„Entwicklung von Mess-und Berechnungsverfahren zur ... - BMU

Seite 42 von 187 des Abschlussberichtes "Entwicklung geeigneter Mess- und Berechnungsverfahren"
können beim Hertzschen Dipol die radialen Komponenten gegenüber den senkrecht zur
Ausbreitungsrichtung der abgestrahlten Welle stehenden Feldkomponenten vernachlässigt
werden. λ 0 bezeichnet hierbei die Freiraumwellenlänge. Beziffert man das „sehr viel größer“
(>>) als Faktor 20, vereinfacht sich Gleichung (2.5.4) zu
r > 3λ
, (2.5.5)
0
d.h. ab diesem Abstand von der Quelle kann von Fernfeldbedingungen ausgegangen werden.
Beim GSM 900 Mobilfunknetz bedeutet dies etwa ein Mindestabstand von 1 m.
Für ausgedehnte Antennen, wie z.B. Antennengruppen oder Aperturantennen, kommt die
Fernfeldbedingung
2
2D
r > (2.5.6)
λ
0
hinzu, wobei D die maximale geometrische Ausdehnung der Antenne beschreibt. Diese
Fernfeldbedingung zielt allerdings darauf ab, dass der Phasenfehler über der gesamten Antenne
kleiner als π/8 bleibt, d.h. dass am Messpunkt von einer genügend ebenen Welle ausgegangen
werden kann. Ab diesem Abstand ist die Strahlungscharakteristik der Antenne unabhängig
vom Abstand. Nach dieser Definition wäre ein Fernfeld für eine handelsübliche
Basisstationsantenne (z.B. Kathrein K 735 147) mit einer maximalen Längenausdehnung von
1,3 m bei GSM 1800 erst in mindestens 21 m gegeben. Bei GSM 900 bleiben die Verhältnisse
in etwa gleich: Viele Antennen bei GSM 900 haben mit ca. 1,9 m eine Längenausdehnung,
die um den Faktor Wurzel 2 größer ist als bei vielen GSM 1800 Antennen. Die Wellenlänge
ist bei 900 MHz um den Faktor 2 größer als bei 1800 MHz. Da in Gleichung (2.5.6) die
geometrische Ausdehnung quadratisch, die Wellenlänge aber nur linear eingeht, ändert sich
am Verhältnis nichts.
In den meisten Messsituationen ist der Mindestabstand von 21 m bei typischen Sicherheitsabständen
von etwa 10 m ohnehin gegeben, so dass man hier von Fernfeldbedingungen ausgehen
kann. Das bedeutet, dass zur korrekten Erfassung der elektromagnetischen Immissionen
die Erfassung lediglich der elektrischen Feldkomponente hinreichend ist, da sich daraus die
elektrische Leistungsflussdichte ableiten lässt.
Nur bei wenigen Situationen ist die Notwendigkeit gegeben, in kürzeren Abständen von der
Antenne zu messen. Nach Gleichung (2.5.6) wären dann die Komponenten des elektrischen
und magnetischen Feldes getrennt zu erfassen. Allerdings ist kritisch zu hinterfragen, ob das
Fernfeld für diesen Messzweck tatsächlich aus der Forderung einer entfernungsunabhängigen
Strahlungscharakteristik der Antenne bzw. dem Vorliegen von ebenen Wellenbedingungen
definiert werden muss. Hinreichend ist vielmehr derjenige Abstand von der Antenne, an dem
E und H über Z F0 miteinander verknüpft sind.
Zur Ermittlung dieses Abstands wurde mit einer speziellen Nahfeld Feldsondentechnik
(DASY Dosimetric Assessment System mit isotropen Nahfeldsonden, Schmid & Partner
Engineering AG, Zürich) in einer Laborumgebung das elektrische und magnetische Nahfeld
in verschiedenen Ebenen vor einer Basisstationsantenne vermessen [BOR 02-2]. Bild 2.5.9a
bzw. b zeigt das elektrische bzw. magnetische Nahfeld in einer Draufsicht auf eine Basisstationsantenne.
Bei der Antenne handelt es sich um den Typ Kathrein K 736 078 im Frequenzbe-