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Feldstärkeberechnung  -   Feldstärkemessung mit Messhandy   -   Einheitenumrechnung

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Berechnung der Feldstärke in der Umgebung von Sendeanlagen:

Die Berechnung erfolgt nach der sog. "Fernfeldformel":

 

 

 

Darin bedeuten:

S: Leistungsflussdichte in W/m^2

r: Entfernung in m

G: Antennengewinnfaktor

 

Der Antennengewinnfaktor wird üblicherweise als Antennengewinn g im logarithmischen Maß (dBi) angegeben. Die Umrechung des Antennengewinns in den linearen Antennengewinnfaktor erfolgt mit der folgenden Formel:

 

 

Darin bedeuten:

G: Antennengewinnfaktor

g: Antennengewinn in dBi

 

Will man auch die horizontale und / oder vertikale Winkeldämpfung berücksichtigen, wird vom Antennengewinn g in dBi noch die horizontale und / oder vertikale Winkeldämpfung (in dB) abgezogen.

 

Um die el. Feldstärke zu erhalten, muss man folgende Beziehung verwenden:

 

 

Darin bedeuten:

S: Leistungsflussdichte in W/m²

E: El. Feldstärke in V/m

Zo: Freifeld-Wellenwiederstand (377 Ohm)

 

Für die geometrischen Beziehungen werden folgende Betrachtungen angestellt:

 

 

hs: Höhe der Antenne über Boden

he: Höhe des Berechnungspunktes über dem Boden

d: horizontaler Abstand Antenne - Berechnungspunkt

r: Gesamtabstand zwischen Antenne und Berechnungspunkt

 

Nach dem Satz des Pythagoras gilt:

 

 

 

 

Download EXCEL-Tabelle "feldstaerke1.xls" (17 kb):  feldstaerke1.xls (Feldstärkeberechnungen)

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Feldstärkemessung mit Handy und Netmonitor

Die folgenden Messungen und Berechnungen können nur einen ungenauen Überblick darüber geben, welche Feldstärken eine Mobilfunkstation an einem bestimmten Ort erzeugt. Für seriöse Messungen sind kalibrierte Meßmittel wie Spektrumanalysator, EMVU-Meßantennen und Meßkabel erforderlich. Diese Meßmittel müssen von geschultem Fachpersonal eingesetzt werden, um fehlerhafte Messungen zu vermeiden.

Hinweise zum Netmonitor ("Messhandy", "Fieldtest-handy") gibt es bei Norbert Hüttisch.

Die Berechnung der Gesamtfeldstärke einer Mobilfunkstation mit dem Meßhandy:

1. Ermittlung der von der fraglichen Basisstation ausgesendeten Frequenzen

Die Sektoren einer Basisstation werden über die CId identifiziert. Durch Einbuchen auf verschiedene Sektoren müssen folgende Informationen ermittelt werden: CId, BCCH, zugehörige Pegel in dBm. Die Feldstärken der entsprechenden Kanäle sollten alle zu einer Basisstation gehören, d.h. die CId muß gleiche Elemente enthalten, wie z.B. folgende Zahlenkombinationen:   xx123 / xy123 / yz123.

Kann man nicht feststellen, welche drei Kanäle zu einer Station gehören, kann man einfach die drei stärksten Kanäle messen. Im Zweifelsfall mißt man einen stärker einfallenden, aber weiter entfernten Kanal mit - d.h., daß der ermittelte, der Station zugeschriebene Feldstärkewert etwas zu groß wird. Da man aber immer den sog. "worst case" berechnen will, ist man mit dieser Art der Betrachtung auf jeden Fall auf der sicheren Seite.

2. Ermittlung der Pegelwerte mit dem Meßhandy

Die Ermittlung der Feldstärke sollte folgendermaßen erfolgen: Da die Wellenlängen der Mobilfunknetze zwischen 0,33m (900 MHz) und 0,17 m (1800 MHz) liegen, sollte man wegen Interferenzen und Reflektionen das Handy während der Pegelmessung einige cm (30cm) hin und her bewegen. Die Anzeige wird dann gleichmäßiger. Notiert wird der stärkste angezeigte Pegel (da es "–"dBm ist, ist –55 dBm größer als –60dBm).

3. Berechnung der elektrischen Feldstärke

Die nachfolgenden Berechnungen stützen sich auf die Veröffentlichung des IMST im Auftrag des nordrhein-westfälischen Umweltministeriums: "Messverfahren zur Ermittlung der Immissionen durch Mobilfunk-Basisstationen, S. 25ff"   

 

                                                 

                                

P: Am Spektrumanalysator gemessene Leistung in W

S: Für Grenzwertaussage benötigte Leistungsflussdichte in W/qm

Aw: Antennenwirkfläche der an den Spektrumanalysator angeschlossenen Empfangsantenne in qm

Gi: Isotroper Gewinn der Empfangsantenne, ohne Einheit ("Antennengewinnfaktor")

f: Frequenz des mit der Antennen gemessenen Feldes in Hz

co: Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, co=3E10^8 m/s

  

  

Sektor

BCCH (1800 MHz)

Pegel in dBm

Feldstärke in V/m

1

615

-65

0,0073

2

617

-70

0,0041

3

619

-75

0,0023

 

Die Berechnung des Gesamtpegels erfolgt nach der Formel:

 

Um den Meßungenauigkeiten Rechnung zu tragen wird davon ausgegangen, daß tatsächlich die doppelte Leistung ausgesendet wird, d.h. es werden 3 dB zu den Feldstärkewerten addiert, das entspricht einer Erhöhung der Feldstärke um den Faktor Ö 2, also 1,4.

Damit ergibt sich eine elektrische Feldstärke von 0,0087V/m * 1,4= 0,012 V/m.

Geht man davon aus, daß neben dem Signalisierungskanal noch ein Verkehrskanal installiert ist, müssen noch einmal 3 dB hinzugerechnet werden.

Die aktuellen gesetzlichen Grenzwerte liegen bei 42 V/m (900 MHz) und 59 V/m (1800 MHz) bzw. 61 V/m (2100 MHz; UMTS).

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Einheitenumrechnung

Thema EMVU und Einheiten

Um etwas Klarheit in die verwirrende Vielfalt der verwendeten Einheiten zu bringen, habe ich eine Excel-Tabelle zusammengestellt. Sie hat folgende Eigenschaften:

Download der  Excel-Tabelle ("einheiten-umrechnung.xls" (48 kb):  einheiten-umrechnung.xls.