Mobilfunk in Liechtenstein Workshop am 06. Dezember 2004 Mobilfunktechnik II

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Gregor Paul Geiger
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1 Mobilfunk in Liechtenstein Workshop am 06. Dezember 2004 Mobilfunktechnik II

2 Rundfunksendeanlage (Kurzwelle)

3 Typische Hochfrequenzlandschaft im Zeitalter des Mobilfunks Kurzwelle Lang- und Mittelwelle UKW TV VHF GSM 900 GSM 1800 TV UHF

4 Zellulärer Aufbau eines Mobilfunknetzes Quelle: Redl / Weber

5 Der isotrope Kugelstrahler Sendeleistung P

6 Die Sonne Natürlicher Kugelstrahler

7 Der isotrope Kugelstrahler Strahlungsdichte S Sendeleistung P S = P 4 π r² r: Entfernung zum Strahler

8 Mobilfunk-Antennen Rundumstrahler Sektorantennen

9 Strahlungsdichte und Feldstärke am Immissionsort S = P 4 π r 2 Produkt aller verstärkenden Faktoren Produkt aller dämpfenden Faktoren S: Strahlungsdichte P: Sendeleistung r : Entfernung zur Sendeantenne Die Strahlungsdichte ist proportional zum Quadrat der Feldstärke: S E 2

10 EIRP: Äquivalente isotrope Strahlungsleistung Antennengewinn durch Richtwirkung gegenüber dem Kugelstrahler (isotroper Strahler) Typischer Gewinn einer Mobilfunk-Antenne: 17 dbi Faktor 50 (für die Strahlungsdichte) 20 W Sendeleistung W EIRP (EIRP: Equivalent Isotropically Radiated Power)

11 Antennen-Richtdiagramm - Kathrein K Horizontal Vertikal

12 Antennen-Richtdiagramm / Halbwertsbreite [ ] Horizontal 65 - Kathrein K Vertikal 7

13 Geometrie für die folgenden Betrachtungen Quelle: MUNLV-NRW / IMST

14 Leistungsflussdichte als Funktion des Abstands Freiraum-Wellenausbreitungsmodell Nebenzipfel Hauptkeule Quelle: MUNLV-NRW / IMST

15 Antennen-Richtdiagramm - Kathrein K Horizontal Vertikal

16 Leistungsflussdichte als Funktion des Höhenunterschieds Sende-/Empfangsantenne Freiraum-Wellenausbreitungsmodell Quelle: MUNLV-NRW / IMST

17 Leistungsflussdichte als Funktion des Downtilts Freiraum-Wellenausbreitungsmodell Quelle: MUNLV-NRW / IMST

18 Abstandsprofil der Leistungsflussdichte [μw/m²] GSM-Antennen auf Dachstandort (15 m Höhe) Quelle: Münzenberg; Haumann 2002

19 Abstandsprofil der Leistungsflussdichte [μw/m²] GSM-Antennen auf Industriekaminen (70 m Höhe) Quelle: Münzenberg; Haumann 2002

20 Mobilfunkstrahlung in der Nähe von GSM-Sendeanlagen in Wohngebieten Auswertung nach Abstand und Sichtkontakt (n = 215) Strahlung mit Sichtkontakt Strahlung ohne Sichtkontakt Strahlungsdichte in µw/m ,1 0, Quelle: Münzenberg; Haumann 2002 Senderabstand in m

21 Reflexion, Abschattung, Beugung, Streuung, Interferenz Beugung Abschattung Reflexion Quasioptische Verbindung Streuung

23 Leistungsregelung der Mobilteile Leistungsflussdichte Hochfrequenzdämpfendes Element

24 Immissions-Berechnungen für Variationen der Höhe der Sendeantenne Antennenhöhe = 20 m Antennenhöhe = 35 m Quelle: Oberfeld 2003

25 Beispiel einer Immissions-minimierten Netzplanung Maximale Strahlungsdichten in 2 m Höhe über Grund 1 W/m mw/m 2 10 mw/m 2 1 mw/m µw/m 2 10 µw/m 2 1 µw/m 2 0,1 µw/m 2 0,01 µw/m 2 0,001 W/m 2 0,0001µW/m 2 0 km 0,5 km 1,0 km 1,5 km 2,0 km 2,5 km 3,0 km Ausgangszustand 0 km 0,5 km 1,0 km 1,5 km 2,0 km 2,5 km 3,0 km Immissonsminimierte Alternativplanung Quelle: Kalau 2003

26 GSM-Bestand + bestehende UMTS-Planung versus immissionsminimierte Planung Querschnittsbetrachtung: Leistungsflussdichten für Pfad Nordwest-Südost 10 mw/m 2 GSM-Bestand + UMTS-Planung Immissionsminimierte Planung 1 mw/m µw/m 2 10 µw/m 2 1 µw/m 2 Eichendorffpl. Rathaus Kiesgrube m 1000 m 1500 m 2000 m Rein./allg. Wohngebiet

27 GSM-Standorte in einer Großstadt Quelle:

28 GSM- und geplante UMTS-Standorte Quelle:

29 Grundprinzip der Hochfrequenz-Dämpfung Hochfrequenzdämpfendes Element (z.b. Wand) S einfallend E einfallend H einfallend S austretend E austretend H austretend

30 HF-Dämpfung überwiegend durch Reflexion Hochfrequenz-dämpfendes Element Einfallende Welle E einfallend Absorbierter Anteil E austretend Austretende Welle (durchkommend) Reflektierte Welle

31 HF-Dämpfung überwiegend durch Absorption Hochfrequenz-dämpfendes Element Einfallende Welle E einfallend Absorbierter Anteil E austretend Austretende Welle (durchkommend) Reflektierte Welle

32 Löcher in der Abschirmung Quelle: Pauli, Moldan

33 HF-abschirmender Fensterrahmen Quelle: Weiß & Weiß

34 HF-abschirmendes Putz-Armierungsgewebe Metallfaden Quelle: STO

35 Bettbaldachin aus textilem Abschirmgewebe Quelle: biologa

36 HF-Transmissionsdämpfung diverser Materialien Quelle: Moldan 2003

37 HF-Transmissionsdämpfung diverser Materialien Quelle: Moldan 2003

38 Fachgerechte Erdung leitfähiger Abschirmungen Erdung eines Wärmedämmverbund- Systems (WDV) mit Abschirm- Putzgitter Quelle: STO

39 Erdung von leitfähigen Hochfrequenz-Abschirmungen Eine Erdung ist aus Gründen der Hochfrequenz- Abschirmung nicht erforderlich, aber wegen: Gefahr der Ankopplung und Verschleppung niederfrequenter elektrischer Wechselfelder (50 Hz) Personen- und Sachschutz (el.schlag, Brandgefahr) Erdungsmaßnahmen gehören in die Hand einer Elektrofachkraft: Sie müssen massiv, dauerhaft und mechanisch belastbar ausgeführt werden Es sollte dringend ein Fehlerstrom-Schutzschalter (30 ma) vorhanden sein

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