Personenschutzabstand

Navigationshilfe

Diese Navigationshilfe zeigt die ersten Schritte zur Verwendung der Präsention. 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 folgte 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. Durh 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.

Äquivalente isotrope Strahlungsleistung (EIRP) II

  • Bei der Berechnung nur die Energie berücksichtigen, die an der Antenne ankommt
  • Verluste $a$ durch Kabel, Stecker oder andere Bauteile abziehen
  • Erst dann mit dem Gewinnfaktor multiplizieren
  • Es folgen diverse allgemeine Formeln für ERP und EIRP

ERP

Aus Klasse N bekannt:

$P_{\mathrm{ERP}} = (P_{\mathrm{Sender}} – P_{\mathrm{Verluste}}) \cdot G_{\mathrm{Antenne}}$

Bei der Rechnung mit dB zu verwenden:

$P_{\mathrm{ERP}} = P_{\mathrm{Sender}} – a + g_d$

Aus der Formelsammlung mit Umwandlung von dB in Leistungsfaktor:

$P_{\mathrm{ERP}} = P_{\mathrm{Sender}} \cdot 10^{\frac{g_d – a}{10\mathrm{dB}}}$

EIRP

Umrechnung ERP zu EIRP:

$P_{\mathrm{EIRP}} = P_{\mathrm{ERP}} + 2,15 \mathrm{dB}$

Aus der Formelsammlung mit Umwandlung von dB in Leistungsfaktor:

$P_{\mathrm{EIRP}} = P_{\mathrm{Sender}} \cdot 10^{\frac{g_d – a + 2,15\mathrm{dB}}{10\mathrm{dB}}}$

Wenn der Gewinn in dBi angegeben ist:

$P_{\mathrm{EIRP}} = P_{\mathrm{Sender}} \cdot 10^{\frac{g_i – a}{10\mathrm{dB}}}$

EG501: Die äquivalente isotrope Strahlungsleistung (EIRP) ist ...

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

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

C: die durchschnittliche Leistung bei der höchsten Spitze der Modulationshüllkurve, die der Antenne zugeführt wird, und ihrem Gewinn in einer Richtung, bezogen auf den isotropen Strahler.

D: die durchschnittliche Leistung bei der höchsten Spitze der Modulationshüllkurve, die der Antenne zugeführt wird, und ihrem Gewinn in einer Richtung, bezogen auf den Dipol.

EG502: Nach welcher der Antworten kann die EIRP berechnet werden?

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

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

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

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

Ortsfeste Amateurfunkanlage

Eine ortsfeste Amateurfunkanlage ist nach § 9 BEMFV bei der BNetzA anzuzeigen, wenn eine Strahlungsleistung von 10 W EIRP überschritten wird.

EG503: Ein HF-Verstärker für 5,7 GHz speist eine Ausgangsleistung von 250 mW ohne Leitungsverluste direkt in einen Parabolspiegel mit einem Gewinn von 26 dBi ein. Wie hoch ist die äquivalente Strahlungsleistung (EIRP)?

A: 3,4 W

B: 61 W

C: 6,5 W

D: 100 W

Lösungsweg

  • gegeben: $P_{\mathrm{Sender}} = 250mW$
  • gegeben: $g_i = 26\mathrm{dB}$
  • gegeben: $a = 0$
  • gesucht: $P_{\mathrm{EIRP}}$

$$\begin{equation}\begin{split} \nonumber P_{\mathrm{EIRP}} &= P_{\mathrm{Sender}} \cdot 10^{\frac{g_i – a}{10\mathrm{dB}}}\\ &= 250mW \cdot 10^{\frac{26\mathrm{dB}}{10\mathrm{dB}}}\\ &= 250mW \cdot 398\\ &\approx 100W \end{split}\end{equation}$$

EG504: Ein HF-Verstärker für 10,4 GHz speist eine Ausgangsleistung von 5 W direkt in einen Parabolspiegel mit einem Gewinn von 36 dBi ein. Wie hoch ist die äquivalente Strahlungsleistung (EIRP)?

A: 180 W

B: 110 W

C: 20000 W

D: 12195 W

EG511: Sie möchten für Ihre Sendeanlage keine Anzeige einer ortsfesten Amateurfunkanlage nach § 9 BEMFV abgeben. Wie hoch darf die Sendeleistung für ihre Vertikalantenne mit 5,15 dBi Gewinn ohne Berücksichtigung der Kabelverluste maximal sein, damit die Strahlungsleistung von 10 W EIRP nicht überschritten wird?

A: 2 W

B: 10 W

C: 5 W

D: 3 W

Lösungsweg

  • gegeben: $P_{\mathrm{EIRP}} = 10W$
  • gegeben: $g_i = 5,15\mathrm{dB}$
  • gegeben: $a = 0$
  • gesucht: $P_{\mathrm{Sender}}$

$$\begin{equation}\begin{split} \nonumber P_{\mathrm{EIRP}} &= P_{\mathrm{Sender}} \cdot 10^{\frac{g_i – a}{10\mathrm{dB}}}\\ \Rightarrow P_{\mathrm{Sender}} &= \dfrac{P_{\mathrm{EIRP}}}{10^{\frac{g_i – a}{10\mathrm{dB}}}}\\ &= \dfrac{10W}{10^{\frac{5,15\mathrm{dB}}{10\mathrm{dB}}}}\\ &\approx \frac{10W}{3,27} \approx 3W \end{split}\end{equation}$$

EG505: An einen Sender mit 100 W Ausgangsleistung ist eine Antenne mit einem Gewinn von 11 dBi angeschlossen. Die Dämpfung des Kabels beträgt 1 dB. Wie hoch ist die äquivalente Strahlungsleistung (EIRP)?

A: 100 W

B: 164 W

C: 1000 W

D: 1640 W

EG507: An einen Sender mit 100 W Ausgangsleistung ist eine Dipol-Antenne angeschlossen. Die Dämpfung des Kabels beträgt 10 dB. Wie hoch ist die äquivalente isotrope Strahlungsleistung (EIRP)?

A: 10 W

B: 16,4 W

C: 164 W

D: 90 W

EG506: Ein Sender mit 75 W Ausgangsleistung ist über eine Antennenleitung, die 2,15 dB (Faktor $1,64$) Kabelverluste hat, an eine Dipol-Antenne angeschlossen. Welche EIRP wird von der Antenne maximal abgestrahlt?

A: 60,6 W

B: 123 W

C: 75 W

D: 45,7 W

  • Ist der Antennengewinn bezogen auf den Dipol angegeben, müssen wir den Gewinn des Dipols noch zusätzlich berücksichtigen, wenn nach der EIRP gefragt ist.
EG508: Ein Sender mit 5 W Ausgangsleistung ist über eine Antennenleitung, die 2 dB Kabelverluste hat, an eine Richtantenne mit 5 dB Gewinn (auf den Dipol bezogen) angeschlossen. Welche EIRP wird von der Antenne abgestrahlt?

A: 8,2 W

B: 16,4 W

C: 41,2 W

D: 9,98 W

Lösungsweg

  • gegeben: $P_{\mathrm{Sender}} = 5W$
  • gegeben: $g_d = 5\mathrm{dB}$
  • gegeben: $a = 2\mathrm{dB}$
  • gesucht: $P_{\mathrm{EIRP}}$

$$\begin{equation}\begin{split} \nonumber P_{\mathrm{EIRP}} &= P_{\mathrm{Sender}} \cdot 10^{\frac{g_d – a + 2,15\mathrm{dB}}{10\mathrm{dB}}}\\ &= 5W \cdot 10^{\frac{5\mathrm{dB} – 2\mathrm{dB} + 2,15\mathrm{dB}}{10\mathrm{dB}}}\\ &= 5W \cdot 3,27\\ &\approx 16,4W \end{split}\end{equation}$$

EG509: Ein Sender mit 0,6 W Ausgangsleistung ist über eine Antennenleitung, die 1 dB Kabelverluste hat, an eine Richtantenne mit 11 dB Gewinn (auf Dipol bezogen) angeschlossen. Welche EIRP wird von der Antenne maximal abgestrahlt?

A: 7,8 W

B: 12,7 W

C: 9,8 W

D: 6,0 W

EG510: Ein Sender mit 8,5 W Ausgangsleistung ist über eine Antennenleitung, die 1,5 dB Kabelverluste hat, an eine Antenne mit 0 dB Gewinn (auf den Dipol bezogen) angeschlossen. Welche EIRP wird von der Antenne abgestrahlt?

A: 12,0 W

B: 9,9 W

C: 6,0 W

D: 19,7 W

Effektive Strahlungsleistung (ERP) II

AG501: Die äquivalente (effektive) Strahlungsleistung (ERP) ist ...

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

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

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

AG502: Nach welcher der Antworten kann die ERP (Effective Radiated Power) berechnet werden?

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

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

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

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

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: 50 W

C: 2,5 W

D: 5,0 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 II

Personenschutzgrenzwerte

  • Müssen ab einer EIRP von 10 W nachgewiesen werden
  • Trotz kleiner Leistung kann es einen hohen Antennengewinn geben
  • Dann besteht eine Pflicht zur Nachweisführung
EK104: Muss ein Funkamateur als Betreiber einer ortsfesten Amateurfunkstelle bei FM-Telefonie und einer Sendeleistung von 6 W an einer 15-Element-Yagi-Uda-Antenne mit 13 dBd Gewinn im 2 m-Band die Einhaltung der Personenschutzgrenzwerte nachweisen?

A: Ja, für ortsfeste Amateurfunkstellen ist die Einhaltung der Personenschutzgrenzwerte in jedem Fall nachzuweisen.

B: Nein, der Schutz von Personen in elektromagnetischen Feldern ist durch den Funkamateur erst bei einer Strahlungsleistung von mehr als 10 W EIRP sicherzustellen.

C: Ja, er ist in diesem Fall verpflichtet die Einhaltung der Personenschutzgrenzwerte nachzuweisen.

D: Nein, bei FM-Telefonie und Sendezeiten unter 6 Minuten in der Stunde kann der Schutz von Personen in elektromagnetischen Feldern durch den Funkamateur vernachlässigt werden.

Sicherheitsabstand

  • Bewertungsverfahren nach BEMFV (Verordnung über das Nachweisverfahren zur Begrenzung elektromagnetischer Felder)
  • Fernfeldberechnung ist für das Fernfeld möglich
  • Fernfeld bildet sich bei Dipolen in einem Abstand von etwa bei 4λ aus
  • Bei Berechnung mit der Fernfeldnäherung gilt der Sicherheitsabstand von jedem Punkt der Antenne
EK107: Sie errechnen einen Sicherheitsabstand für Ihre Antenne. Von welchem Punkt aus muss dieser Sicherheitsabstand eingehalten werden, wenn Sie bei der Berechnung die Fernfeldnäherung verwendet haben? Er muss eingehalten werden ...

A: von jedem Punkt der Antenne.

B: von der Mitte der Antenne, d. h. dort, wo sie am Mast befestigt ist.

C: vom Einspeisepunkt der Antenne.

D: vom untersten Punkt der Antenne.

Personenschutzabstand III

AK102: Durch welche Größe sind Beträge der elektrischen und magnetischen Feldstärke eines elektromagnetischen Feldes im Fernfeld miteinander verknüpft?

A: Durch die Aufbauhöhe der Antenne

B: Durch die Polarisationsrichtung der verwendeten Antenne

C: Durch den Wellenwiderstand im jeweiligen Medium

D: Durch die Ausbreitungsbedingungen in der Ionosphäre

AK104: Wie errechnen Sie die Leistung am Einspeisepunkt der Antenne (Antenneneingangsleistung) bei bekannter Senderausgangsleistung?

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

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

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

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

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: 0,43 V/m

B: 0,55 V/m

C: 0,5 V/m

D: 0,7 V/m

Lösungsweg

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

$P_{EIRP} = P_{ERP} \cdot 1,64 = 100W \cdot 1,64 = 164W$

$E = \frac{\sqrt{30Ω \cdot P_{EIRP}}}{d} = \frac{\sqrt{30Ω \cdot 164W}}{100m} = 0,7\frac{V}{m}$

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: 2,2 V/m

B: 1,7 V/m

C: 8,9 V/m

D: 0,4 V/m

Lösungsweg

  • gegeben: $P_{ERP} = 10W$
  • gegeben: $d = 10m$
  • gesucht: $E$

$P_{EIRP} = P_{ERP} \cdot 1,64 = 10W \cdot 1,64 = 16,4W$

$E = \frac{\sqrt{30Ω \cdot P_{EIRP}}}{d} = \frac{\sqrt{30Ω \cdot 16,4W}}{10m} = 2,2\frac{V}{m}$

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: 15,0 V/m

B: 9,1 V/m

C: 10,1 V/m

D: 11,7 V/m

Lösungsweg

  • gegeben: $g_i = 12,15dBi$
  • gegeben: $P_A = 250W$
  • gegeben: $d = 30m$
  • gesucht: $E$

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

$E = \frac{\sqrt{30Ω \cdot P_A \cdot G_i}}{d} = \frac{\sqrt{30Ω \cdot 250W \cdot 16,4}}{30m} = \frac{350V}{30m} \approx 11,7\frac{V}{m}$

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. 265 W

B: ca. 160 W

C: ca. 100 W

D: ca. 75 W

Lösungsweg

  • gegeben: $g_d = 6dBd$
  • gegeben: $E = 28\frac{V}{m}$
  • gegeben: $d = 5m$
  • gesucht: $P_S$

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

$P_{EIRP} = P_S \cdot 10^{\frac{g_d – a + 2,15dB}{10dB}} \Rightarrow P_S = \frac{P_{EIRP}}{10^{\frac{g_d – a + 2,15dB}{10dB}}} = \frac{653W}{10^{\frac{6dBd – 0 + 2,15dB}{10dB}}} = \frac{653W}{6,53} \approx 100W$

Frequenzabhängigkeit des Personenschutzabstands

  • Der menschliche Körper kann hochfrequente Strahlung absorbieren
  • Die Strahlung wird dabei in Wärme umgewandelt
  • Thermoregulation des Körpers schafft begrenzt einen Ausgleich

Eindringtiefe der Strahlung:

  • MHz ca. 10 bis 30 cm
  • GHz wenige cm
  • >10 GHz ca. < 1 mm
EK101: Die Feldstärkegrenzwerte für den Schutz von Personen in elektromagnetischen Feldern sind von der Frequenz abhängig, weil ...

A: die Fähigkeit des Körpers, hochfrequente Strahlung zu absorbieren, frequenzabhängig ist.

B: niederfrequente elektromagnetische Felder energiereicher sind als hochfrequente.

C: die spezifische Absorptionsrate bei einigen Frequenzen nicht messbar ist.

D: auf den Amateurfunkbändern unterschiedlich hohe Sendeleistungen zugelassen sind.

Zeitbezug beim Personenschutzabstand

Zeitbezug

  • In der „26. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes“ wird ein zeitlicher Bezug zur Einhaltung der Feldstärke-Gernzwerte hinzugefügt
  • Es muss nach drei Fällen für Grenzwerte unterschieden werden

6-Minuten-Intervalle

  • Da nicht ständig gesendet wird, Verwendung des quadratischen Mittels der Feldstärke (V/m) über 6 Minuten
  • Grenzwerte sind frequenzabhängig
  • z.B. 28 V/m bei 14 MHz
  • Berechnung erfolgt mit Näherungsformel (im nächsten Abschnitt)

Momentaner Spitzenwert

  • Maximaler momentaner Spitzenwert
  • Elektrische Feldstärke in kV/m
  • Grenzwerte sind frequenzabhängig
  • z.B. 5 kV/m bei 14 MHz

Gepulste Felder

  • Schnelles Ein- und Ausschalten
  • Als Faktor für den momentanen Spitzenwert oder das 6-Minuten-Intervall
  • Grenzwerte sind frequenzabhängig
  • z.B. 32-fache des 6-Minuten-Intervalls bei 14 MHz
EK102: Mit welchem zeitlichen Bezug ist die Feldstärke für die Einhaltung der Grenzwerte der 26. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über elektromagnetische Felder – 26. BImSchV) zu betrachten?

A: Tagsüber maximale Momentanwerte und in den Nachtstunden zwischen Einbruch der Dunkelheit und Sonnenaufgang quadratisch gemittelt über 3 Minuten

B: Quadratisch gemittelt über 6 Minuten für Grenzwerte nach Anhang 1b, als kurzfristiger Effektivwert für Grenzwerte nach Anhang 1a und als momentaner Spitzenwert für Grenzwerte nach Anhang 3

C: Tagsüber maximale Momentanwerte und in den Nachtstunden zwischen Einbruch der Dunkelheit und Sonnenaufgang quadratisch gemittelt über 6 Minuten

D: Quadratisch gemittelt über 3 Minuten für Grenzwerte nach Anhang 1b, als kurzfristiger Effektivwert für Grenzwerte nach Anhang 1a und als momentaner Spitzenwert für Grenzwerte nach Anhang 3

Körperhilfen

  • Aktive Körperhilfen (z.B. Herzschrittmacher) dürfen nicht in elektrische Felder gebracht werden, deren Stärke die Grenzwerte der aktiven Körperhilfe überschreiten
  • Der Genzwert ist hier immer der maximale Momentanwert
EK103: Zum Schutz von Personen in elektromagnetischen Feldern sind in bestimmten Fällen auch Grenzwerte für aktive Körperhilfen einzuhalten. Mit welchem zeitlichen Bezug ist die Feldstärke hierbei zu betrachten?

A: Quadratisch gemittelt über 3 Minuten

B: Als minimaler Momentanwert

C: Als maximaler Momentanwert

D: Quadratisch gemittelt über 6 Minuten

Näherungsformel I

Näherungsformel für Feldstärke

  • Berechnung der elektrischen Feldstärke
  • Im Abstand zu einem Strahler
  • Bei gegebener Leistung und Gewinn
  • Gilt nur im Freiraum
    ($d > \frac{\lambda}{2\pi}$)

Näherungsformel für Abstand

  • Bei gegebener Feldstärke
  • Umstellen nach $d$
EK108: Sie möchten den Personenschutz-Sicherheitsabstand für die Antenne Ihrer Amateurfunkstelle für das 10 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 $7,5 $dBd. Die Antenne wird von einem Sender mit einer Leistung von 100 W über ein langes Koaxialkabel gespeist. Die Kabeldämpfung beträgt 1,5 dB. Wie groß muss der Sicherheitsabstand sein?

A: 20,7 m

B: 3,9 m

C: 5,0 m

D: 2,5 m

Lösungsweg

  • gegeben: $E = 28\frac{V}{m}$
  • gegeben: $g_d = 7,5dBd$
  • gegeben: $P_S = 100W$

$$\begin{equation}\begin{split} \nonumber P_{\textrm{EIRP}} &= P_S \cdot 10^{\frac{g_d – a + 2,15dB}{10dB}}\\ &= 100W \cdot 10^{\frac{7,5dB – 1,5dB + 2,15dB}{10dB}}\\ &\approx 100W \cdot 6,5\\ &= 650W \end{split}\end{equation}$$

Bonusfrage

Liegen die errechneten 5m nicht im Nahfeld für das 10m-Band aus der Frage?

$$\begin{equation}\nonumber \begin{align} \nonumber d &> \frac{\lambda}{2\pi}\\ \nonumber 5m &> \frac{10m}{2\pi}\\ \nonumber 5m &\gtrapprox 1,6m \end{align}\end{equation}$$

EK106: Wann ist die Berechnung des Personenschutz-Sicherheitsabstands mit der Näherungsformel für die Fernfeldberechnung auf den Bändern 160 m und 80 m ungültig? Die Berechnung ist ungültig, wenn das Ergebnis kleiner ist als ...

A: 160 m-Band: 51,0 m, 80 m-Band: 25,4 m

B: 160 m-Band: 25,5 m, 80 m-Band: 12,7 m

C: 160 m-Band: 640 m, 80 m-Band: 320 m

D: 160 m-Band: 12,8 m, 80 m-Band: 6,4 m

Lösung

  • Personenschutz-Sicherheitsabstand gilt nur im Freiraum
  • $d > \frac{\lambda}{2\pi}$
  • 160m-Band: 25,5 m
  • 80m-Band: 12,7 m
EK105: Sie möchten den Personenschutz-Sicherheitsabstand für ihren neuen, fest aufgebauten Halbwellendipol für das 80 m-Band (3,5 bis 3,8 MHz) bestimmen. Bei 100 W Sendeleistung errechnen Sie mit Hilfe der Näherungsformel für die Fernfeldberechnung einen erforderlichen Abstand von 3,65 m. Ist dieser Sicherheitsabstand gültig?

A: Der errechnete Personenschutz-Sicherheitsabstand ist gültig, da Berechnungen mit der Näherungsformel für die Fernfeldberechnung im Amateurfunk hinreichend genau sind.

B: Der errechnete Personenschutz-Sicherheitsabstand ist akzeptiert, sofern die vor Inbetriebnahme einzureichende „? Anzeige ortsfester Amateurfunkanlagen“ gemäß § 9 BEMFV von der Bundesnetzagentur nicht beanstandet wird.

C: Der errechnete Abstand ist ungültig, da er im reaktiven Nahfeld der Antenne liegt, und muss deshalb durch andere Methoden wie z. B. Messungen der E- und H-Feldanteile, Simulations- oder Nahfeldberechnungen bestimmt werden.

D: Der errechnete Personenschutz-Sicherheitsabstand muss erst noch mit einem Sicherheitszuschlag ($\sqrt{2}$) multipliziert werden.

Näherungsformel II

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: 13,7 m

B: 1,96 m

C: 2,50 m

D: 5,01 m

Lösungsweg

  • gegeben: $E = 28\frac{V}{m}$
  • gegeben: $P_S = P_A = 100W$
  • gegeben: $G_i = 1,64$
  • gesucht: $d$

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

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: 4,97 m

B: 4,10 m

C: 3,20 m

D: 2,39 m

Lösungsweg

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

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

$E = \frac{\sqrt{30Ω \cdot P_{EIRP}}}{d} \Rightarrow d = \frac{\sqrt{30Ω \cdot P_{EIRP}}}{E} = \frac{\sqrt{30Ω \cdot 438,7W}}{28\frac{V}{m}} = 4,10m$

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: 6,26 m

B: 7,36 m

C: 5,62 m

D: 4,87 m

Lösungsweg

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

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

$E = \frac{\sqrt{30Ω \cdot P_{EIRP}}}{d} \Rightarrow d = \frac{\sqrt{30Ω \cdot P_{EIRP}}}{E} = \frac{\sqrt{30Ω \cdot 1023,5W}}{28\frac{V}{m}} = 6,26m$

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: 2,17 m

B: 22,09 m

C: 5,35 m

D: 6,86 m

Lösungsweg

  • gegeben: $E = 28\frac{V}{m}$
  • gegeben: $P_S = 75W$
  • gegeben: $a = 1,5dB$
  • gegeben: $g_d = 11,5dBd$
  • gesucht: $d$

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

$E = \frac{\sqrt{30Ω \cdot P_{EIRP}}}{d} \Rightarrow d = \frac{\sqrt{30Ω \cdot P_{EIRP}}}{E} = \frac{\sqrt{30Ω \cdot 1230,4W}}{28\frac{V}{m}} = 6,86m$

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: 7,1 m

B: 8,4 m

C: 6,6 m

D: 5,6 m

Lösungsweg

  • gegeben: $E = 28\frac{V}{m}$
  • gegeben: $P_S = 100W$
  • gegeben: $a = 1,5dB$
  • gegeben: $g_d = 10,5dBd$
  • gesucht: $d$

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

$E = \frac{\sqrt{30Ω \cdot P_{EIRP}}}{d} \Rightarrow d = \frac{\sqrt{30Ω \cdot P_{EIRP}}}{E} = \frac{\sqrt{30Ω \cdot 1303,2W}}{28\frac{V}{m}} = 7,1m$

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: 5,8 m

B: 4,6 m

C: 14,5 m

D: 3,6 m

Lösungsweg

  • gegeben: $E = 61\frac{V}{m}$
  • gegeben: $P_S = 40W$
  • gegeben: $a = 2dB$
  • gegeben: $g_d = 18dBd$
  • gesucht: $d$

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

$E = \frac{\sqrt{30Ω \cdot P_{EIRP}}}{d} \Rightarrow d = \frac{\sqrt{30Ω \cdot P_{EIRP}}}{E} = \frac{\sqrt{30Ω \cdot 2612,5W}}{61\frac{V}{m}} = 4,6m$

Nahfeld

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 exakt senkrecht aufeinander stehen und sich durch die nicht ideale Leitfähigkeit des Erdbodens am Sendeort der Feldwellenwiderstand des freien Raumes verändert.

D: 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.

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 vertikal polarisierten Antennen. Bei kleineren Abständen und immer bei horizontal 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 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.

C: 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.

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

Personenschutz bei Richtantennen

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 auf 10 m.

D: Er verringert sich nicht.

Lösungsweg

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