ELEKTROSMOG INFO
typy a zdroje radiácie, možné dôsledky na človeka
meranie úrovne, expozičné limity, ochrana a eliminácia, poradňa a diskusia
12 online • návštevy: 328 / 725414

Aktualizované: 15.6.2020

Satelity

Televízny satelit

  Srdcom satelitnej televízie sú družice na obežnej dráhe Zeme. Ich úloha je jednoduchá: prijíma vysielanie zo Zeme a znovu ho vysiela spä na Zem, ale na oveža väčšie územie. Fungujú podobne ako zrkadlo vo vesmíre, takže televízne signály, ktoré sa napr. zo Slovenska k satelitu dostanú, budú môc by zachytené prakticky v celej Európe. Hoci ich účel je jednoduchý, sú to zložité a drahé zariadenia, ktoré je potrebné navyše dosta na obežnú dráhu Zeme. Očakáva sa, že budú pracova nepretržite aspoň 15 rokov bez akéhokožvek servisu alebo opravy.

K čomu je dobré vysielanie televízie z vesmíru?
  Pred érou satelitov bol TV signál posielaný k divákom vysielaním len z pozemských vysielačov. Avšak pozemské vysielače nemajú vežmi široký rádius a to najmä v hornatých oblastiach, kde diváci v údoliach majú signál zatienený kopcami. Väčšina pozemských vysielačov je postavených na vrcholoch vežmi vysokých stožiarov, aby signál dosiahol čo najďalej, ale vždy je to technológia drahšia a nevzhžadná, so stálym problémom dosahu signálu za ďalšie kopce. Použitím satelitov na obežnej dráhe vo výške takmer 36 000 km nad Zemou je to ako keby bol signál vysielaný z nekonečne vysokého stožiaru vysielača a môže tak dosiahnu aj do najhlbších údolí kdekožvek po celom kontinente. Satelit sa umiestni na špeciálnu "geostacionárnu obežnú dráhu" a to tak, aby sa pohyboval okolo Zeme rýchlosou takmer 11 000 km/h, teda rýchlosou, akou sa otáča Zem okolo svojej osi. Zo Zeme sa teda bude javi, že na oblohe "stojí" a pozemská pevná satelitná anténa môže by na satelit presne zameraná.

Kde sa satelity nachádzajú?
  TV satelity sú umiestňované na obežnej dráhe v zoskupeniach (klastroch) v rôznych pozíciách pozdĺž obežnej dráhy. Orbitálne polohy sú od seba navzájom oddelené, takže rovnaká vysielacia frekvencia sa dá použi z žubovožnej polohy, bez problémov vzájomného rušenia.

Prečo potrebujeme na príjem anténnu parabolu?
  Keďže TV satelit na obežnej dráhe nie je pripojený k žiadnemu pozemskému zdroju energie, musí ju získava zo slnečného žiarenia, cez obrovské pole solárnych buniek, ktoré nabíjajú palubnú batériu. Tento fakt obmedzuje výkon vysielačov satelitu na maximum 150W, čo je menší príkon, než aký spotrebujú dve 100 W žiarovky. Ak k tomu pripočítame fakt, že satelitný vysielač je od Zeme cez 30 000 km ďaleko a signál sa šíri na vežmi rozsiahlu oblas, keď dosiahne Zem, je už natožko slabý, že bez špeciálnej antény s vysokým ziskom ho nevieme vôbec zachyti. Parabolická anténa má vežkú zbernú plochu, ktorá združuje a odráža tožko signálu na citlivý detektor (LNB), aby ho dokázal ďalej zachyti a následne spracova.

Čo je LNB?
  Tzv. Low Noise Block-downconverter (LNB) je skrinka elektroniky na konci prútu umiestneného pred parabolou. Prijíma mikrovlnný signál, mení ho na elektrický signál, zosilňuje a frekvenčne posúva na pásmo, ktoré už môže by prenášané po kábli až do satelitného prijímača vo Vašej obývačke. LNB tiež vyberá, ktorý signál z celého radu prijímaných signálov prostredníctvom satelitu bude putova až do prijímača. Televízne signály sú vysielané vo vysokých a nízkych frekvenčných pásmach s horizontálnou a vertikálnou polarizáciou signálu. Satelitné televízne signály používajú oveža vyššiu frekvenciu, než pozemské televízne vysielanie. Ide o pásma mikrovĺn v rozmedzí 10.70 - 12.75 GHz.
 
Každý signál prichádza z jedného satelitu na určitej frekvencii a nesie niekožko televíznych a/alebo rozhlasových kanálov súčasne (multiplex). Pretože jednotlivé signály zo satelitu musia by frekvenčne oddelené od ostatných, v celom pásme je priestor len pre asi 30 rôznych frekvencií. Aby sme mohli získa viac signálov v rovnakom frekvenčnom pásme, satelity dokážu vysiela pomocou dvoch rôznych polarizácií (orientácii mikrovlnného signálu) - horizontálnej a vertikálnej. LNB dokáže rozlíši dva rôzne signály na tej istej frekvencii s rôznymi polarizáciami. Celková kapacita satelitného pásma je teda asi 60 rôznych signálov.
 
Ako už bolo spomenuté, satelity produkujú na danú vzdialenos len vežmi malý signál. Prijímacia parabolická anténa je smerová, takže musí by zameraná na satelit s presnosou na zlomok stupňa. Keďže satelity sú vožným okom neviditežné, vždy je potrebné smer vypočíta.
Následne je možné prijíma signály zo všetkých satelitov, ktoré sa nachádzajú v jednom klastri (zoskupení) bez pohnutia anténou, pretože zo vzdialenosti 36 000 km sa javí klaster ako jedno miesto na oblohe, hoci sú satelity v skutočnosti niekožko kilometrov od seba.

Uplink a downlink
  Prenos signálu zo satelitu na Zem sa nazýva downlink. Dráha signálu od zeme k satelitu sa nazýva uplink. Signály, ktoré sú vysielané zo Zeme na satelit používajú iný rozsah frekvencií (14.0 - 14.5 GHz) a sú vysielané pomocou vežkej paraboly (priemer cca 10 metrov). Kompletný spiatočný signál z TV pracoviska na Zemi sa cez satelit vráti spä na Zem rýchlosou svetla, napriek tomu bude oneskorený o 1/4 sekundy.

Satelity a elektrosmog
  Aj keď satelity dosahujú na výstupe ich antén relatívne vysokého vysielacieho výkonu vo frekvenciách desiatok GHz, ožiarenie krajiny je extrémne nízke vzhžadom na obrovské vzdialenosti, ktoré sú potrebné na dosiahnutie Zeme. Prijímacie parabolické antény sú používané ako "šošovky" na koncentrované zameranie na zdroj signálu. Domáce parabolické antény a zodpovedajúce satelitné prijímače nie sú zdrojom žiadneho vysokofrekvenčného žiarenia. Sú to úplne pasívne zariadenia. Ak to zhrnieme, satelitná technika spôsobuje len extrémne nízke množstvo elektromagnetického žiarenia.


Kozmické sondy

Ako je možné, že kozmické sondy sú schopné prenáša rádiové signály na tak vežké vzdialenosti?
 
Dve kozmické sondy Voyager dosiahli úžasný traový rekord. Boli vyslané odfotografova planéty Jupiter, Saturn a Neptún a v súčasnosti sa nachádzajú na vonkajšom okraji slnečnej sústavy. Voyager 1 je viac než 11 miliárd km od Zeme a stále vysiela - trvá to asi 10 hodín, kým signál docestuje zo sondy na Zem.
Výkon vysielača sondy Voyager má 23 W. Je to síce vyšší výkon, než má typický mobilný telefón, ale v kozmickom priestore je to vežmi nízky výkon. Silné pozemské rozhlasové stanice vysielajú stovkami kilowattov a ich signál slabne pomerne rýchlo. Kžúčom k prijímaniu slabých signálov teda nie je výkon vysielača, ale kombinácia troch ďalších faktorov:

  • použitie vežkorozmerných antén
  • použitie smerových antén, ktoré sú namierené vzájomne na seba
  • použitie nerušených (tichých) rádiových frekvencií

  Anténa na kozmickej sonde Voyager je parabola priemeru 3.7 m, ktorá prenáša signál na pozemskú anténu, parabolu o priemere 70 (!) metrov (alebo kombináciu dvoch 34 metrových). Anténa Voyageru a pozemská anténa sú zamerané priamo na seba. Ak porovnáte zabudovanú všesmerovú anténu bežného mobilného telefónu so 70 m smerovou anténou, zistíte, že práve ony robia rozdiel v citlivosti príjmu.
Voyager vysiela v 8 GHz frekvenčnom pásme, kde nie je veža rušenia. Preto je pre antény na Zemi možné použi extrémne citlivý zosilňovač a ešte zosilni slabé signály (stovky bilióntin Wattu), ktoré anténa prijme. Informácie pre Voyager sa vysielajú potom spä zo Zeme vysokým výkonom (desiatky kW), aby bolo zaručené, že sonda signál prijme.

  Nedávno vyvolala záujem svetovej populácie správa o prelete sondy New Horizons okolo Pluta. Prenos zaznamenaných údajov na Zem zo vzdialenosti vyše 5 miliárd km trvá niekožko mesiacov. Prečo? New Horizons využíva na komunikáciu rádiofrekvenčný výkon len 11W, pri rozlíšení fotografie napr. 50 megapixel a rýchlosti prenosu 2.11 kb/s je teda úplne pochopitežné, že na tak vežkú vzdialenos to nejaký čas potrvá.


Vesmírny transpondér

  Transpondér je komunikačný systém umiestnený na palube satelitu, ktorý prijíma a znovu vysiela signál, často na dvoch rôznych frekvenciách. Systém sa aktivuje ak sú pozemské stanice mimo dohžadu satelitu alebo ak sa stratí priame komunikačné spojenie, napr. s Marsom. Krátka vzdialenos k obežnej dráhe transpondéru je oveža efektívnejšia pri komunikácii so Zemou. Obtiažnos komunikácie so Zemou sa zvyšuje stratou signálu so štvorcom vzdialenosti. Táto strata musí by kompenzovaná ziskom antény, na prijímacej aj vysielacej strane.
 
Rádiová komunikácia napr. s  Marsom nie je vežmi rýchla. Kým signál dorazí zo Zeme na Mars, prejde 20 minút a 57 sekúnd. V dôsledku týchto časových oneskorení nie je možné komunikova a riadi vzdialené robotické vozítka v reálnom čase.

Výpočet straty signálu vo vožnom priestore
LdB = 92.4 + 20 Log ( f [GHz] x d [km] )
Príklad: na trase dlhej 56 miliónov kilometrov od Zeme, signál prenášaný z Marsu v pásme 8.4 GHz dosiahne stratu 266 dB, vežkos pola klesne 1024 -násobne.

Výpočet zisku parabolickej antény
GdB = 18 + 20 Log ( f [GHz] x d [m] )
Príklad: pri 8.4 GHz má parabolická anténa s priemerom 2.5 m zisk 44 dB, vežkos pola sa zosilní asi 25 000 -násobne.

  Tento obrovský rozdiel vežkostí intenzity signálu je pomerne ažké vyrovna aj pri použití najväčšej antény, DSS-14, ktorá má 70 m v priemere. Transpondér na orbite tak ponúka vežkú výhodu. Druhou výhodou je rýchlos a objem prenášaných dát za rovnaký čas.


GPS

  Navigačný systém alebo GPS (Global Positioning System) je zariadenie na príjem signálu, ktorý sa k nám dostane z výšky 21 000 km zo satelitnej družice na obežnej dráhe Zeme. Nech sme kdekožvek na povrchu planéty, dokáže s presnosou asi 10 m určit svoju vlastnú polohu. Nie je to zlý výsledok pre malé zariadenie, ktoré nemusí ma k sebe pripojenú 2 metre vežkú parabolu...
 
NAVSTAR
  GPS sie, ktorú používame, sa nazýva NAVSTAR a je financovaná a obsluhovaná Ministerstvom obrany USA. Tento globálny satelitný navigačný systém (GNSS) je v súčasnej dobe jediný plne funkčný systém, ale existujú aj iné systémy, napr. ruský GLONASS, čínsky COMPASS a európsky systém GALILEO. Každý z nich sa nachádza v rôznych fázach vývoja alebo testovania.
 
  NAVSTAR bol pôvodne navrhnutý výhradne pre vojenské účely, civilná prevádzka bola povolená v roku 1983. Od tých čias bola presnos pre civilného užívateža zámerne degradovaná na +/- 100m pomocou systému známeho ako Selective Availability (SA). Tento systém bol vyradený z prevádzky v máji roku 2000.
 
Satelitná sie
GPS satelity vysielajú signály do prijímačov GPS. Tieto prijímače pasívne prijímajú (teda naspä nevysielajú) satelitné signály. Vyžadujú ničím nerušený výhžad na oblohu, takže môžu by efektívne použité iba vonku. Činnos prijímača nemusí by spožahlivá v zalesnených oblastiach alebo v blízkosti vysokých budov. Niektoré vylepšené prijímače (SiRFstarIII, MTK, atď) však už majú lepšiu citlivos. Fungovanie GPS je závislé na vežmi presnom referenčnom čase, ktorý zabezpečujú atómové hodiny na palube satelitu.

GPS konštelácia
  Každý GPS satelit vysiela údaje, ktoré udávajú jeho umiestnenie a aktuálny čas. Všetky GPS satelity synchronizujú svoju činnos tak, že sa tieto opakujúce sa signály prenášajú v rovnakom okamihu. Ale signály, hoci sa pohybujú rýchlosou svetla, dorazia k prijímaču GPS pri mierne rozdielnych časoch, pretože niektoré satelity sú ďalej ako ostatné. Vzdialenos od GPS satelitov môže by stanovená na základe odhadu množstva času, ktorý trvá ich signálom dosiahnu prijímač. Ak prijímač dokáže odhadnú vzdialenos od aspoň štyroch satelitov GPS, môže vypočíta svoju pozíciu v troch rozmeroch (polohu na Zemi a nadmorskú výšku).
Na obežnej dráhe Zeme sa nachádza vždy najmenej 24 operačných GPS satelitov. Satelity prevádzkované americkým ministerstvom obrany obiehajú s periódou 12 hodín (dve obežné dráhy za deň), vo výške asi 21 000 km a ich rýchlos je asi 3.9 km/s (14 000 km/h). Pozemské stanice slúžia na presné sledovanie orbitu každého satelitu.
 
Frekvencie
  GPS satelity vysielajú dva rôzne signály. Bývajú označené ako L1 a L2. Civilné GPS využíva frekvenciu L1 signálu - 1575.42 MHz. Signály sa dostanú na Zem v dostatočnej intenzite len pri  priamej viditežnosti, čo znamená, že prejdú cez oblaky, sklo, plast, apod., ale nedostanú sa cez pevné objekty pohlcujúce mikrovlny, napr. budovy a pohoria.

Zdroje chýb signálu GPS
  Budovy, terén, elektronické rušenie alebo niekedy aj hustá zeleň môže blokova príjem signálu, čo môže spôsobi chyby polohy alebo úplné znemožnenie určovania polohy. GPS prijímače nebudú fungova vo vnútri budov, pod vodou alebo pod zemou.

Zaujímavosti
  Prvý GPS satelit bol vypustený v roku 1978. Plná konštelácia 24 satelitov bola dosiahnutá v roku 1994. Každý satelit je skonštruovaný tak, aby vydržal na obežnej dráhe v činnosti 10 rokov. Ich náhrady sú priebežne vypúšané na obežnú dráhu. GPS signál obsahuje tri rôzne informácie - pseudo náhodný kód, almanach údajov a efemeridy.


Aká vežká intenzita pola k nám dopadá z GPS satelitu na frekvencii 1575 MHz ?

  Frekvencia L1 má licencované vysielacie výkony 25.6 W. Zisk vysielacej antény satelitu je asi 13 dBi. Ak to spočítame, maximálny vyžiarený výkon (ERP) satelitu GPS je asi 500 W (57 dBm).

  GPS satelit krúži nad Zemou vo výške asi 21 000 km. Útlm signálu vo vožnom priestore pri vzdialenosti 21 000 km je asi 182 dB. Ak od výkonu satelitu odpočítame stratu signálu po ceste vo vožnom priestore (57 - 182), dostaneme -125 dBm. Satelity na konci životnosti majú ERP výkon asi o 5 dB nižší, čo vychádza asi na -130 dBm intenzity signálu, ktorý dopadá na Zem.

  GPS zariadenie (skrátene navigácia) teda musí ma vežmi citlivý prijímač, ktorý pracuje častokrát na hranici tepelného šumu elektronických obvodov. Akákožvek pevná prekážka (steny a strechy domov, hustá zeleň, ale aj hustý dážď) môžu úplne znemožni príjem GPS signálu. Z pohžadu elektrosmogu sa teda niet čoho obáva. Pri tak malých hodnotách signálu je situácia obdobná ako u televíznych satelitov.


Vežkos elektrického pola sa udáva vo voltoch na meter (V/m).
Vežkos hustoty toku výkonu ekvivalentnej rovinnej vlny sa udáva vo wattoch na meter štvorcový (W/m²), ide však o príliš vežkú jednotku, častejšie sa teda používa jednotka miliónkrát menšia - mikrowatty na meter štvorcový (ľW/m²).

Hygienická norma pre intenzitu elektrického pola od 400 MHz do 2 GHz daná vyhláškou MZ SR je: 1,375.√f V/m
Hygienická norma pre intenzitu elektrického pola nad 2 GHz daná vyhláškou MZ SR je: 61 V/m
Hygienická norma pre hustotu toku výkonu od 400 MHz do 2 GHz daná vyhláškou MZ SR je: 5 000.f ľW/m²
Hygienická norma pre hustotu toku výkonu nad 2 GHz daná vyhláškou MZ SR je: 10 000 000 ľW/m²
Odporúčaná preventívna hodnota pre intenzitu elektrického pola podža Stavebnej biológie je: 0,006 V/m
Odporúčaná preventívna hodnota pre hustotu toku výkonu podža Stavebnej biológie je: 0,1 ľW/m²


Priebeh a modulácia vlnenia:

ZDROJ FREKVENČNÉ PÁSMO PRIEBEH SIGNÁLU SPEKTRÁLNY GRAF ZVUK

GLOBÁLNY NAVIGAČNÝ SYSTÉM (GPS)
L1 1575.42 MHz
Signál vysielaný z orbity navigačných družíc vo výške 21000 km nad Zemou. Šírka kanála 2.6 MHz, nepulzná modulácia, avšak spektrum obsahuje diskrétne frekvencie 12.5, 160, 166 Hz

GLOBÁLNY NAVIGAČNÝ SYSTÉM (GPS)
L1 1575.42 MHz
Signál vysielaný z orbity navigačných družíc vo výške 21000 km nad Zemou. Šírka kanála 2.6 MHz, nepulzná modulácia, avšak spektrum obsahuje diskrétne frekvencie 12.5, 160, 166 Hz