är 100 mW, vid 5 GHz är 200 mW, en mikrovågsugn är 800 mW och en mobiltelefon är 2 000 mW .

I allmänhet finns det gränsvärden för högfrekventa elektromagnetiska fält, som är kända som SAR (specifik absorptionshastighet) och beskriver vilken strömförbrukning som är tolerabel av mänsklig vävnad.

I genomsnitt över hela människokroppen kallas 0,08 W/kg 2 W/kg baserat på enskilda områden, t.ex. huvud (mobiltelefon).

Mobiltelefonen på ditt öra ger redan den högsta tillåtna belastningen på organismen.

Hos känsliga personer kan effekterna av exponering för elektromagnetisk strålning innefatta blodtrycksstörningar, depression, hormonella störningar, immunsuppression, koncentrationssvårigheter, huvudvärk, trötthet, sömnstörningar, yrsel, illamående och rastlöshet.

Skyddsåtgärder

1. Välj platsen för WLAN-routern så långt bort från arbetsplatsen som möjligt.
2. Använd frekvensbandet enligt faktiska krav.
3. Inaktivera WiFi när det inte används.

Om du vill skydda dig mot extern exponering för elektromagnetisk strålning kan du designa ditt hem i stil med en Farady-bur. Här fästs remsor av tunna metallgaller, kopparfolier, och vid behov aluminiumfolier under väggbeklädnader/tapeter eller speciella EMC-tapeter som har metallbelagd baksida. Det är viktigt att varje list har elektrisk kontakt med grannlisten, att även fönsterrutor är metallbelagda och att även detta lager ansluts till väggskärmen.
Hela installationen måste anslutas till byggnadens potentialutjämning för att säkerställa korrekt jordning.

På så sätt är detta rum säkert från extern elektromagnetisk påverkan, omvänt skulle radiotrafiken för en WLAN-router i detta rum skyddas från externa avlyssnare.

Ämnet elektrosmog och skärmningsteknik diskuteras i detta Bidrag behandlas separat.

Allt arbete på elsystem får endast utföras av kvalificerad fackpersonal!