Schutz von Personen Klasse E

Kniff: Die Frage verlangt eine Begründung, und die muss beim Menschen ansetzen — nicht bei der Messtechnik und nicht beim Funkbetrieb. Lies die Antworten daraufhin durch: nur eine sagt etwas über den Körper.

Warum die anderen nicht stimmen:

• die spezifische Absorptionsrate bei einigen Frequenzen nicht messbar ist. – Die Antwort greift den richtigen Begriff auf und verdreht ihn: die Absorptionsrate ist bei verschiedenen Frequenzen unterschiedlich hoch, nicht unmessbar.
• niederfrequente elektromagnetische Felder energiereicher sind als hochfrequente. – Das ist sachlich verkehrt und als Begründung untauglich; die Grenzwertkurve folgt der Aufnahme im Körper und nicht einer angenommenen Rangfolge der Feldenergie.
• auf den Amateurfunkbändern unterschiedlich hohe Sendeleistungen zugelassen sind. – Der Personenschutz gilt für jedes Feld, ganz gleich woher es kommt. Die zulässigen Sendeleistungen sind eine Folge solcher Grenzwerte und nicht ihr Grund.

Mehr dazu: Wie Feldstärkegrenzwerte gemeint sind

Kniff: Zwei Antworten bauen eine Unterscheidung nach Tag und Nacht ein, die die Verordnung nicht kennt — die kannst du sofort streichen. Die beiden übrigen unterscheiden sich nur in der Mittelungszeit. Halte die sechs Minuten fest; die Zuordnung der drei Anhänge ist in beiden gleich.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Quadratisch gemittelt über 3 Minuten für Grenzwerte nach Anhang 1b, als kurzfristiger Effektivwert für Grenzwerte nach Anhang 1a und als momentaner Spitzenwert für Grenzwerte nach Anhang 3 – Bis auf eine Zahl ist diese Antwort mit der richtigen identisch: die Mittelungszeit für Anhang 1b ist halbiert, und genau darauf zielt die Frage.
• Tagsüber maximale Momentanwerte und in den Nachtstunden zwischen Einbruch der Dunkelheit und Sonnenaufgang quadratisch gemittelt über 3 Minuten – Eine Tag-Nacht-Regelung gibt es hier nicht; sie stammt aus der Vorstellungswelt des Lärmschutzes und passt nicht zu einer Wirkung, die vom Aufenthalt im Feld abhängt.
• Tagsüber maximale Momentanwerte und in den Nachtstunden zwischen Einbruch der Dunkelheit und Sonnenaufgang quadratisch gemittelt über 6 Minuten – Dieselbe erfundene Teilung in Tag und Nacht, diesmal mit der richtigen Zahl garniert. Die sechs Minuten allein retten die Antwort nicht, denn die Zuordnung zu den Anhängen fehlt.

Mehr dazu: Wie Feldstärkegrenzwerte gemeint sind

Kniff: Zwei falsche Antworten nennen eine Mittelung über einen Zeitraum, die dritte nennt den Momentanwert mit dem verkehrten Vorsatz. Lies deshalb genau, ob „maximaler“ oder „minimaler“ davorsteht. Ein Mittelwert kann hier nicht gemeint sein, denn die Störung ist eingetreten, bevor die Mittelung überhaupt beginnt.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Quadratisch gemittelt über 6 Minuten – Das ist der Zeitbezug für den Schutz von Personen nach Anhang 1b. Er wird hier angeboten, weil er die vertraute Zahl trägt, glättet aber gerade die Spitze weg, auf die es ankommt.
• Als minimaler Momentanwert – Der Vorsatz ist umgedreht: ein Grenzwert bemisst sich am höchsten auftretenden Wert. Mit dem niedrigsten wäre jede Anlage unbedenklich.
• Quadratisch gemittelt über 3 Minuten – Diese Mittelungszeit kommt in der Verordnung nicht vor. Sie ist die verkürzte Fassung der sechs Minuten und in beiden Zeitfragen dieselbe Falle.

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Lösungsweg:

1. Gegeben: 6 W Sendeleistung, Antennengewinn 13 dBd
2. Gewinn auf den Kugelstrahler beziehen: 13 dBd + 2,15 = 15,15 dBi
3. Faktor zum Gewinn: 10^(15,15/10) ≈ 33
4. EIRP = 6 W · 33 ≈ 196 W
5. Vergleich mit der Anzeigeschwelle von 10 W EIRP: 196 W liegen weit darüber
6. Also ist er verpflichtet, die Einhaltung der Personenschutzgrenzwerte nachzuweisen

Kniff: Die Frage verlangt zwei Schritte: erst die Strahlungsleistung ausrechnen, dann mit der Anzeigeschwelle vergleichen. 13 dBd sind 15,15 dBi, also ein Faktor von etwa 33, und 6 W mal 33 ergeben rund 196 W EIRP — die 10 W sind damit um das Zwanzigfache überschritten. Die kleine Sendeleistung täuscht: über die Schwelle entscheidet nicht der Sender allein, sondern was die Antenne aus seiner Leistung macht.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Ja, für ortsfeste Amateurfunkstellen ist die Einhaltung der Personenschutzgrenzwerte in jedem Fall nachzuweisen. – Das Ja trifft hier zu, die Begründung nicht: ein Nachweis „in jedem Fall“ ist es nicht, denn unterhalb der Anzeigeschwelle von 10 W EIRP verlangt die Anzeige keinen. Wer sich diese Antwort merkt, rechnet nie nach — und übersieht, wie schnell schon wenige Watt mit viel Antennengewinn die Schwelle reißen.
• Nein, bei FM-Telefonie und Sendezeiten unter 6 Minuten in der Stunde kann der Schutz von Personen in elektromagnetischen Feldern durch den Funkamateur vernachlässigt werden. – Die 6 Minuten stammen aus der zeitlichen Mittelung der Feldstärke und sind kein Freibrief: den Schutz von Personen darf man in keinem Fall vernachlässigen, und die Modulationsart FM ändert daran nichts.
• Nein, der Schutz von Personen in elektromagnetischen Feldern ist durch den Funkamateur erst bei einer Strahlungsleistung von mehr als 10 W EIRP sicherzustellen. – Die Zahl ist richtig, die Folgerung verdreht: mit rund 196 W EIRP liegt diese Station weit über der Schwelle, das „erst“ ist also erfüllt und die Antwort müsste Ja lauten. Außerdem schiebt sie das Sicherstellen selbst hinter die Schwelle — von der Schwelle hängt der Nachweis ab, nicht die Pflicht, Personen zu schützen.

Mehr dazu: Den Sicherheitsabstand bestimmen — und wann die Formel nicht gilt

Kniff: Hier ist nicht zu rechnen, sondern zu vergleichen: 3,65 m sind weniger als die 12,7 m, die auf dem 80-m-Band die Untergrenze der Fernfeldnäherung bilden. Der Punkt liegt damit im reaktiven Nahfeld, und dort liefert die Formel kein Ergebnis, sondern einen Fehler. Ein auffällig kleiner Abstand ist an dieser Stelle ein Warnzeichen und keine Entlastung; gültig wird er erst durch Messung der E- und H-Feldanteile, Simulation oder eine Nahfeldberechnung.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Der errechnete Personenschutz-Sicherheitsabstand muss erst noch mit einem Sicherheitszuschlag (√(2)) multipliziert werden. – Einen solchen Zuschlag kennt die Näherungsformel nicht, und selbst mit ihm bliebe das Ergebnis unter 12,7 m: das Problem ist kein zu knapper Wert, sondern eine Formel, die an dieser Stelle gar nicht anwendbar ist.
• Der errechnete Personenschutz-Sicherheitsabstand ist gültig, da Berechnungen mit der Näherungsformel für die Fernfeldberechnung im Amateurfunk hinreichend genau sind. – Die Näherung ist hier nicht ungenau, sondern außerhalb ihres Geltungsbereichs: im reaktiven Nahfeld stehen E- und H-Feld noch nicht im festen Verhältnis, und dann sagt das Ergebnis über die Feldstärke nichts — „hinreichend genau“ setzt voraus, dass die Formel überhaupt gilt.
• Der errechnete Personenschutz-Sicherheitsabstand ist akzeptiert, sofern die vor Inbetriebnahme einzureichende „Anzeige ortsfester Amateurfunkanlagen“ gemäß § 9 BEMFV von der Bundesnetzagentur nicht beanstandet wird. – Das macht aus einer technischen Frage eine Verfahrensfrage: eine nicht beanstandete Anzeige heilt keine falsch angewandte Formel, und für die Richtigkeit der eingereichten Werte bleibt der Betreiber selbst verantwortlich.

Mehr dazu: Den Sicherheitsabstand bestimmen — und wann die Formel nicht gilt

Kniff: Alle vier Antworten halten dasselbe Verhältnis ein — der Wert für 80 m ist stets die Hälfte des Werts für 160 m, weil die Grenze an der Wellenlänge hängt. Unterscheiden musst du sie also allein am Betrag: 25,5 m und 12,7 m; zur Kontrolle taugt die Wellenlänge geteilt durch 2π. Und merke die Richtung: kleiner als diese Werte heißt ungültig, nicht besonders sicher.

Warum die anderen nicht stimmen:

• 160 m-Band: 12,8 m, 80 m-Band: 6,4 m – Das ist das richtige Paar halbiert. Wer damit arbeitet, hält auf dem 160-m-Band schon ein Ergebnis von 20 m für gültig, obwohl es noch im reaktiven Nahfeld liegt — eine zu niedrige Grenze ist die gefährlichste Verwechslung hier.
• 160 m-Band: 640 m, 80 m-Band: 320 m – Diese Zahlen sind Vielfache der Wellenlänge und um mehr als das Zwanzigfache zu groß; sie würden die Näherungsformel auf 160 m und 80 m praktisch immer für ungültig erklären.
• 160 m-Band: 51,0 m, 80 m-Band: 25,4 m – Hier ist das richtige Paar verdoppelt. Die 25,4 m für das 80-m-Band liegen dabei verdächtig dicht an den 25,5 m, die zum 160-m-Band gehören — die Antwort lebt davon, dass man sich nur eine der beiden Zahlen gemerkt hat und sie dem falschen Band zuordnet.

Mehr dazu: Den Sicherheitsabstand bestimmen — und wann die Formel nicht gilt

Kniff: Die Näherung rechnet mit einer Antenne ohne Ausdehnung, also mit einem Punkt; die wirkliche Antenne ist aber lang, und niemand darf irgendeinem ihrer Teile näher kommen als der berechnete Abstand. Drei Antworten nennen je einen einzelnen Punkt, und von dem aus gemessen bleiben andere Teile der Antenne innerhalb des Abstands. Frage dich deshalb immer, welcher Punkt der nächstliegende ist — gemeint ist jeder.

Warum die anderen nicht stimmen:

• vom untersten Punkt der Antenne. – Das untere Ende ist nur zufällig einmal der nächste Punkt, etwa bei einer Vertikal über einem Weg; bei einer Yagi am Mast oder einem Draht quer über den Garten liegen andere Teile näher, und dort wäre der Abstand unterschritten.
• von der Mitte der Antenne, d. h. dort, wo sie am Mast befestigt ist. – Das verwechselt das Rechenmodell mit der Wirklichkeit: dass die Formel die Antenne als Punkt behandelt, heißt nicht, dass dieser Punkt die Befestigung am Mast ist. Von der Mitte aus gemessen ragen die Enden aus dem Kreis heraus, und dort kommen Personen näher heran, als die Rechnung erlaubt.
• vom Einspeisepunkt der Antenne. – Der Einspeisepunkt ist eine Größe der Speisung und sagt nichts über die räumliche Ausdehnung; bei einer endgespeisten Drahtantenne liegt er sogar am Rand, und der ganze übrige Draht bliebe unberücksichtigt.

Mehr dazu: Den Sicherheitsabstand bestimmen — und wann die Formel nicht gilt

Lösungsweg:

1. Gegeben: 100 W, Kabeldämpfung 1,5 dB, Gewinn 7,5 dBd, Grenzwert 28 V/m
2. Kabelverlust abziehen: 100 W / 10^(1,5/10) = 70,8 W an der Antenne
3. Gewinn auf den Kugelstrahler beziehen: 7,5 dBd + 2,15 = 9,65 dBi
4. Faktor zum Gewinn: 10^(9,65/10) ≈ 9,2
5. EIRP = 70,8 W · 9,2 ≈ 653 W
6. Fernfeldnäherung: r = √(30 · P_EIRP) / E = √(30 · 653 W) / 28 V/m
7. √19590 ≈ 140, geteilt durch 28 ergibt 5,0
8. Prüfen, ob die Näherung gilt: die Untergrenze liegt bei Wellenlänge geteilt durch 2 Pi, auf dem 10-m-Band also bei etwa 1,6 m — 5,0 m liegen darüber, die Rechnung ist gültig
9. Der Sicherheitsabstand beträgt 5,0 m

Kniff: Die Aufgabe ist die EIRP-Rechnung mit einem Schritt mehr: 1,5 dB Kabeldämpfung abziehen, 7,5 dBd über die 2,15 dB in dBi umrechnen und dazuzählen, das ergibt rund 653 W EIRP, und daraus macht die Fernfeldnäherung mit dem Grenzwert 28 V/m genau 5,0 m — die Nachrechnung bestätigt den amtlichen Wert. Die Falle steckt in den 7,5 dBd: lässt du die 2,15 dB weg, landest du bei 3,9 m, und das ist eine der angebotenen Antworten.

Warum die anderen nicht stimmen:

• 3,9 m – So viel kommt heraus, wenn du 7,5 dBd als dBi nimmst und die 2,15 dB unterschlägst; der Bezug auf den Halbwellendipol fällt dann weg, die EIRP wird zu klein und mit ihr der Abstand.
• 20,7 m – Dieser Wert ist mehr als das Vierfache des richtigen und entsteht nur, wenn Dezibelwerte und Faktoren durcheinandergeraten; halte dagegen, dass der Abstand nur mit der Wurzel aus der Leistung wächst — vierfacher Abstand hieße sechzehnfache Strahlungsleistung.
• 2,5 m – Das ist genau die Hälfte des richtigen Werts, wie sie herauskommt, wenn man mit dem doppelten Grenzwert rechnet statt mit den 28 V/m der Frage. Der Grenzwert steht im Nenner, ein zu großer Grenzwert macht den Abstand zu klein — und zu klein ist beim Personenschutz die gefährliche Richtung.

Mehr dazu: Den Sicherheitsabstand bestimmen — und wann die Formel nicht gilt