Warnschild vor nicht ionisierender Strahlung im Bereich einer Sendeanlage auf dem Dach eines Hochhauses in New York ( Ernst Moeksis from The Netherlands – Radiation warning sign )

Berechnung des Schutzabstandes zu Sendeantennen für eine gegebene Feldstärke oder Leistungsdichte

r = 7 * (ERP)1/2 / E

r = 0,36 * (ERP/ S)1/2

R        Abstand zur Sendeantenne in m
ERP1  Äquivalente Strahlungsleistung in W
E        Elektrische Feldstärke in V/m
S        Leistungsdichte in W/m2

Beispiel

In der Empfehlung des Rates 1999/519/EG sind die Grenzwerte zum Schutz der Bevölkerung im Frequenzbereich 400-2000 MHz für E mit 1,375*f1/2 und für S mit f/200 festgelegt (wobei f in MHz einzusetzen ist)2. Bei GSM (940 MHz) betragen daher die Werte 42,1 V/m bzw 4,7 W/m2. Für eine GSM-Funkanlage mit 200 W ERP ergibt sich damit ein Schutzabstand von  r = 7*(200/422)1/2 = 2,35 m.

Bei Aussendungen auf mehreren Frequenzen von einem Sendestandort ist zur Berechnung des Schutzabstandes eine Summierung der Aussendungen unter Berücksichtigung der ERPs in der Richtung zum Schutzziel wie folgt vorzunehmen3:

r = 7*(ERP1 / E12 + ERP2 / E22 + ….) 1/2   
r = 0,36*(ERP1 / S1 + ERP2 / S2 + ….) 1/2

Beispiel

TV- und Rundfunk-Sender mit drei Fernseh- und fünf Hörfunk-Kanälen (K5 100kW, K24 1000kW, K34 500kW, UKW 5x100kW),  Schutzabstand  r = 7*(100000/282+ 1000000/312+ 500000/332+ 500000/282)1/2 333m

Beurteilung der Exposition durch Aussendungen aus verschiedenen Richtungen

Für die Beurteilung der Exposition auf einem Standort müssen die relativen Leistungsdichten (tatsächliche Leistungsdichte geteilt durch den für die Frequenz gültigen Grenzwert) der einzelnen Aussendungen linear oder die relativen Feldstärken (tatsächliche Feldstärke geteilt durch den für die Frequenz gültigen Grenzwert) der einzelnen Aussendungen quadratisch addiert werden und die Summe darf  1 nicht überschreiten.

Messpraxis zur Ermittlung des Schutzabstandes zu Sendeantennen

Grenzwerte

In der Empfehlung 1999/519/EG sind Grenzwerte (Referenzwerte) für das E- und H-Feld angegeben und für Frequenzen über 10 MHz auch für die Leistungsdichte. Bei Frequenzen unter 10 MHz ist sowohl das H- als auch das E-Feld zu messen, bei Frequenzen über 10MHz nur dann, wenn im Nahfeld gemessen wird. Im Fernfeld genügt eine der drei angegebenen Größen, denn dort besteht zwischen diesen ein fester Zusammenhang (z.B. Referenzwerte für 10 bis 400 MHz:  28V/m, 0,073A/m, 2W/m² ).

Maßeinheiten

Für einen einfachen Vergleich der Messergebnisse mit den Grenzwerten und für das quadratische Addieren von Werten sind dB-Werte wenig geeignet und Feldstärken in V/m und A/m die zweckmäßigeren Einheiten.

Polarisation

Wenn die Richtung des zu messenden Feldes nicht bekannt ist, ist es notwendig eine der drei folgenden Methoden anzuwenden:

  1. Dipol oder Rahmenantenne in alle Raumrichtungen drehen bis die Messwertanzeige das Maximum erreicht.
  2. Messung in drei orthogonalen Richtungen, das Gesamtergebnis ist die Wurzel aus der Summe der Quadrate der drei Messungen.
  3. Verwendung einer Sonde, die Sensoren für alle drei Raumrichtungen enthält (für eine allfällige Ermittlung der Feldrichtung ist die Orientierung der Sensoren gemäß den Herstellerangaben zu beachten, Beispiel im Anhang).

Nahfeld

Eine Messung im Nahfeld liegt vor, wenn der Abstand in m zur Strahlungsquelle kleiner ist als 150/f + fD²/150, wobei f die Frequenz in MHz und D die größte Abmessung der strahlenden Antenne in m bedeuten.

Bei Messungen im Nahfeld mit Rahmenantennen (H-Feld), bei denen die Anzeige als elektrische Feldstärke erfolgt (V/m), ist auf die magnetische Feldstärke umzurechnen mit

H [dBµA/m] = E [dBµV/m] – 51,5 dB  bzw.          
H [A/m] = E [V/m] / 377 [Ω]

Im Nahfeld können Sonden für die Leistungsdichte nicht verwendet werden, da diese nur eine Feldart (üblicherweise das E-Feld) auswerten und die Anzeige als Leistungsdicht nur für das Fernfeld korrekt ist.

Stand der Diskussion (2015) über die Festlegung von Grenzwerten

Frau Dr. Gabriella Moser (Grüne) hat am 15.Dezember 1999 im Parlament einen Antrag eingebracht, einen Immissionsgrenzwert von 1mW/m² Leistungsdichte im Telekommunikationsgesetz (TKG) festzuschreiben und  sowohl künftige als auch bereits in Betrieb befindliche Funkstationen diesem Wert anzupassen. Mit diesem Wert ergibt die Rechnung für die zwei oben genannten Beispiele folgende Schutzabstände.

Schutzabstand bei 1mW/m² Leistungsdichte

  • von einer GSM-Basisstation mit einem Kanal im 900MHz-Bereich etwa 160 m,
  • von den Fernseh- und Rundfunksendern am Wiener Kahlenberg etwa 16 km.

Der Antrag wurde dem Verkehrsausschuss zugeleitet. Dieser hat die Behandlung des Antrages mehrmals vertagt. Schlussendlich wurde am 31.Jänner 2002 der Antrag, im TKG die 1mW/m2 festzuschreiben, vom Nationalrat abgelehnt.

Für Handys wird angeblich in Zukunft auf der Verpackung der für das Gerät ermittelte SAR-Wert angegeben werden, der gemäß der Empfehlung des Rates 1999/519/EG maximal 2 betragen darf.

Die Strahlungsbelastung des Kopfes durch ein 6-Minuten Gespräch mit einem GSM-Handy, dessen SAR-Wert 2 beträgt, ist bei voller Leistung vergleichbar mit dem Aufenthalt über die gleiche Zeit in 20m Entfernung von einer GSM-Basisstation mit 14.000W.

Die ERP wird aus der Trägerleistung des Senders multipliziert mit dem Antennengewinn, bezogen auf einen Halbwellendipol, errechnet. Wird statt mit der ERP mit der EIRP (Antennengewinn bezogen auf den Kugelstrahler) gerechnet, ergibt sich für r ein um etwa 30% zu großer Wert, weshalb dieser um 20% zu reduzieren ist.

Die Grenzwerte der ÖNORM S1120 weichen geringfügig von der Empfehlung des Rates ab.

Für eine erste Näherung können die Strahlungsleistungen (für die betrachtete Richtung) addiert werden und die Berechnung des Schutzabstandes mit den für eine Frequenz gültigen Formeln unter Anwendung des niedrigsten der in Betracht kommenden Grenzwerte durchgeführt werden

Ernst Reinwein

Absolvent HTL für Nachrichtentechnik, beruflich befasst mit vielen messtechnischen Aufgaben, von Untersuchungen an Funktelefonen bis zu Abnahmeprüfungen von Messgeräten für die österreichischen Funküberwachungen. Tätigkeit in inländischen und internationalen Normungsgremien. 2005 als Regierungsrat und Amtsdirektor in den Ruhestand getreten.

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