Funkfeldexpertise im Rahmen des bayerischen FEE Programms. Abschlussbericht. "Funkfeldexpertise Erfassung elektromagnetischer Felder im Mobilfunk"

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1 Abschlussbericht "Funkfeldexpertise Erfassung elektromagnetischer Felder im Mobilfunk" Auftraggeber: Stadt Germering Rathausstraße 820 Germering Ort: 820 Germering Durchführung: IABG mbh Einsteinstraße Ottobrunn Autor: Dipl.-Ing. Klaus Debes Abt. IK 4 Vorgangsnummer: Ort und Datum: Ottobrunn, den 2. September 2002 Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite

2 IABG 2002 Schutzvermerk DIN 34 beachten! Die Weitergabe, sowie Vervielfältigung dieses Dokuments, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts sind verboten, soweit nicht ausdrücklich gestattet. Zuwiderhandlungen verpflichten zu Schadenersatz. Alle Rechte für den Fall der Patent-, Gebrauchsmuster- oder Geschmacksmustereintragung bleiben der IABG mbh vorbehalten. Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 2

3 Inhaltsverzeichnis. Aufgabenstellung und Zusammenfassung 9 2. Einführung in die Thematik Felder in der Umgebung einer Mobilfunksendeanlage Sendeleistung und Sicherheitsabstand 4 3. Verzeichniserstellung E-Plus O²Germany T-Mobile 7 4. Mobilfunk Sendeanlagen in Germering Hartstr Hartstr Münchener Str Friedenstr Friedenstr Wifostr Ludwig Thoma Str Maximilianstr Burgweg Unterpfaffenhofen AB Parkplatz Erläuterungen zu den Berechnungen Fehlerabschätzung am Beispiel Hartstr. 48: Das Höhenmodell und das Gebäudemodell Vorgehen bei der Berechnung 32 Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 3

4 6. Ergebnisse Zusammenfassung 38 ANHANG 39 I Berücksichtigung der Antennencharakteristik 39 II Unterscheidung Nahfeld Fernfeld 43 III Berechnung des Sicherheitsabstandes 45 IV Grenzwerte 47 Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 4

5 Verzeichnis der Abbildungen Abbildung : D Netz Mobilfunkantenne (900 MHz) auf einem 30 m hohen Gebäude mit 0 m Mast. Die elektrische Feldstärke ist im Verhältnis zum Grenzwert gem. 26. BImSchV angegeben. 3 Abbildung 2: Mobilfunksender in der Hartstraße 48 8 Abbildung 3: Mobilfunksender in der Hartstraße 50 9 Abbildung 4: Mobilfunksender in der Münchener Straße 2 20 Abbildung 5: Mobilfunksender in der Friedenstraße 9 22 Abbildung 6: Mobilfunksender in der Friedenstraße Abbildung 7: Mobilfunksender in der Wifostraße 9 24 Abbildung 8: Mobilfunksender in der Ludwig-Thoma-Straße 9 25 Abbildung 9: Mobilfunksender in der Maximilianstraße 8 27 Abbildung 0: Mobilfunksender im Burgweg 6 28 Abbildung : Mobilfunksender an der BAB München Lindau 29 Abbildung 2: Höhenmodell der Stadt Germering; : Abbildung 3: Einfaches Gebäudemodell der Stadt Germering 32 Abbildung 4: Verteilung des E-Feldes auf,5 m Höhe verursacht durch das D Netz 34 Abbildung 5: Verteilung des E-Feldes auf,5 m Höhe verursacht durch das E Netz 34 Abbildung 6: Summenbildung des E-Feldes auf,5 m Höhe verursacht durch das D- und das E Netz 35 Abbildung 7: Summenbildung des E-Feldes auf 3 m Höhe verursacht durch das D- und das E Netz 36 Abbildung 8: Einzelfallbetrachtung für das Gebäude Münchner Straße 2 37 Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 5

6 Verzeichnis der Tabellen Tabelle : Standortdaten für Germering von E-Plus 5 Tabelle 2: Standortdaten für Germering von O²Germany (früher VIAG Interkom) 6 Tabelle 3: Standortdaten für Germering von T-Mobile 7 Tabelle 4: Antennentyp K für D Netz 39 Tabelle 5: Antennentyp K für E Netz 40 Tabelle 6: Antennentyp K für E Netz 40 Tabelle 7: Antennentyp K für E Netz 4 Tabelle 8: Antennentyp K für D Netz 4 Tabelle 9: Antennentyp 930DD85T2E für E Netz 4 Tabelle 0: Antennentyp 930DD65T2E für E Netz 42 Tabelle : Antennentyp K74326 für D Netz 42 Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 6

7 Abkürzungsverzeichnis 26. BImSchV 26. Bundesimmissionsschutzverordnung BEMFV EMV EMVU GHz GSM HSR Hz MHz NISV RegTP Verordnung über das Nachweisverfahren zur Begrenzung elektromagnetischer Felder vom Elektromagnetische Verträglichkeit Elektromagnetische Verträglichkeit zur Umwelt Giga-Hertz (eine Milliarde Hertz) Global System for Mobile Communication Hauptstrahlrichtung einer Antenne Hertz: Einheit für die Frequenz,; Hz entspricht einer Schwingung pro Sekunde Mega-Hertz (eine Million Hertz) Verordnung des Bundesrates über den Schutz vor nichtionisierender elektromagnetischer Strahlung (CH) Regulierungsbehörde für Telekommunikation und Post Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 7

8 Quellenverzeichnis [] Bundesrepublik Deutschland 26. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes" Bundesgesetzblatt Jg. 996, Teil I, Nr.66, Bonn [2] International Commission On Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) Guidelines for Limiting Exposure to Time-Varying Electric, Magnetic and Electromagnetic Fields (up to 300 GHz)" Health Physics, Vol. 74, Nr. 4, April 998, S [3] Der Rat der Europäischen Union Empfehlung des Rates vom 2. Juli 999 zur Begrenzung der Exposition der Bevölkerung gegenüber elektromagnetischen Feldern (0 Hz 300 GHz)" Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften, L99, , S [4] Firma Kathrein, Rosenheim Base Station Antennas for Mobile Communications" Firmenschrift, Rosenheim 999, S. 85. [5] S. R. Saunders Antennas and Propagation for Wireless Communication Systems" John Wiley & Sons, Chichester, New York 999. [6] DIN VDE 0848 Sicherheit in elektromagnetischen Feldern Grenzwerte von Feldstärken zum Schutz von Personen, Teil : Mess- und Berechnungsverfahren" VDE-Verlag GmbH, Berlin, 08/2000. [7] Bundesamt für Post und Telekommunikation (heute: RegTP) "Messvorschrift BAPT MV 22" Mainz 995. [8] M. Stecher Messunsicherheit bei EMV-Messungen" Interne Schrift, Rohde & Schwarz, München. [9] Schweizerischer Bundesrat Verordnung über den Schutz vor nichtionisierender Strahlung (NISV)" ; Veröffentlicht durch das Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL). Bundesrepublik Deutschland [0] Verordnung über das Nachweisverfahren zur Begrenzung elektromagnetischer Felder (BEMFV) vom Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 8

9 . Aufgabenstellung und Zusammenfassung Die vorliegende Expertise entstand nach den Förderrichtlinien zur Erfassung elektromagnetischer Felder im Mobilfunk des BayStMLU an. Die IABG erfüllt als akkreditiertes Messlabor und eingetragene Stelle gem. DIN VDE 0848 beim Bayerischen Landesamt für Umweltschutz die Vorraussetzungen zur Förderung. Wissenschaftlich gesichert ist, dass elektromagnetische Felder, wie sie beispielsweise von Rundfunk-, Fernseh-, Radar- und Mobilfunksendeanlagen abgestrahlt werden, ab einer bestimmten Intensität negative Auswirkungen auf die Gesundheit haben können. Der Schutz der Bevölkerung vor diesen Wirkungen elektromagnetischer Felder ist in Deutschland seit Januar 997 in der 26. Verordnung zur Durchführung des Bundesimmissionsschutzgesetzes (Verordnung über elektromagnetische Felder 26. BImSchV) verbindlich geregelt []. Die in dieser Verordnung festgelegten Immissionsgrenzwerte basieren auf den aktuellen Empfehlungen der Weltgesundheitsorganisation (WHO), der Internationalen Kommission für den Schutz vor nichtionisierenden Strahlen (ICNIRP) sowie des Europäischen Rates [2,3]. Die Intensität elektromagnetischer Wellen wird durch die Feldstärke oder die Leistungsflussdichte beschrieben. Welche Feldstärke- bzw. Leistungsflussdichtewerte an bestimmten Orten auftreten, lässt sich im allgemeinen nur näherungsweise berechnen, da neben der Leistung der Sendeanlage verschiedene andere Einflussfaktoren zusätzlich eine Rolle spielen können. Als Beispiel seien hier Antennencharakteristik, Bewuchs (vor allem Bäume), Bebauung und Gebäudeschirmung genannt. Um konkrete Aussagen über die elektrischen Felder an einem festgelegten Ort treffen zu können, sind Messungen erforderlich. Die durchgeführte Berechnung liefert hingegen eine Gesamtansicht für das Gebiet der Stadt Germering. Bei der Berechnung werden die Geländegegebenheiten (Topologie) und Beschaffenheit (Morphologie) berücksichtigt. Die Berechnungen sind auf das Stadtgebiet von Germering angepasst. Elektromagnetische Wellen breiten sich in Luft frei aus, werden aber in unebenem Gelände gebrochen und reflektiert. Deshalb benötigt man in einer Berechnung ein topologisches Modell. Außerdem werden elektromagnetische Wellen auch von Flüssen und Seen, oder Wäldern reflektiert. Auch bestimmte Bodeneigenschaften beeinflussen die Ausbreitung. Dies wird im morphologischen Modell berücksichtigt. Unsere Software berechnet unter Verwendung dieser beiden Modelle die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen. Bei der Berechnung werden nur elektrische Felder berücksichtigt. In weitem Abstand zur Sendeanlage, unter der sogenannten Fernfeldbedingung, ist eine Berücksichtigung der magne- Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 9

10 tischen Feldstärke nicht erforderlich. Im Fernfeld können elektrische und magnetische Feldstärke ineinander überführt werden. Dies wird im Anhang näher ausgeführt. Das Nahfeld der Antenne wird nicht berücksichtigt, weil sich dieser Bereich innerhalb des von der RegTP vorgeschriebenen Schutzabstandes befindet. In Abhängigkeit von der Topologie und Morphologie, der Standort des Sendemastes, der Sendeleistung und der Frequenz ergeben sich damit unterschiedliche Ausbreitungen der elektromagnetischen Felder. Bei bekannter Sendeleistung und Abstrahlrichtung der Antennen berechnen wir mit unserer Software die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen und ermitteln damit die Verteilung der elektromagnetischen Leistung innerhalb eines festgelegten Gebietes. In diesem Fall wurden die bebauten Bereiche der Stadt Germering untersucht. Jede Antenne hat eine bevorzugte Abstrahlrichtung. Für unsere Prognose legen wir die in den jeweiligen Standortbescheinigungen genannten Antennentypen, Masthöhen und Richtcharakteristiken von Antennen ( Abstrahlrichtung ) zugrunde. Diese Daten sind im Anhang I Berücksichtigung der Antennencharakteristik nochmals zusammengestellt. Die jeweilige maximale Sendeleistung wird aus den Angaben der Sicherheitsabstände aus der jeweiligen Standortbescheinigung errechnet. Die mit dem Software Tool berechneten elektrischen Felder werden dann relativ zu den derzeit geltenden Grenzwerten, gemäß der 26. BImSchV in Prozent angegeben. Aus der Überlagerung der berechneten Felder der einzelnen Sendeanlagen, wird die gesamte Immission grafisch dargestellt. In dieser Expertise wurde eine Worst-Case Betrachtung angestellt, um Fehler und Ungenauigkeiten der Berechnung möglichst klein zu halten. Im vorliegenden Fall sollen die hochfrequenten Immissionen im Stadtbereich von Germering analysiert werden. In Germering sind an elf Standorten insgesamt 20 Mobilfunksender in Betrieb. Bei der Untersuchung werden folgende Fragen betrachtet: - Wie groß, im Vergleich zum gesetzlichen Grenzwert, ist die Immission, die durch die Mobilfunksendeanlagen in den Gebäuden der Umgebung erzeugt wird? - Halten die gefundenen Immissionen die Grenzwerte der 26. BImSchV ein? - Halten die gefundenen Immissionen auch die sehr strengen gesetzlichen Vorschriften der Schweiz ein? - Sind Messungen im Bereich der Stadt Germering erforderlich? Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 0

11 - Sind die genannten sensiblen Bereiche (Kindergärten, Schulen, Hort) durch vorhandene Sendeanlagen beeinträchtigt? Die Berechnungen ergaben, dass selbst unter Annahme der vollen Auslastung aller derzeit betriebenen Mobilfunksendeanlagen die Grenzwerte für das D Netz (900 MHz) und das E Netz (800 MHz) bei weitem unterschritten werden. In der Gesamtdarstellung (Abbildung 6 und Abbildung 7) werden die ausgesendeten Felder beider Netze betrachtet, wie es z.b. von der Schweizer NISV [9] oder auch der neuen BEMFV [0] gefordert wird. Auch dabei ergibt sich keine Überschreitung der geltenden Grenzwerte. Qualitätsmanagement Die IABG hat für den Unternehmensbereich Informationstechnik und Kommunikation das Qualitätszertifikat nach DIN EN ISO 900:2000 erhalten (siehe Anlage). Dies bedeutet, dass alle unsere Leistungen für unsere Kunden in ein geprüftes und leistungsfähiges Qualitätsmanagementsystem eingebunden sind. Qualitätsmanagement ist eine klassische Querschnittsfunktion jeder Projektorganisation. Die entsprechenden qualitätssichernden Maßnahmen wurden in Anlehnung an die Forderungen aus der DIN EN ISO 900:2000 daher im Projekt laufend durchgeführt. Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite

12 2. Einführung in die Thematik 2.. Felder in der Umgebung einer Mobilfunksendeanlage Neben der Sendeleistung ist insbesondere das Bündelungsverhalten der montierten Antennen ein wesentlicher Faktor für die Stärke der Felder in der unmittelbaren Umgebung einer Mobilfunksendeanlage. Die meisten der im Stadtbereich von Germering errichteten Anlagen bewirken in der horizontalen Ebene eine nahezu omnidirektionale Versorgung mit Mobilfunksignalen, d.h. in alle Richtungen parallel zum Erdboden wird etwa gleich viel Energie abgegeben; eine bevorzugte Senderichtung ist nicht vorhanden. In der Vertikalen hingegen strahlen alle Typen von Mobilfunkantennen ähnlich wie ein Scheinwerfer sehr stark gebündelt (Abbildung ). Der Hauptabgabenbereich der elektromagnetischen Energie wird als "Öffnungswinkel" der Antenne bezeichnet. Er beträgt vertikal typisch nur 5 bis 0. Zusätzlich ist die Hauptstrahlrichtung häufig bezüglich der Horizontalen um etwa -5 bis - 0 nach unten geneigt. Diese Neigung nennt man Tilt. Die Hauptstrahlrichtung kann durch einen mechanischen Tilt oder aber einen elektrischen Tilt verändert werden. Die mechanische Neigung wird oftmals durch die Montage der Antenne vorgegeben. Der elektrische Tilt kann auch während des Betriebes verändert werden. Mit Hilfe der Neigung erreicht man eine gezielte Versorgung der lokalen Funkzelle, eine Leistungsabgabe in unerwünschte Bereiche, wie beispielsweise in weiter entfernt liegende Funkzellen, die mit der gleichen Trägerfrequenz arbeiten, wird verhindert (Vermeidung sog. "Gleichkanalstörungen"). Außerhalb dieser schmalen "Hauptkeule" der Antenne ist die Energieabgabe deutlich geringer (typisch nur /0 bis /000 der Wertes der Leistungsflussdichte in der Hauptstrahlrichtung). Der bodennahe Raum in unmittelbarer Nähe einer erhöht angebrachten Mobilfunkantenne wird somit häufig wesentlich geringer exponiert sein, als es durch eine reine Entfernungsbetrachtung zu erwarten gewesen wäre. Man befindet sich also, ähnlich wie beim Nahbereich eines Leuchtturmes, in einer mehr oder weniger stark ausgeprägten Schattenzone. Noch stärker wirksam ist diese Schattenzone, wenn die Antennen an einem besonders erhöhten Punkt, wie beispielsweise auf einem hohen Turm oder Schornstein montiert sind. Ist eine Antenne beispielsweise auf einem Hausdach installiert, werden die Felder im Inneren des Hauses durch das horizontale und vertikale Bündelungsverhalten der Antenne sowie zu- Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 2

13 sätzlich noch von der Dämpfung des Daches und der vorhandenen Decke bestimmt. Abhängig von den verwendeten Baumaterialien (Holz, Ziegel, Beton) tritt damit eine zusätzliche, unter Umständen erhebliche, Schwächung der Felder auf. Aufgrund der Dämpfung, die durch die Antennencharakteristik und Gebäude bedingt ist, erreicht der dominierende Teil der hochfrequenten Energie, die im Gebäudeinneren messbar ist, häufig nicht auf dem direkten Weg durch Dach und Decke den Wohnbereich. Vielmehr gelangt sie als von benachbarten Gebäuden, Berghängen, Bäumen oder Büschen reflektiertes Signal durch die Fenster in das Gebäudeinnere. An dieser Stelle muss zudem darauf hingewiesen werden, dass bei elektromagnetischen Wellen die Intensität mit zunehmendem Abstand zur Sendeanlage sehr stark abnimmt: Wenn sich die elektromagnetische Welle ungestört ausbreitet, nimmt die Leistungsflussdichte in der Hauptstrahlrichtung mit wachsender Entfernung quadratisch ab. Dies bedeutet, dass sie bei Verdoppelung der Distanz bereits auf ein Viertel, bei Verzehnfachung des Abstandes sogar auf ein Hundertstel des Ausgangswertes abgefallen ist. Unter realen Ausbreitungsverhältnissen (Einfluss von Geographie, Bewuchs, Bebauung) ist die Abnahme der Felder sogar noch stärker ausgeprägt [5]. Das gilt unabhängig von der verwendeten Antenne. Abbildung : D Netz Mobilfunkantenne (900 MHz) auf einem 30 m hohen Gebäude mit 0 m Mast. Die elektrische Feldstärke ist im Verhältnis zum Grenzwert gem. 26. BImSchV angegeben. Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 3

14 2.2. Sendeleistung und Sicherheitsabstand Bei der Beantragung der Genehmigung einer Sendeanlage bei der RegTP, muss der Betreiber die maximale Sendeleistung seiner Anlage genehmigen lassen. Von der RegTP wird dann ein horizontaler und ein vertikaler Sicherheitsabstand festgelegt (Berechnung siehe Anhang) und in der Standortbescheinigung eingetragen. In der Praxis arbeiten die Mobilfunkbetreiber mit kleineren Leistungen, als in der Standortbescheinigung genehmigt. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn nicht alle beantragten GSM Kanäle genutzt werden. Typischerweise werden für jeden Sender vier Kanäle beantragt, eine typische Sendeleistung ist 0 Watt pro Kanal. Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 4

15 3. Verzeichniserstellung In den folgenden Tabellen sind die Angaben der Betreiber E-Plus, O²Germany (früher VIAG Interkom) und T-Mobile aufgeführt. Dolphin Telekom betreibt nach eigenen Aussagen den Sender in der Landsberger Straße (RegTP Nr ) derzeit nicht. D2 Vodafone gab keine Auskunft über die Sendeanlagen. 3.. E-Plus E-Plus betreibt nach eigenen Angaben zum Stand vom 08. August 2002 folgende Standorte: Standortdaten für Germering von E-Plus: Standortnummer beantragte betriebene Antennen- Frequenzen Kanäle Kanäle ausrichtung BCCH TCH Sektor Sektor Sektor Standortnummer beantragte betriebene Antennen- Frequenzen Kanäle Kanäle ausrichtung BCCH TCH Sektor Sektor Sektor Tabelle : Standortdaten für Germering von E-Plus Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 5

16 3.2. O ² Germany Nach Auskunft von O ² Germany (früher VIAG Interkom) werden mit dem Stand vom 22. August 2002 folgende Standorte betrieben: Standortdaten für Germering von o2 (Germany): Standortnummer beantragte betriebene Tilt Antennen- Antennen- Frequenzen G Kanäle Kanäle ausrichtung typ BCCH TCH TCH TCH Se kt o r K739_ Sektor K739_ Sektor K739_ Standortnummer beantragte betriebene Tilt Antennen- Antennen- Frequenzen A Kanäle Kanäle ausrichtung typ BCCH TCH TCH TCH Se kt o r K739_ Sektor K739_ Sektor K739_ Standortnummer beantragte betriebene Tilt Antennen- Antennen- Frequenzen M Kanäle Kanäle ausrichtung typ BCCH TCH TCH TCH Se kt o r K739_ Sektor K739_ Sektor K739_ Tabelle 2: Standortdaten für Germering von O²Germany (früher VIAG Interkom) Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 6

17 3.3. T-Mobile T-Mobile teilte in seinem Schreiben vom 3. September den aktuellen Stand, wie folgt, mit: Standortdaten für Germering von T-Mobile: Standortname max. erlaubte Sende- maximale horizontale Tilt Antennen- München 72 Hartstr. 48 leistung laut RegTP aktuelle Sendeleistung Ausrichtung typ. Sektor 4 Ka nä le, p ro Ka na l 9.8 Wa tt 3 Ka nä le, p ro Ka na l 9,8 Wa tt Summenleistug = 29,4 Watt 80 6 elektrisch Ka thre in Sektor 4 Ka nä le, p ro Ka na l 9.8 Wa tt 2 Ka nä le, p ro Ka na l 9,8 Wa tt Summenleistug = 9,6 Watt elektrisc h Ka thre in Sektor 4 Ka nä le, p ro Ka na l 9.8 Wa tt 4 Ka nä le, p ro Ka na l 9,8 Wa tt Summenleistug = 39,2 Watt elektrisc h Ka thre in Standortname max. erlaubte Sende- maximale horizontale Tilt Antennen- München 722 Wifostr. 8 leistung laut RegTP aktuelle Sendeleistung Ausrichtung typ. Sektor 4 Ka nä le, p ro Ka na l 0 Wa tt 2 Ka nä le, p ro Ka na l 0 Wa tt Summenleistug = 20 Watt 0 5 elektrisch + 2 mechanisch Ka thre in Sektor 4 Ka nä le, p ro Ka na l 0 Wa tt 2 Ka nä le, p ro Ka na l 0 Wa tt Summenleistug = 20 Watt 20 5 elektrisch + 2 mechanisch Ka thre in Sektor 4 Ka nä le, p ro Ka na l 0 Wa tt 2 Ka nä le, p ro Ka na l 0 Wa tt Summenleistug = 20 Watt elektrisch + 2 mechanisch Ka thre in Standortname Ludwig- max. erlaubte Sende- maximale horizontale Tilt Antennen- München 723 Thoma-Str.9 leistung laut RegTP aktuelle Sendeleistung Ausrichtung typ. Sektor 4 Ka nä le, p ro Ka na l 0 Wa tt 2 Ka nä le, p ro Ka na l 0 Wa tt Summenleistug = 20 Watt 30 8 elektrisch + 2 mechanisch Ka thre in Sektor 4 Ka nä le, p ro Ka na l 0 Wa tt 3 Ka nä le, p ro Ka na l 0 Wa tt Summenleistug = 30 Watt 50 8 elektrisch + 2 mechanisch Ka thre in Sektor 4 Ka nä le, p ro Ka na l 0 Wa tt 2 Ka nä le, p ro Ka na l 0 Wa tt Summenleistug = 20 Watt elektrisch + 2 mechanisch Ka thre in Standortname max. erlaubte Sende- maximale horizontale Tilt Antennen- Germering 2 Burgweg 6 leistung laut RegTP aktuelle Sendeleistung Ausrichtung typ. Sektor 4 Ka nä le, p ro Ka na l 0 Wa tt 2 Ka nä le, p ro Ka na l 0 Wa tt Summenleistug = 20 Watt 60 6 elektrisch Ka thre in Sektor 4 Ka nä le, p ro Ka na l 0 Wa tt 2 Ka nä le, p ro Ka na l 0 Wa tt Summenleistug = 20 Watt 80 6 elektrisc h Ka thre in Tabelle 3: Standortdaten für Germering von T-Mobile Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 7

18 4. Mobilfunk Sendeanlagen in Germering Im folgenden werden die Mobilfunkstandorte innerhalb der Stadt Germering beschrieben. Das Rechenmodell basiert auf diesen Daten. 4.. Hartstr. 48 Abbildung 2: Mobilfunksender in der Hartstraße 48 Betreiber D RegTP Nr Höhe über Dach oberstes Stockwerk 25 m Gebäude Hartstr. 50, oberstes Stockwerk 23 m, 7 m tiefer als Sender, geringe Strahlung Nachbargebäude gleicher Bauart eher betroffen, oberstes Stockwerk 25 m Antennen Anz HSR Sicherheitsabstand 320 2W Gewinn= 5 db 80 4W = 3 db 200 7W = 0 db Berechnung Leistung am Antenneneingang bei 900MHz /,9m Sicherheitsabstand Antennentyp 5 m ,9 m,9 m,9 m Leistung am Antenneneingang 7 W Leistung Höhe über Grund 7 W 7 W 7 W 30 m 30 m 30 m unbekannt, Annahme: Antenne vergleichbar mit K74326 Gewinn 5 dbi elektrischer Tilt 0 Öffnungswinkel 4 Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 8

19 4.2. Hartstr. 50 Abbildung 3: Mobilfunksender in der Hartstraße 50 Betreiber D2 RegTP Nr Höhe über Dach oberstes Stockwerk max. 23m Gebäude Hartstr. 48 und daneben, oberstes Stockwerk 25m, 2m tiefer als Sender, Strahlung überprüfen Antennen Anz HSR Sicherheitsabstand W 27m 80 63W 27m 60 63W 27m Berechnung Leistung am Antenneneingang bei 900MHz / 6m Sicherheitsabstand 900MHz / 2m Sicherheitsabstand Antenne m 6 m 6 m 2 m 2 m 2 m Leistung Höhe über Grund 57 W 57 W 57 W 6 W 6 W 6 W 27 m 27 m 27 m 30 m 30 m 30 m Leistung am Antenneneingang 57 W, Gewinn = 5,5 dbi 6,4 W, Gewinn = 5,5 dbi K für 57W Antenne Gewinn 5,5 dbi elektrischer Tilt 6 Öffnungswinkel 9,5 Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 9

20 4.3. Münchener Str.2 Abbildung 4: Mobilfunksender in der Münchener Straße 2 Betreiber E RegTP Nr Höhe über Dach höher als umliegende Gebäude, 8-22m höher als umgebende Wohnungen Antennen Anz HSR Sicherheitsabstand Berechnung Leistung am Antenneneingang bei 800MHz / 2m Sicherheitsabstand 800MHz / 2,7m Sicherheitsabstand 800MHz / 3, Sicherheitsabstand Antenne m 3, m 2,7 m Leistung am Antenneneingang 7W Annahme K elektrischer Tilt 6 Öffnungswinkel 7 Gewinn 8dBi Leistung Höhe über Grund 7 W 7 W 3 W 44 m 45 m 48 m Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 20

21 Betreiber E2 RegTP Nr Höhe über Dach weit höher als umliegende Gebäude, 8-22m höher als umgebende Wohnungen Antennen Anz HSR Sicherheitsabstand Berechnung Leistung am Antenneneingang bei 800MHz / 2,9m Sicherheitsabstand 800MHz / 3,5m Sicherheitsabstand 800MHz / 4,6 Sicherheitsabstand ,9 m 3,5 m 4,6 m Leistung am Antenneneingang 2 W Antenne K bei 90 und 300 elektrischer Tilt 6 Öffnungswinkel 7 vertikal Öffnungswinkel 65 horizontal Gewinn 8 dbi K bei 90 elektrischer Tilt 2 Öffnungswinkel 7 vertikal Öffnungswinkel 90 horizontal Gewinn 6,5 dbi Leistung Höhe über Grund 5 W 22 W 38 W 45 m 48 m 48 m Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 2

22 4.4. Friedenstr. 9 Abbildung 5: Mobilfunksender in der Friedenstraße 9 Betreiber E RegTP Nr niedrige Bebauung in der Umgebung, max. 0-m hoch Antennen Anz HSR Sicherheitsabstand Berechnung Leistung am Antenneneingang bei 800MHz / 3,3 Sicherheitsabstand ,3 m 3,3 m 3,3 m Leistung am Antenneneingang 22 W Leistung Höhe über Grund 22 W 22 W 22 W 7 m 7 m 7 m Antenne K elektrischer Tilt 2 Öffnungswinkel 5 vertikal Öffnungswinkel 90 horizontal Gewinn 7,5 dbi Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 22

23 Betreiber D2 RegTP Nr Höhe über Dach Antennen Anz HSR Sicherheitsabstand Berechnung Leistung am Antenneneingang bei 900MHz / 2,3 m Sicherheitsabstand m Leistung Höhe über Grund 0 2,3 m 24 W 2 m Leistung am Antenneneingang 24W, Antenne Annahme K Rundstrahler ( non directional ) elektrischer Tilt 0 Öffnungswinkel 7 Gewinn dbi 4.5. Friedenstr. 43 Abbildung 6: Mobilfunksender in der Friedenstraße 43 Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 23

24 Betreiber E2 RegTP Nr Antenne, gleich hohes Haus in Umgebung, Gebäude Wifostr. 9, m hoch Koordinaten / m über NN Antennen Anz HSR Sicherheitsabstand Berechnung Leistung am Antenneneingang bei 800MHz / 4 Sicherheitsabstand m 4m 3,5m Leistung am Antenneneingang 36 W Leistung Höhe über Grund 36W 36W 25W 9m 9m 9m Antenne 930DD65T2E für 36W-Antenne Annahme elektrischer Tilt 0 Öffnungswinkel 7 vertikal Öffnungswinkel 65 horizontal Gewinn 7dBi 930DD85T2E für 25W-Antenne Annahme elektrischer Tilt 0 Öffnungswinkel 5 vertikal Öffnungswinkel 65 horizontal Gewinn 7,5 dbi 4.6. Wifostr. 9 Abbildung 7: Mobilfunksender in der Wifostraße 9 Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 24

25 Betreiber D RegTP Nr Friedenstr. 43 in direkter Nachbarschaft, 4 Stockwerke Höhe über Dach Antennen Anz HSR Sicherheitsabstand Berechnung Leistung am Antenneneingang bei 900MHz / 3,5 Sicherheitsabstand 9 m ,5 m 3,5 m 3,5 m Leistung am Antenneneingang 22 W Leistung Höhe über Grund 22 W 22 W 22 W 23 m 23 m 23 m Antenne Annahme K74326 elektrischer Tilt 0 Öffnungswinkel 4 vertikal Öffnungswinkel 60 horizontal Gewinn 5dBi 4.7. Ludwig Thoma Str. 9 Abbildung 8: Mobilfunksender in der Ludwig-Thoma-Straße 9 Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 25

26 Sender D2 RegTP Nr Gebäude in Umgebung in Richtung 0-20 gleich hoch, 7 Stockwerke, 20m 2 Antennen, eine davon geneigt, entweder D oder D2 Höhe über Dach Antennen Anz HSR Sicherheitsabstand Berechnung Leistung am Antenneneingang bei 900MHz / 3m Sicherheitsabstand m 3 m 3 m Leistung am Antenneneingang 6 W Leistung Höhe über Grund 6 W 6 W 6 W 24 m 24 m 24 m Antenne Sender D RegTP Nr Annahme K74326 elektrischer Tilt 0 Öffnungswinkel 4 vertikal Öffnungswinkel 60 horizontal Gewinn 5dBi Gebäude in Umgebung in Richtung 0-20 gleich hoch, 7 Stockwerke, 20m 2 Antennen, eine davon geneigt, entweder D oder D2 Höhe über Dach Antennen Anz HSR Sicherheitsabstand Berechnung Leistung am Antenneneingang bei 900MHz / 3,9m Sicherheitsabstand 8 m ,9 m 3,9 m 3,9 m Leistung am Antenneneingang 27 W Leistung Höhe über Grund 27 W 27 W 27 W 25 m 25 m 25 m Antenne K73966 Tilt 8 elektrisch + 2 mechanisch Öffnungswinkel 4 vertikal Öffnungswinkel 60 horizontal Gewinn 5 dbi Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 26

27 4.8. Maximilianstr. 8 Abbildung 9: Mobilfunksender in der Maximilianstraße 8 Betreiber D2 RegTP Nr Antenne 8 geneigt, Umgebung untersuchen, in Richtung Stockwerke hohes Gebäude Höhe über Dach 5,3 m Antennen Anz HSR Sicherheitsabstand 60 9W Gewinn= db 80 09W Gewinn=2 db W Gewinn=0 db Berechnung Leistung am Antenneneingang bei 900MHz / 6,4m Sicherheitsabstand ,4 m 6,4 m 6,4 m 2,3 m 2,3 m 2,3 m Leistung am Antenneneingang 73 W Leistung Höhe über Grund 73 W 73 W 73 W 8 W 8 W 8 W 3 m 3 m 3 m 3 m 3 m 3 m Antenne Annahme K74326 mechanischer Tilt: 8 elektrischer Tilt 0 Öffnungswinkel 4 vertikal Öffnungswinkel 60 horizontal Gewinn 5 dbi Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 27

28 4.9. Burgweg 6 Abbildung 0: Mobilfunksender im Burgweg 6 Betreiber D RegTP Nr Gewerbegebiet Höhe über Dach Antennen Anz HSR Sicherheitsabstand Berechnung Leistung am Antenneneingang bei 900MHz / 3,9 m Sicherheitsabstand ,9 m 3,9 m Leistung am Antenneneingang 24 W Leistung Höhe über Grund 24 W 24 W 7 m 7 m Antenne Annahme K mechanischer Tilt: 0 elektrischer Tilt 6 Öffnungswinkel 9,5 vertikal Öffnungswinkel 90 horizontal Gewinn 5,5 dbi Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 28

29 4.0. Unterpfaffenhofen AB Parkplatz Abbildung : Mobilfunksender an der BAB München Lindau Sender D RegTP Nr Höhe über Dach Antennen Anz HSR Sicherheitsabstand Berechnung Leistung am Antenneneingang bei 900MHz / 3,3m Sicherheitsabstand ,3 m 3,3 m 3,3 m Leistung am Antenneneingang 20 W Leistung Höhe über Grund 20 W 20 W 20 W 43 m 43 m 43 m Antenne Annahme K74326 elektrischer Tilt 0 Öffnungswinkel 4 vertikal Öffnungswinkel 60 horizontal Gewinn 5 dbi Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 29

30 Betreiber D2 RegTP Nr Höhe über Dach Antennen Anz HSR Sicherheitsabstand Berechnung Leistung am Antenneneingang bei 900MHz / 8,3m Sicherheitsabstand ,3 m 8,3 m 5,2 m 5,2 m Leistung am Antenneneingang 23 W Leistung Höhe über Grund 23 W 23 W 48 W 48 W 34 m 34 m 34 m 34 m Antenne Annahme K74326 elektrischer Tilt 0 Öffnungswinkel 4 vertikal Öffnungswinkel 60 horizontal Gewinn 5 dbi Betreiber E2 RegTP Nr Höhe über Dach Antennen Anz HSR Sicherheitsabstand Berechnung Leistung am Antenneneingang bei 900MHz / 3,4m Sicherheitsabstand ,4 m 2,8 m 3,4 m Leistung am Antenneneingang 23W Leistung Höhe über Grund 23 W 23 W 23 W 42 m 42 m 42 m Antenne Annahme K elektrischer Tilt 2 Öffnungswinkel 5 vertikal Öffnungswinkel 9 horizontal Gewinn 7,5 dbi Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 30

31 5. Erläuterungen zu den Berechnungen 5.. Fehlerabschätzung am Beispiel Hartstr. 48: In 50 m Entfernung von der Antenne, in 8 m Höhe und einem Winkel von ca. 3 von der Hauptstrahlrichtung entfernt, beträgt die berechnete elektrische Feldstärke 94 dbµv/m. Die theoretische Freiraumausbreitung ergibt, nach Berücksichtigung des Antennengewinns einen Wert von 03,5 dbµv/m. Die Abweichung beträgt ca. 0 db. Die Ursache dafür sind Beugungen an Hauskanten oder durch die Topologie. Die Überprüfung der Freiraumausbreitung (Rechnung ohne Gebäudemodell) in Hauptstrahlrichtung der Antenne ergibt bei ebenfalls 50 m Abstand zur Antenne einen Wert von 3 dbµv/m. Der theoretische Wert beträgt 3,5 dbµv/m. Damit ist die Abweichung nur noch 0,5 db. Die Fehlerabschätzung innerhalb des Rechengebietes ergibt bei Verwendung des Höhen- und Gebäudemodells einen mittleren Fehler von ca. 7 db. In dieser Größenordung liegen auch die Messfehler von dem üblicherweise verwendeten Messequipment Das Höhenmodell und das Gebäudemodell Die folgenden beiden Abbildungen zeigen das zur Berechnung verwendete Höhenmodell der Stadt Germering und das einfache Gebäudemodell, das nach Angaben des Stadtbauamtes Germering angefertigt wurde. Abbildung 2: Höhenmodell der Stadt Germering; : Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 3

32 Abbildung 3: Einfaches Gebäudemodell der Stadt Germering 5.3. Vorgehen bei der Berechnung Die Sender in der Münchner Straße 2 ( ) und in der Maximilianstraße (54 469) wurden zusammen betrachtet. Für die Berechnung in der Maximilianstraße wurde eine Höhe von 25 m angenommen, das entspricht den obersten Stockwerken der dortigen Gebäude. Ferner wurde die Berechnung in der Münchner Straße bei einer Höhe von 3 m durchgeführt, was ebenfalls dem oberstes Stockwerk entspricht. Die Sender auf den Gebäuden in der Hartstr. 48 (540 02) und Hartstr. 50 (54 479) wurden ebenfalls zusammen gerechnet. Für die Rechnung wurde die Höhe des obersten Stockwerks mit 23 m angenommen. Die Sender in der Friedenstraße 43 (54 09) und in der Wifostraße (54 377) wurden unter Annahme einer Senderhöhe von 3 m entsprechend dem obersten Stockwerk zusammen betrachtet. Für die Berechnung des Sendestandortes in der Friedenstraße, Ecke Riesstraße ( ) wurde eine Gebäudehöhe von 3 m für das oberstes Stockwerk angenommen. Ebenso für den Sendestandort im Burgweg (54 565). In der Ludwig-Thoma-Straße (54 068) wurde der Sender mit einer Höhe von 6 m, entsprechend dem obersten Stockwerk gerechnet. Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 32

33 6. Ergebnisse Zur besseren Übersichtlichkeit sind im folgenden nicht nur absolute Feldstärkewerte, sondern auch bezogene Größen angegeben. Es ist also dargestellt, wie viel Prozent der maximal zulässigen Immission durch die betreffenden Signale jeweils erreicht werden. Als Bezugsgröße werden die in der 26. BImSchV [] festgelegten Grenzwerte für die elektrische Feldstärke herangezogen. Auf besonderen Wunsch des Auftraggebers werden die gemessenen Immissionen zusätzlich mit den Grenzwerten verglichen, die in der Schweiz für so genannte "Orte mit empfindlicher Nutzung" in einer Verordnung festgelegt sind [9]. "Orte mit empfindlicher Nutzung" im Sinne der Schweizer Verordnung sind beispielsweise Wohnungen, Schulen, Kindergärten, Altenheime und Krankenhäuser. Bei diesen in der Schweiz angewendeten Grenzwerten handelt es sich um die derzeit weltweit strengsten gesetzlichen Vorschriften zur Immissionsbegrenzung von Mobilfunksendeanlagen. Die Rechenergebnisse zeigen an keiner Stelle, außer im unmittelbaren Nahfeld der Antennen eine Überschreitung der Grenzwerte. Der Großteil der elektrischen Feldstärke im D Netz (900 MHz) liegt zwischen 0,% und 0,3% des Grenzwertes von 4,25 V/m. Die farbliche Darstellung der Rechenergebnisse, die in den folgenden Bildern verwendet wurde, zeigt die untenstehende Legende: In der Abbildung 4 ist die Verteilung des elektrischen Feldes relativ zum Grenzwert von 4,25 V/m in einer Höhe von,50 m über dem Boden dargestellt. Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 33

34 Funkfeldexpertise im Rahmen des bayerischen FEE Programms Abbildung 4: Verteilung des E-Feldes auf,5 m Höhe verursacht durch das D Netz In der Abbildung 5 ist die Verteilung des elektrischen Feldes, das durch das E Netz verursacht wird, wiederum in einer Höhe von,50 m über dem Boden dargestellt. Der Grenzwert für die elektrischen Felder des E Netzes (800 MHz) beträgt 58,34V/m. Abbildung 5: Verteilung des E-Feldes auf,5 m Höhe verursacht durch das E Netz Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 34

35 Funkfeldexpertise im Rahmen des bayerischen FEE Programms In den Schweizer Richtlinien und in der geplanten Neuauflage der 26. BImSchV werden die elektrischen Felder unterschiedlicher Frequenzen nicht mehr einzeln bewertet, sondern bezogen auf ihren jeweiligen Grenzwert aufsummiert. Die daraus resultierende Summe darf nicht größer als sein (siehe Anhang IV Grenzwerte ). Damit wird eine summarische Bewertung aller Funkdienste von 30 MHz bis 300 GHz vorgenommen. Im hier vorliegenden Fall haben wir bei der Berechnung die Felder des D- Netzes und des E Netzes entsprechend überlagert. Auch bei dieser Betrachtung ist keine Überschreitung der Grenzwerte zu befürchten. Die folgende Abbildung 6 zeigt diese Darstellung der elektrischen Felder, wiederum auf,50 m Höhe über dem Boden. Abbildung 6: Summenbildung des E-Feldes auf,5 m Höhe verursacht durch das D- und das E Netz Bei der Betrachtung der elektrischen Felder wurde die Höhe von,50 m über dem Boden gewählt. Die errechnete Feldverteilung entspricht der zu erwartenden Exposition eines Fußgängers. Abweichungen in den Rechenergebnissen zwischen der Größe eines Kindes und eines Erwachsenen lassen sich aus dem Rechenmodell nicht ableiten. Für Personen, die in höher gelegenen Gebäuden in Germering arbeiten oder wohnen, ist die Betrachtung der elektrischen Feldstärke auch dort interessant. Nach der Regel der quadratischen Leistungsabnahme sind höhere Feldstärken dort zu erwarten, wo die oberen Stockwerke sich in der Nähe eines Mobilfunksenders befinden. Für diese Rechnung wurde eine Höhe von 3 m angenommen. Dies entspricht einer Bauhöhe von 5 VG. Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 35

36 Funkfeldexpertise im Rahmen des bayerischen FEE Programms Die Ergebnisse dieser Berechnung zeigen ebenfalls keine Überschreitung der geltenden Grenzwerte. In der Nähe der Mobilfunksender werden maximal 0% der Grenzwerte für die elektrischen Felder erreicht. In der folgenden Abbildung 7 sind diese Ergebnisse dargestellt. Abbildung 7: Summenbildung des E-Feldes auf 3 m Höhe verursacht durch das D- und das E Netz Das höchste Gebäude in Germering ist das WKK- Gebäude in der Münchner Straße 2. Der kürzeste horizontale Abstand von den Sendern auf dem Dach dieses Gebäuses zum direkten Nachbargebäude in der Münchner Straße beträgt ca. 30 m. Wie die folgende Abbildung 8 zeigt, wird auch in diesem Fall in den obersten Stockwerken keine elektromagnetische Leistung erreicht, die den geltenden Grenzwert überschreitet. Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 36

37 Abbildung 8: Einzelfallbetrachtung für das Gebäude Münchner Straße 2 Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 37

38 7. Zusammenfassung Die angestellten Berechnungen ergeben, dass unter Annahme der vollen Auslastung aller Mobilfunkstandorte in Germering bei maximaler Sendeleistung, an keiner Stelle außerhalb des genehmigten Sicherheitsabstandes zu den Antennen, die geltenden Grenzwerte der 26. BImSchV [] oder der Schweizer Schutzverordnung NISV [9] überschritten werden. Die Immissionen liegen in Höhe eines Fußgängers nicht über 0,5% der geltenden Grenzwerte und in den oberen Stockwerken der an die Sendestandorte angrenzenden Gebäuden nicht ü- ber 0% der geltenden Grenzwerte. In sensible Bereiche (Kindergärten, Schulen, Spielplätze) wird durch die vorhandenen Sendeanlagen weder der schweizer, noch der bundesdeutsche Grenzwert überschritten. Die Feldstärkeverteilung in der Stadt Germering durch das D und das E Netz verläuft relativ gleichmäßig. Messungen sind im Sinne einer örtlich eingeschränkten Überprüfung nicht erforderlich. Im Einzelfall können sich Abweichungen von gemessenen und errechneten elektrischen Feldern ergeben, die aber im Rahmen der Mess- und Rechengenauigkeit zu erwarten sind. Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 38

39 ANHANG I Berücksichtigung der Antennencharakteristik Werden Antennen mit horizontaler oder vertikaler Richtcharakteristik verwendet, ist es bei einer Fernfeldberechnung zulässig die Winkeldämpfung zu berücksichtigen. Wenn eine Winkeldämpfung berücksichtigt wird, ist diese z.b. durch die entsprechenden Antennenrichtdiagramme zu belegen. Tabelle 4: Antennentyp K für D Netz Antennentyp K für D Netz Gewinn=5,5dBi / Elektr. Dowtilt 6 Öffnungswinkel VDIAG=9,5 / HDIAG=90 Antennenwerte Vertikaldiagramm ab 2 pessimistische Annahmen 0, 2, 4, 6, 8, 0, 2, Rest gleich 0-0,7 -,6 4, 0-7 8dB Antennenwerte Horizontaldiagramm: 5, 0, 5, 20, 25, 30, 35, 40, 45 0, 0,3 0,7 0,5 0,7,5 2,0 3dB ,0 6,0 7,0 7,7 8,0 8,5 9 9,5 0dB Rest gleich 20dB Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 39

40 Tabelle 5: Antennentyp K für E Netz Antennentyp K für E Netz Elektr. Dowtilt 6 / Öffnungswinkel HDIAG=65 / Öffnungswinkel VDIAG=7 Gewinn 8dBi Vertikaldiagramm Antennenwerte 0, 2, 4, 6, 8, 0, 2, 8 Rest 25dB Antennenwerte Horizontaldiagramm: 5, 0, 5, 20, 25, 30, 35, 40, 45 0, 0,3,7 2, 2,5 2,9 5,0 7,0 8dB ,3 9,5 0, dB Rest: 25dB Tabelle 6: Antennentyp K für E Netz Antennentyp K für E Netz Elektr. Dowtilt 2 / Öffnungswinkel VDIAG=7 Öffnungswinkel HDIAG=90 / Gewinn 6,5dBi Antennenwerte Vertikaldiagramm 0, 2, 4, 6, 8, 0, 2, 8 Rest 25dB Antennenwerte Horizontaldiagramm: 5, 0, 5, 20, 25, 30, 35, 40, 45 0, 0,3 0,7 0,5 0,7,5 2,0 3dB ,0 6,0 7,0 7,7 8,0 8,5 9 9,5 0dB Rest gleich 20dB Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 40

41 Tabelle 7: Antennentyp K für E Netz Antennentyp K für E Netz Elektr. Dowtilt 2 / Öffnungswinkel VDIAG=5 Öffnungswinkel HDIAG=90 / Gewinn 7,5dBi Antennenwerte Vertikaldiagramm 0, 2, 4, 6, 8, 0, 2, 8 Rest 20dB 0 2, Horizontaldiagramm: 5, 0, 5, 20, 25, 30, 35, 40, 45 0, 0,3 0,7 0,5 0,7,5 2,0 3dB ,0 6,0 7,0 7,7 8,0 8,5 9 9,5 0dB Rest gleich 20dB Tabelle 8: Antennentyp K für D Netz Antennentyp K für D Netz Elektr. Dowtilt 0 / Öffnungswinkel VDIAG=7 Gewinn dbi Antennenwerte Vertikaldiagramm: 0, 2, 4, 6, 8, 0, 2, 8 Rest 25dB Tabelle 9: Antennentyp 930DD85T2E für E Netz Antennentyp 930DD85T2E für E Netz lauter Annahme:!!! Elektr. Dowtilt 0 / Öffnungswinkel VDIAG=5 / Horizontal 65 Gewinn 7,5 dbi Antennenwerte Vertikaldiagramm 0, 2, 4, 6, 8, 0, Rest 25dB 0,5 0,5 0, nicht symmetrisch, es folgen die Werte nach oben 0-20 = 25dB / = 20dB / = 25dB Antennenwerte Horizontaldiagramm: 5, 0, 5, 20, 25, 30, 35, 40, 45 0, 0,3,7 2, 2,5 2,9 5,0 7,0 8dB ,3 9,5 0, dB Rest: 25dB Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 4

42 Tabelle 0: Antennentyp 930DD65T2E für E Netz Antennentyp 930DD65T2E für E Netz lauter Annahme:!!! Elektr. Dowtilt 0 / Öffnungswinkel VDIAG=7 / Horizontal 65 Gewinn 7dBi Antennenwerte Vertikaldiagramm 0, 2, 4, 6, 8, 0, 2, 4 Rest 25dB nicht symmetrisch, es folgen die Werte nach oben 2 = 6dB / 4 =8dB Antennenwerte Horizontaldiagramm: 5, 0, 5, 20, 25, 30, 35, 40, 45 0, 0,3,7 2, 2,5 2,9 5,0 7,0 8dB ,3 9,5 0, dB Rest: 25dB Tabelle : Antennentyp K74326 für D Netz Antennentyp K74326 für D Netz Gewinn 5dBi / electrical downtilt=0 / Öffnungswinkel VDIAG=4 / HDIAG=60 Vertikaldiagramm: Antennenwerte ab 4 pessimistische Annahmen 0, 2, 4, 6, 8, 0, 2, 4, Rest gleich 0-0,4 -,5-2,7 5-6,5-2,5 5 Horizontaldiagramm: 5, 0, 5, 20, 25, 30, 35, 40, 45 0, 0,3,7 2, 2,5 2,9 5,0 7,0 8dB ,3 9,5 0, dB Rest: 25dB Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 42

43 II Unterscheidung Nahfeld Fernfeld Die Formel für die Fernfeldberechnung gilt nur im Fernfeld einer Strahlungsquelle, also in dem Bereich, in dem die Vektoren der elektrischen Feldstärke (E), der magnetischen Feldstärke (H) sowie der Ausbreitungsrichtung (Pointing Vektor) senkrecht aufeinander stehen, keine Phasendifferenzen aufweisen und der Feldwellenwiderstand Z dem Feldwellenwiderstand Z0 (20 π Ω) des Freifeldes entspricht. Die Grenze zwischen Fernfeld und Nahfeld ist abhängig von der Wellenlänge, der Art der verwendeten Antenne und der Umgebung der Antenne. Für Antennengruppen und elektrisch große Antennen lässt sich der Fernfeldabstand R in etwa durch die Beziehung: 2 R > 2 D bestimmen, wobei D die größte Aperturweite der Antennenan- λ ordnung ist. Im Bereich zwischen der Antenne und dem Fernfeldabstand gibt es zwei Feldbereiche, die für die Betrachtung relevant sind: Reaktives Nahfeld (Abstand von der Antenne λ < 2π Innerhalb des reaktiven Nahfeldes kann es lokal zu starken Überhöhungen des elektrischen und des magnetischen Feldes kommen, die mit der Fernfeldbetrachtung nicht berechnet werden können. Daher ist eine Fernfeldbetrachtung in diesem Bereich nicht zulässig. λ Strahlendes Nahfeld ( < 2π Abstand von der Antenne < 4λ ) Wenn die Fernfeldformel im Bereich des strahlenden Nahfeldes angewendet wird, ergeben sich für die meisten Antennenformen konservative Abschätzungen, das heißt die tatsächlichen Feldstärken sind geringer als die errechneten. Dies gilt jedoch nicht für alle Antennenarten, so erzeugt beispielsweise eine magnetische Antenne im Nahfeld stärkere Feldstärken, als die durch die Fernfeldformel vorausgesagten. Insbesondere Antennen, die geometrisch klein im Verhältnis zur Wellenlänge sind, zeigen ein solches Verhalten. Im D und E Netz werden nur die elektrischen Felder betrachtet. Unabhängig von der Art der Antenne ist aber auch das unmittelbare Umfeld der Antenne für deren Nahfeldcharakteristik verantwortlich. So kann es sein, dass z.b. Metallzäune oder Metall- Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 43

44 regenrinnen in der Nähe der Antenne als Sekundärstrahler erregt werden und Feldüberhöhungen hervorrufen. Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 44

45 III Berechnung des Sicherheitsabstandes Die Fernfeldberechnung basiert auf der Annahme, dass sich die Energie elektromagnetischer Wellen von einem theoretischen punktförmigen Strahler (isotroper Strahler) aus gleichmäßig in alle Raumrichtungen ausbreitet. Die Leistungsflussdichte nimmt dabei umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstandes ab. Dieser Sachverhalt lässt sich durch die folgende Formel ausdrücken: P S = 4 π r 2 [] S: Leistungsflussdichte in W/m² P: dem Strahler zugeführte Leistung in W r: Abstand vom Strahler in m Zur Berücksichtigung des Gewinnfaktors und der Richtwirkung einer realen Antenne wird die Formel wie folgt ergänzt: S: Leistungsflussdichte in W/m² P G S = 4 π r i 2 C 2 [2] P: dem Strahler zugeführte Leistung in W r: Abstand vom Strahler in m a 0 C = 0 [2a] Gi: Antennengewinnfaktor, bezogen auf einen isotropen Strahler C: Verlustfaktor zur Berücksichtigung der Richtcharakteristik der Antenne a: Winkeldämpfung in db Um berechnen zu können, in welchem Abstand von der Antenne die Feldstärkegrenzwerte eingehalten werden, muss die Formel [2] umgestellt werden. Dazu werden für die elektrische und für die magnetische Feldstärke die folgenden Beziehungen angesetzt: S E = [3] H S: Leistungsflussdichte in W/m² E: elektrische Feldstärke in V/m H: magnetische Feldstärke in A/m Unter Berücksichtigung der Formeln [2], [4a] und [4b] E H = [4a] Z0: Feldwellenwiderstand des freien Raums: 20 π 377 Ω Z 0 Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 45

46 E = H [4b] Z 0 ergibt sich Formel [5] zur Berechnung des Sicherheitsabstandes: r = Z 0 4 π P G E g i C [5] Eg: Grenzwert der elektrischen Feldstärke als Effektivwert Da die elektrische und die magnetische Feldstärke im Fernfeld über Z0 linear verknüpft sind, kann bei der Fernfeldberechnung der Grenzwert für das elektrische Feld in einen Grenzwert für das magnetische Feld umgerechnet werden [4a]. Bei der Berechnung des erforderlichen Sicherheitsabstandes ist zu beachten, auf welche Weise der Antennengewinnfaktor Gi, der Verlustfaktor C, sowie die Leistung P in die Formel [5] eingesetzt werden. Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 46

47 IV Grenzwerte Personenschutzgrenzwerte: Für die Berechnung des Sicherheitsabstandes auf der Basis der Personenschutzgrenzwerte ist es erforderlich, den Wert der Leistung P als Effektivwert in Formel [5] einzusetzen, weil die Personenschutzgrenzwerte als Effektivwerte festgelegt sind. Herzschrittmachergrenzwerte: Für die Berechnung des Sicherheitsabstandes auf der Basis der Herzschrittmachergrenzwerte ist es erforderlich, den Wert der Leistung P als maximalen Augenblickswert Pˆ in Formel [5] einzusetzen, weil die Herzschrittmachergrenzwerte als maximale Augenblickswerte festgelegt sind. Die Umrechnung der einzelnen Leistungsarten erfolgt über Tabelle 2 der DIN/VDE 0848 Teil (Ausgabe August 2000). Zulässiger Leistungsabschlag bei Personenschutzgrenzwerten Die Personenschutzgrenzwerte sind dann eingehalten, wenn der Effektivwert der Feldstärke quadratisch gemittelt über einen "6-Minuten-Zeitabschnitt" den Grenzwert nicht überschreitet. Daher kann nach der folgenden Formel ein Korrekturfaktor FB ermittelt werden: Gesamtsendezeit innerhalb F B = 6 eines " 6 Minuten Minuten Zeitabschnitts" Wird ein Faktor FB berücksichtigt, so ist zu beachten, dass die Bedingungen, die zur Festlegung des Faktors führten, bei allen Sendeaktivitäten eingehalten werden. Kein Leistungsabschlag bei Herzschrittmachergrenzwerten Da für den Schutz von Herzschrittmacherträgern der Wert des maximalen Augenblickswertes der Spitzenleistung (DIN VDE 0848 Teil ) maßgebend ist, kann für die Ermittlung des Sicherheitsabstandes (auf der Grundlage der HSM-Grenzwerte) kein Leistungsabschlag FB geltend gemacht werden. Bewertung bei mehreren Konfigurationen an einem Standort Fall A gleichzeitiger Betrieb mehrerer Konfigurationen Wenn bei einer ortsfesten Funkanlage mehrere Antennen gleichzeitig betrieben werden, sind bei einer rechnerischen Betrachtung für die einzelnen Antennen die jeweiligen systembezoge- Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 47

48 nen Sicherheitsabstände zu ermitteln. Werden über eine Antenne mehrere Konfigurationen gleichzeitig betrieben, so sind auch für jede dieser Konfigurationen die systembezogene Sicherheitsabstände zu ermitteln. Die systembezogenen Sicherheitsabstände sind linear zu addieren: r = r + r + K + Ges 2 r n r Ges: standortbezogener Sicherheitsabstand r n: systembezogener Sicherheitsabstand Für Konfigurationen oberhalb 00 khz sind die systembezogenen Sicherheitsabstände quadratisch zu addieren, dabei sind auch die Konfigurationen bis 300 GHz zu berücksichtigen: Ges 2 ( r ) + ( r ) 2 + ( r ) 2 r = K + 2 n r Ges: standortbezogener Sicherheitsabstand r n: systembezogener Sicherheitsabstand Bei einer messtechnischen Betrachtung ist unter Beachtung der folgenden Summierungsvorschriften zu prüfen, ob die Grenzwertbedingungen eingehalten sind. Für Frequenzen bis 0 MHz: 30MHz i= Hz Ei E gi + 300GHz i= 30MHz E i V 87 m E i, n : Feldstärke der Einzelimmission E gi,: Für die Einzelimmission gültiger Grenzwert Um die gesetzlichen Vorgaben einzuhalten, darf diese Summe den Wert (bzw. 00 %) nicht überschreiten. Summierungsvorschriften für Addition von Feldstärken bei multifrequenter Belastung Herzschrittmachersicherheitsabstände sind nicht zu addieren und entsprechend der Methode in Fall B zu behandeln. Fall B alternierender Betrieb mehrerer Konfigurationen Wenn bei einer ortsfesten Funkanlage mehrere Antennen betrieben werden, der Betrieb der verschiedenen Antennen aber nicht gleichzeitig erfolgt, sind für die einzelnen Antennen die jeweiligen systembezogenen Sicherheitsabstände zu ermitteln (dies gilt auch für Antennen, über die verschiedene Konfigurationen gleichzeitig betrieben werden). Die systembezogenen Sicherheitsabstände sind in diesem Fall jeweils auch standortbezogene Sicherheitsabstände. Datei: Studienbericht Germering.doc Stand: Seite 48