Personenschutzabstand

Navigationshilfe

Diese Navigationshilfe zeigt die ersten Schritte zur Verwendung der Präsentation. Sie kann mit ⟶ (Pfeiltaste rechts) übersprungen werden.

Navigation

Zwischen den Folien und Abschnitten kann man mittels der Pfeiltasten hin- und herspringen, dazu kann man auch die Pfeiltasten am Computer nutzen.

Navigationspfeile für die Präsentation

Weitere Funktionen

Mit ein paar Tastenkürzeln können weitere Funktionen aufgerufen werden. Die wichtigsten sind:

F1
Help / Hilfe
o
Overview / Übersicht aller Folien
s
Speaker View / Referentenansicht
f
Full Screen / Vollbildmodus
b
Break, Black, Pause / Ausblenden der Präsentation
Alt-Click
In die Folie hin- oder herauszoomen

Übersicht

Die Präsentation ist zweidimensional aufgebaut. Dadurch sind in Spalten die einzelnen Abschnitte eines Kapitels und in den Reihen die Folien zu den Abschnitten.

Tippt man ein „o“ ein, bekommt man eine Übersicht über alle Folien des jeweiligen Kapitels. Das hilft sich zunächst einen Überblick zu verschaffen oder sich zu orientieren, wenn man das Gefühlt hat sich „verlaufen“ zu haben. Die Navigation erfolgt über die Pfeiltasten.

Referentenansicht

Referentenansicht

Tippt man ein „s“ ein, bekommt man ein neues Fenster, die Referentenansicht.

Indem man „Layout“ auswählt, kann man zwischen verschieden Anordnungen der Elemente auswählen.

Praxistipps zur Referentenansicht

  • Wenn man mit einem Projektor arbeitet, stellt man im Betriebssystem die Nutzung von 2 Monitoren ein: Die Referentenansicht wird dann zum Beispiel auf dem Laptop angezeigt, während die Teilnehmer die Präsentation angezeigt bekommen.
  • Bei einer Online-Präsentation, wie beispielsweise auf TREFF.darc.de präsentiert man den Browser-Tab und navigiert im „Speaker View“ Fenster.
  • Die Referentenansicht bezieht sich immer auf ein Kapitel. Am Ende des Kapitels muss sie geschlossen werden, um im neuen Kapitel eine neue Referentenansicht zu öffnen.
  • Um mit dem Mauszeiger etwas zu markieren oder den Zoom zu verwenden, muss mit der Maus auf den Bildschirm mit der Präsentation gewechselt werden.

Vollbild

Tippt man ein „f“ ein, wird die aktuelle Folie im Vollbild angezeigt. Mit „Esc“ kann man diesen wieder verlassen.

Das ist insbesondere für den Bildschirm mit der Präsentation für das Publikum praktisch.

Ausblenden

Tippt man ein „b“ ein, wird die Präsentation ausgeblendet.

Sie kann wie folgt wieder eingeblendet werden:

  • Durch klicken in das Fenster.
  • Durch nochmaliges Drücken von „b“.
  • Durch klicken der Schaltfläche „Resume presentation:
Schaltfläche für Resume Presentation

Zoom

Bei gedrückter Alt-Taste und einem Mausklick in der Präsentation wird in diesen Teil hineingezoomt. Das ist praktisch, um Details von Schaltungen hervorzuheben. Durch einen nochmaligen Mausklick zusammen mit Alt wird wieder herausgezoomt.

Das Zoomen funktioniert nur im ausgewählten Fenster. Die Referentenansicht ist hier nicht mit dem Präsenationsansicht gesynct.

Effektive Strahlungsleistung (ERP) II

Berechnung der effektiven Strahlungsleistung (ERP)

  • Nur die Energie berücksichtigen, die tatsächlich an der Antenne ankommt – Kabelverluste werden abgezogen
  • ERP wird als Produkt aus der zugeführten Leistung und dem Antennengewinn (bezogen auf einen Halbwellendipol) berechnet
AG501: Die äquivalente (effektive) Strahlungsleistung (ERP) ist ...

A: das Produkt aus der Leistung, die unmittelbar der Antenne zugeführt wird, und ihrem Gewinnfaktor in einer Richtung, bezogen auf den isotropen Strahler.

B: die durchschnittliche Leistung, die ein Sender unter normalen Betriebsbedingungen an die Antennenspeiseleitung während eines Zeitintervalls abgibt, das im Verhältnis zur Periode der tiefsten Modulationsfrequenz ausreichend lang ist.

C: die durchschnittliche Leistung, die ein Sender unter normalen Betriebsbedingungen während einer Periode der Hochfrequenzschwingung bei der höchsten Spitze der Modulationshüllkurve der Antennenspeiseleitung zuführt.

D: das Produkt aus der Leistung, die unmittelbar der Antenne zugeführt wird, und ihrem Gewinnfaktor in einer Richtung, bezogen auf den Halbwellendipol.

Berechnungshinweise für ERP

  • Verluste werden von der Sendeleistung subtrahiert, bevor der Gewinnfaktor ($G_{Antenne}$) angewendet wird
  • Der Bezug auf einen Halbwellendipol muss bei der Berechnung eingehalten werden
AG502: Nach welcher der Antworten kann die ERP (Effective Radiated Power) berechnet werden?

A: $P_{\textrm{ERP}} = (P_{\textrm{Sender}} – P_{\textrm{Verluste}}) + G_{\textrm{Antenne}}$ bezogen auf einen Halbwellendipol

B: $P_{\textrm{ERP}} = (P_{\textrm{Sender}} + P_{\textrm{Verluste}}) + G_{\textrm{Antenne}}$ bezogen auf einen isotropen Strahler

C: $P_{\textrm{ERP}} = (P_{\textrm{Sender}} \cdot P_{\textrm{Verluste}}) \cdot G_{\textrm{Antenne}}$ bezogen auf einen isotropen Strahler

D: $P_{\textrm{ERP}} = (P_{\textrm{Sender}} – P_{\textrm{Verluste}}) \cdot G_{\textrm{Antenne}}$ bezogen auf einen Halbwellendipol

ERP im Amateurfunk – Praxisbeispiel

  • Der Frequenzplan für das 630-m-Band gibt eine maximale ERP von 1 W vor
  • Ein Halbwellendipol hätte bei 630 m eine Länge von 315 m – meist nicht realisierbar, daher werden verkürzte Antennen eingesetzt
  • Verkürzte Antennen haben einen geringeren Wirkungsgrad, z. B. ein Antennengewinn von -20 dBd
  • Leistungsverhältnis: -20 dB entspricht einem Faktor von 0,01; Beispiel: 50 W · 0,01 = 0,5 W ERP

Leistungsverhältnisse in der Formelsammlung

Diese Tabelle ist in der Formelsammlung enthalten und steht während der Prüfung zur Verfügung.

Leistungsverhältnis Spannungsverhältnis
-20 dB 0,01 0,1
-10 dB 0,1 0,32
-6 dB 0,25 0,5
-3 dB 0,5 0,71
-1 dB 0,79 0,89
0 dB 1 1
1 dB 1,26 1,12
3 dB 2 1,41
6 dB 4 2
10 dB 10 3,16
20 dB 100 10
AG503: Ein Sender für das 630 m-Band mit 50 W Ausgangsleistung ist mittels eines kurzen Koaxialkabels an eine Antenne mit 20 dBd Verlust angeschlossen. Welche ERP wird von der Antenne abgestrahlt?

A: 0,5 W

B: 5,0 W

C: 2,5 W

D: 50 W

Lösungsweg

  • gegeben: $P_S = 50W$
  • gegeben: $a \approx 0W$
  • gegeben: $g_d = -20dBd$
  • gesucht: $P_{\textrm{ERP}}$

$P_{\textrm{ERP}} = P_S \cdot 10^{\frac{g_d – a}{10dB}} = 50W \cdot 10^{\frac{-20dBd – 0W}{10dB}} = 50W \cdot 10^{-2} = 0,5W$

Personenschutzabstand III

Feldwellenwiderstand und Feldstärken

  • Feldwellenwiderstand im Vakuum:
  • $Z_{F0} = \sqrt{\dfrac{\mu_0}{\varepsilon_0}}$
  • $\mu_0$ ist die magnetische Feldkonstante, $\varepsilon_0$ die elektrische Feldkonstante
  • Magnetische Feldstärke wird über $\mu_0$, magnetische Flussdichte und Magnetisierung berechnet
  • In einem Medium (z. B. Luft) gilt:
  • $Z_{F} = \sqrt{\dfrac{\mu}{\varepsilon}}$
  • Elektrische und magnetische Feldstärke hängen vom Wellenwiderstand des Mediums ab
AK102: Durch welche Größe sind Beträge der elektrischen und magnetischen Feldstärke eines elektromagnetischen Feldes im Fernfeld miteinander verknüpft?

A: Durch die Ausbreitungsbedingungen in der Ionosphäre

B: Durch den Wellenwiderstand im jeweiligen Medium

C: Durch die Aufbauhöhe der Antenne

D: Durch die Polarisationsrichtung der verwendeten Antenne

Leistung am Einspeisepunkt der Antenne

  • Antenneneingangsleistung ergibt sich aus der Sendeleistung abzüglich der Kabeldämpfung
  • Kabelverluste werden als Dämpfungsfaktor (z. B. 10 dB → 0,1) berücksichtigt
  • Formel: $P_{Ant} = D \cdot P_{Sender}$
AK104: Wie errechnen Sie die Leistung am Einspeisepunkt der Antenne (Antenneneingangsleistung) bei bekannter Senderausgangsleistung?

A: Antenneneingangsleistung und Senderausgangsleistung sind gleich, da die Kabelverluste bei Amateurfunkstationen vernachlässigbar klein sind, d. h. es gilt: $P_{\textrm{Ant}} = P_{\textrm{Sender}}$

B: Sie ermitteln die Verluste zwischen Senderausgang und Antenneneingang und berechnen aus dieser Dämpfung einen Dämpfungsfaktor$ D$; die Antenneneingangsleistung ist dann: $P_{\textrm{Ant}} = D\cdot P_{\textrm{Sender}}$

C: Die Antenneneingangsleistung ist der Spitzen-Spitzen-Wert der Senderausgangsleistung, also: $P_{\textrm{Ant}} = 2\cdot\sqrt{2\cdot P_{\textrm{Sender}}}$

D: Die Antenneneingangsleistung ist der Spitzenwert der Senderausgangsleistung, also: $P_{\textrm{Ant}} = \sqrt{2\cdot P_{\textrm{Sender}}}$

Maximale Sendeleistung gemäß BEMFV

  • Sicherheitsabstand muss im Fernfeld liegen:
  • $d > \dfrac{\lambda}{2\pi}$
  • (hier: 5 m ist deutlich größer als der Mindestabstand)
  • Berechnung der Antenneneingangsleistung:
  • $P_A = \dfrac{28^2 \cdot 5^2}{30\Omega\cdot 6,56} \approx 99,59\,\text{W}$
  • Die Sendeleistung sollte auf ca. 100 W begrenzt werden
  • Einheitengleichung bestätigt: $W = V \cdot A$
AK107: Sie betreiben eine Amateurfunkstelle auf dem 2 m-Band im Modulationsverfahren FM mit einer Rundstrahlantenne mit 6 dB Gewinn bezogen auf einen Dipol. Wie hoch darf die maximale Ausgangsleistung Ihres Senders unter Vernachlässigung der Kabeldämpfung sein, wenn der Grenzwert für den Personenschutz 28 Volt/m und der zur Verfügung stehende Sicherheitsabstand 5 m beträgt?

A: ca. 160 W

B: ca. 75 W

C: ca. 100 W

D: ca. 265 W

Lösungsweg

  • gegeben: $g_d = 6dBd$
  • gegeben: $E = 28\frac{V}{m}$

$\begin{aligned}E &= \frac{\sqrt{30Ω \cdot P_{EIRP}}}{d}\\ \Rightarrow P_{EIRP} &= \frac{(E \cdot d)^2}{30Ω}\\ &= \frac{(28\frac{V}{m} \cdot 5m)^2}{30Ω}\\ &= 653W\end{aligned}$

AK113: Eine Yagi-Uda-Antenne mit 12,15 dBi Antennengewinn wird mit 250 W Sendeleistung im 2 m-Band direkt gespeist. Welche elektrische Feldstärke ergibt sich bei Freiraumausbreitung in 30 m Entfernung in etwa?

A: 9,1 V/m

B: 10,1 V/m

C: 11,7 V/m

D: 15,0 V/m

Lösungsweg

  • gegeben: $g_i = 12,15dBi$
  • gegeben: $P_A = 250W$

$\begin{aligned}G_i &= 10^{\frac{g_i}{10dB}}\\ &= 10^{\frac{12,15dBi}{10dB}}\\ &= 16,4\end{aligned}$

AK114: Eine vertikale Dipol-Antenne wird mit 10 W Sendeleistung im 70 cm-Band direkt gespeist. Welche elektrische Feldstärke ergibt sich bei Freiraumausbreitung in 10 m Entfernung in etwa?

A: 1,7 V/m

B: 0,4 V/m

C: 2,2 V/m

D: 8,9 V/m

Lösungsweg

  • gegeben: $P_{ERP} = 100W$
  • gegeben: $d = 100m$
  • gesucht: $E$

$\begin{aligned}P_{EIRP} &= P_{ERP} \cdot 1,64\\ &= 100W \cdot 1,64\\ &= 164W\end{aligned}$

AK115: Eine Amateurfunkstelle sendet in FM mit einer äquivalenten Strahlungsleistung (ERP) von 100 W. Wie groß ist die Feldstärke im freien Raum in einer Entfernung von 100 m?

A: 0,7 V/m

B: 0,5 V/m

C: 0,55 V/m

D: 0,43 V/m

Lösungsweg

  • gegeben: $P_{ERP} = 100W$
  • gegeben: $d = 100m$
  • gesucht: $E$

$\begin{aligned}P_{EIRP} &= P_{ERP} \cdot 1,64\\ &= 100W \cdot 1,64\\ &= 164W\end{aligned}$

Näherungsformel II

Sicherheitsabstand: Fernfeldberechnung (ohne Kabeldämpfung)

  • Bei ortsfesten Amateurfunkanlagen wird der Sicherheitsabstand mittels Fernfeldformel ermittelt

$d=\dfrac{\sqrt{30\,\Omega\cdot P_A\cdot G_i}}{E}$

Zusatzinformation zu Modulationsverfahren in der Sicherheitsabstandberechnung

  • Bei der Anzeige einer ortsfesten Amateurfunkanlage (nach § 9, BEMFV) muss der Umrechnungsfaktor \(\textrm{Faktor}_\textrm{FmodPers}\) eingetragen werden
  • Dieser Faktor wandelt die angegebene Spitzenleistung (PEP) in die mittlere Leistung um, welche in der Fernfeldformel zur Berechnung des Sicherheitsabstands verwendet wird
  • RTTY und FM (wie die meisten Modulationsverfahren) haben hierbei den Faktor 1
AK106: Sie möchten den Personenschutz-Sicherheitsabstand für die Antenne Ihrer Amateurfunkstelle für das 10 m-Band und das Übertragungsverfahren RTTY berechnen. Der Grenzwert im Fall des Personenschutzes beträgt 28 V/m. Sie betreiben einen Dipol, der von einem Sender mit einer Leistung von 100 W über ein Koaxialkabel gespeist wird. Die Kabeldämpfung sei vernachlässigbar. Wie groß muss der Sicherheitsabstand sein?

A: 1,96 m

B: 13,7 m

C: 5,01 m

D: 2,50 m

Lösungsweg

  • gegeben: $E = 28\frac{V}{m}$
  • gegeben: $P_S = P_A = 100W$

$\begin{aligned}E &= \frac{\sqrt{30Ω \cdot P_A \cdot G_i}}{d}\\ \Rightarrow d &= \frac{\sqrt{30Ω \cdot P_A \cdot G_i}}{E}\\ &= \frac{\sqrt{30Ω \cdot 100W \cdot 1,64}}{28\frac{V}{m}}\\ &= 2,5m\end{aligned}$

Sicherheitsabstand: Berücksichtigung der Kabeldämpfung

  • Zuerst wird die effektive isotrope Strahlungsleistung (ERIP) berechnet

$P_\text{EIRP} = P_S\cdot10^{\frac{g_d – a + 2,15}{10}}$

AK108: Sie möchten den Personenschutz-Sicherheitsabstand für die Antenne Ihrer Amateurfunkstelle für das 20 m-Band und das Übertragungsverfahren RTTY berechnen. Der Grenzwert im Fall des Personenschutzes beträgt 28 V/m. Sie betreiben einen Dipol, der von einem Sender mit einer Leistung von 300 W über ein Koaxialkabel gespeist wird. Die Kabeldämpfung beträgt 0,5 dB. Wie groß ist der Sicherheitsabstand?

A: 4,10 m

B: 2,39 m

C: 3,20 m

D: 4,97 m

Lösungsweg

  • gegeben: $E = 28\frac{V}{m}$
  • gegeben: $P_S = 300W$
  • gegeben: $a = 0,5dB$

$\begin{aligned}P_{EIRP} &= P_S \cdot 10^{\frac{g_d -a + 2,15dB}{10dB}}\\ &= 300W \cdot 10^{\frac{0dBd – 0,5dB + 2,15dB}{10dB}}\\ &= 438,7W\end{aligned}$

AK109: Sie möchten den Personenschutz-Sicherheitsabstand für die Antenne Ihrer Amateurfunkstelle für das 20 m-Band und das Übertragungsverfahren RTTY berechnen. Der Grenzwert im Fall des Personenschutzes beträgt 28 V/m. Sie betreiben einen Dipol, der von einem Sender mit einer Leistung von 700 W über ein Koaxialkabel gespeist wird. Die Kabeldämpfung beträgt 0,5 dB. Wie groß ist der Sicherheitsabstand?

A: 4,87 m

B: 6,26 m

C: 5,62 m

D: 7,36 m

Lösungsweg

  • gegeben: $E = 28\frac{V}{m}$
  • gegeben: $P_S = 700W$
  • gegeben: $a = 0,5dB$

$\begin{aligned}P_{EIRP} &= P_S \cdot 10^{\frac{g_d -a + 2,15dB}{10dB}}\\ &= 700W \cdot 10^{\frac{0dBd – 0,5dB + 2,15dB}{10dB}}\\ &= 1023,5W\end{aligned}$

AK110: Sie möchten den Personenschutz-Sicherheitsabstand für die Antenne Ihrer Amateurfunkstelle in Hauptstrahlrichtung für das 2 m-Band und die Modulationsverfahren FM berechnen. Der Grenzwert im Fall des Personenschutzes beträgt 28 V/m. Sie betreiben eine Yagi-Uda-Antenne mit einem Gewinn von $11,5 $dBd. Die Antenne wird von einem Sender mit einer Leistung von 75 W über ein Koaxialkabel gespeist. Die Kabeldämpfung beträgt 1,5 dB. Wie groß muss der Sicherheitsabstand sein?

A: 6,86 m

B: 5,35 m

C: 2,17 m

D: 22,09 m

Lösungsweg

  • gegeben: $E = 28\frac{V}{m}$
  • gegeben: $P_S = 75W$
  • gegeben: $a = 1,5dB$

$\begin{aligned}P_{EIRP} &= P_S \cdot 10^{\frac{g_d -a + 2,15dB}{10dB}}\\ &= 75W \cdot 10^{\frac{11,5dBd – 1,5dB + 2,15dB}{10dB}}\\ &= 1230,4W\end{aligned}$

AK111: Sie möchten den Personenschutz-Sicherheitsabstand für die Antenne Ihrer Amateurfunkstelle für das 2 m-Band und das Modulationsverfahren FM berechnen. Der Grenzwert im Fall des Personenschutzes beträgt 28 V/m. Sie betreiben eine Yagi-Uda-Antenne mit einem Gewinn von 10,5 dBd. Die Antenne wird von einem Sender mit einer Leistung von 100 W über ein Koaxialkabel gespeist. Die Kabeldämpfung beträgt 1,5 dB. Wie groß ist der Sicherheitsabstand?

A: 8,4 m

B: 7,1 m

C: 5,6 m

D: 6,6 m

Lösungsweg

  • gegeben: $E = 28\frac{V}{m}$
  • gegeben: $P_S = 100W$
  • gegeben: $a = 1,5dB$

$\begin{aligned}P_{EIRP} &= P_S \cdot 10^{\frac{g_d -a + 2,15dB}{10dB}}\\ &= 100W \cdot 10^{\frac{10,5dBd – 1,5dB + 2,15dB}{10dB}}\\ &= 1303,2W\end{aligned}$

AK112: Sie möchten den Personenschutz-Sicherheitsabstand für das 13 cm-Band und das Modulationsverfahren FM berechnen. Der Grenzwert im Fall des Personenschutzes beträgt 61 V/m. Sie betreiben einen Parabolspiegel mit einem Gewinn von 18 dBd. Die Antenne wird von einem Sender mit einer Leistung von 40 W über ein PE-Schaum-Massivschirm-Kabel mit einer Dämpfung von 2 dB gespeist. Wie groß muss der Personenschutz-Sicherheitsabstand in Hauptstrahlrichtung sein?

A: 14,5 m

B: 4,6 m

C: 3,6 m

D: 5,8 m

Lösungsweg

  • gegeben: $E = 61\frac{V}{m}$
  • gegeben: $P_S = 40W$
  • gegeben: $a = 2dB$

$\begin{aligned}P_{EIRP} &= P_S \cdot 10^{\frac{g_d -a + 2,15dB}{10dB}}\\ &= 40W \cdot 10^{\frac{18dBd – 2dB + 2,15dB}{10dB}}\\ &= 2612,5W\end{aligned}$

Nahfeld

Nahfeld und seine Unterteilung

  • Das Nahfeld gliedert sich in das reaktive und das strahlende Nahfeld
  • In den meisten Fällen kann das strahlende Nahfeld wie das Fernfeld behandelt werden

Reaktives Nahfeld

  • Im reaktiven Nahfeld besteht keine konstante Phasenbeziehung zwischen elektrischer und magnetischer Feldstärke
AK101: Warum ist im Nahfeld einer Strahlungsquelle keine einfache Umrechnung zwischen den Feldgrößen E und H und damit auch keine vereinfachte Berechnung des Schutzabstandes möglich?

A: Weil die elektrische und die magnetische Feldstärke im Nahfeld immer senkrecht aufeinander stehen und eine Phasendifferenz von 90° aufweisen.

B: Weil die elektrische und die magnetische Feldstärke im Nahfeld keine konstante Phasenbeziehung zueinander aufweisen.

C: Weil die elektrische und die magnetische Feldstärke im Nahfeld nicht senkrecht zur Ausbreitungsrichtung stehen und auf Grund des Einflusses der Erdoberfläche eine Phasendifferenz von größer 180° aufweisen.

D: Weil die elektrische und die magnetische Feldstärke im Nahfeld nicht exakt senkrecht aufeinander stehen und sich durch die nicht ideale Leitfähigkeit des Erdbodens am Sendeort der Feldwellenwiderstand des freien Raumes verändert.

Fernfeld und konstante Phasenbeziehung

  • Eine konstante Phasenbeziehung zwischen elektrischer und magnetischer Feldstärke entsteht erst im Fernfeld
  • Das eigentliche Fernfeld beginnt erst bei $4\cdot\lambda$
  • Wird die Fernfeld-Näherungsformel im strahlenden Nahfeld verwendet, ergibt sich eine höhere, konservative Feldstärke
  • Dies gilt nicht für magnetische und sehr kurze Antennen

Übergang vom reaktiven Nahfeld zum strahlenden Nahfeld

  • Der Übergang ist abhängig von der Wellenlänge
  • Erfüllte Bedingung: $d > \frac{\lambda}{2\pi}$
  • Beispiel: Bei $\lambda = 20\,\text{m}$ liegt der Übergang bei ca. $d \approx 3,18\,\text{m}$

Personenschutzabstände im Fernfeld

  • Im Fernfeld kann eine Näherungsformel zur Berechnung von Personenschutzabständen angewendet werden
  • Formel: $d = \dfrac{\sqrt{30\,\Omega\cdot P_{\textrm{EIRP}}}}{E}$
  • Gilt für die meisten Antennenformen, wenn $d > \frac{\lambda}{2\pi}$ erfüllt ist
  • Bei kleinen Antennen oder Sicherheitsabständen im Nahfeld ist die Formel nicht anwendbar
AK103: In welchem Fall hat die folgende Formel zur Berechnung des Sicherheitsabstandes Gültigkeit und was sollten Sie tun, wenn die Gültigkeit nicht mehr sichergestellt ist? $d = \frac{\sqrt{30 Ω\cdot P_{\textrm{EIRP}}}}{E}$

A: Die Formel gilt nur für Abstände $d > \frac{\lambda}{2\cdotπ}$ bei horizontal polarisierten Antennen. Bei kleineren Abständen und immer bei vertikal polarisierten Antennen muss der Sicherheitsabstand durch zum Beispiel Feldstärkemessungen oder Nahfeldberechnungen (Simulationen) ermittelt werden.

B: Die Formel gilt nur für Abstände $d > \frac{\lambda}{2\cdotπ}$ bei vertikal polarisierten Antennen. Bei kleineren Abständen und immer bei horizontal polarisierten Antennen muss der Sicherheitsabstand durch zum Beispiel Feldstärkemessungen oder Nahfeldberechnungen (Simulationen) ermittelt werden.

C: Die Formel gilt nur für Abstände $d > \frac{\lambda}{2\cdotπ}$ bei den meisten Antennenformen (z. B. Dipol-Antennen). Für Antennen, die z. B. geometrisch klein im Verhältnis zur Wellenlänge sind und/oder in kürzerem Abstand zur Antenne muss der Sicherheitsabstand zum Beispiel durch Feldstärkemessungen oder Nahfeldberechnungen (Simulationen) ermittelt werden.

D: Im Bereich von Amateurfunkstellen ist der Unterschied zwischen Nah- und Fernfeld so gering, dass obige Formel, die eigentlich nur im Fernfeld gilt, trotzdem für alle Raumbereiche verwendet werden kann.

Fernfeld

Definition des Fernfelds

  • Im Fernfeld stehen die Vektoren der elektrischen Feldstärke (E), der magnetischen Feldstärke (H) und der Ausbreitungsrichtung senkrecht aufeinander
  • Es gibt keine Phasendifferenzen zwischen E und H
  • Der Feldwellenwiderstand entspricht dem des freien Raums

Grenze zwischen Nahfeld und Fernfeld

  • Die Grenze ist primär abhängig von der Wellenlänge
  • Bei Drahtantennen (z. B. Dipole) bildet sich das Fernfeld typischerweise ab einem Abstand von etwa $4\cdot\lambda$
  • Übergangsbedingung im Nahfeld: $d > \frac{\lambda}{2\pi}$; bei $\lambda = 20\,\text{m}$ ca. $d \approx 3,18\,\text{m}$

Unterteilung des Nahfelds

  • Das Nahfeld teilt sich in das reaktive und das strahlende Nahfeld
  • Im reaktiven Nahfeld weisen elektrische und magnetische Feldstärke keine konstante Phasenbeziehung auf
  • Im strahlenden Nahfeld kann oft die Fernfeld-Näherungsformel verwendet werden – sie liefert konservative, tendenziell höhere Werte
  • Für magnetische Antennen oder geometrisch sehr kleine Antennen sind alternative Berechnungsverfahren erforderlich

Anwendung der Fernfeld-Näherungsformel

  • Die Näherungsformel $d = \dfrac{\sqrt{30\,\Omega\cdot P_{\textrm{EIRP}}}}{E}$ gilt für die meisten Antennenformen
  • Sie wird angewendet, wenn der berechnete Sicherheitsabstand im strahlenden Nahfeld oder im Fernfeld liegt
  • Die Formel erspart aufwendige Messungen oder Simulationen zur Ermittlung der Personenschutzabstände

Bewertungsverfahren nach BEMFV

Abbildung 227: In diesem Dokument sind die Bewertungsverfahren beschrieben.

Personenschutz bei Richtantennen

Winkeldämpfung bei Richtantennen

Abbildung 228: In einem Winkel von 40° unterhalb der Achse der Hauptstrahlungskeule ist die Strahlungsleistung 6 dB geringer als bei dem Winkel 0°.
  • Wird nur ein Viertel der maximalen Strahlungsleistung angesetzt, so reduziert sich der Sicherheitsabstand um den Faktor $ \sqrt{1/4}=1/2 $
  • Formel: $ E=\dfrac{\sqrt{30\,\Omega\cdot P_\textrm{EIRP}}}{d} $ umgestellt zu $ d=\dfrac{\sqrt{30\,\Omega\cdot P_\textrm{EIRP}}}{E} $
  • Beispiel: Ein Sicherheitsabstand von 20 m verringert sich auf 10 m bei 1/4 der Strahlungsleistung
AK105: An der Spitze Ihres Antennenmastes befindet sich eine Yagi-Uda-Antenne, deren Sicherheitsabstand in Hauptstrahlrichtung 20 m beträgt. Schräg unterhalb dieser Antenne befindet sich ein nicht kontrollierbarer Bereich. Sie ermitteln einen kritischen Winkel von 40°. Das vertikale Strahlungsdiagramm der Antenne weist bei diesem Winkel eine Dämpfung von 6 dB auf. Auf welchen Wert verringert sich dann rechnerisch der Sicherheitsabstand bei 40°?

A: Er verringert sich auf 3,33 m.

B: Er verringert sich auf 5,02 m.

C: Er verringert sich nicht.

D: Er verringert sich auf 10 m.

Lösungsweg

  • Bei Sicherheitsabständen ist die dort befindliche elektrische Feldstärke $E$ in $\frac{U}{m}$ entscheidend.
  • An der zweiten Position liegt eine um 6dB geringere Spannung vor, also die halbe Spannung
  • Dadurch kann der Sicherheitsabstand um die Hälfte von 20m auf 10m verringert werden

Fragen?

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