Begriffe
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Sicherheitsabstand
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Nötiger Abstand von jedem Punkt der Antenne bis
zu dem Bereich, der Menschen zugänglich
ist. Sind Radiale vorhanden, zählen diese auch zur Antenne - es sei denn sie
sind eingegraben.
Der Menschen zugängliche Bereich:
Hier zählt jedes fremde Grundstück, jede Straße bis zu einer Höhe von
3m (teilweise werden auch 2m genommen).
Die Antenne muß in der Zeichnung mit diesem Abstand
eingehüllt werden. Hier im Beispiel 3 rote Ellipsen:
Der maximal mögliche Sicherheitsabstand beschränkt die maximale
Sendeleistung, da an dem Endpunkt des Sicherheitsabstandes die maximal
zulässige Feldstärke nicht überschritten werden darf.
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Kontrollierbarer Bereich
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Der eigene Garten, Luftraum über dem Haus, Luftraum über der Straße, anderen
Häusern oder dem Nachbargrundstück.
Laut Gesetzestext ist das der Bereich, über den der Funkamateur
verbindliche Aussagen über die Verweilzeit von Personen machen
kann.
Der Kontrollierbare Bereich kann im Luftraum ab einer Höhe von 3m über das
eigene Grundstück hinaus ausgedehnt werden. (siehe Zeichnung bei
Sicherheitsabstand)
Der Kontrollierbare Bereich muß die Umhüllung der Antenne mit dem
Sicherheitsabstand ganz einschließen (rote Ellipsen).
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Winkeldämpfung
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Strahlt die Antenne an einen Punkt vorbei, erzeugt sie dort weniger
Feldstärke. Es tritt gegenüber dem Maximalgewinn eine Dämpfung auf. Man
spricht von Winkeldämpfung. Die Winkeldämfung ist die Differenz zwischen
Maximalgewinn und dem Gewinn in die Richtung des Punktes.
Dies tritt besonders bei Vertikalantennen auf, die einen hohen Standpunkt
haben oder bei Richtantennen. Wenn für eine drehbare Richtantenne ein
Bereich bzw. Sektor ausgespart wurde ist
zu beachten, dass dann die
Antenne nicht doch in der bewußten Richtung mit mehr als 10 Watt
Strahlungsleistung benutzt wird.
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Nahfeld
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In der direkten Umgebung der Antenne verhält sich das Feld der Antenne
anders als sonst. Elektrisches und Magnetisches Feld stehen hier nicht
rechtwinklig aufeinander. Soll für diesen Bereiche eine Feldstärkeberechnung
durchgeführt werden kann dies nicht mit dem Strahlungsdiagramm in
Zusammenhang gebracht werden. Es ist dann eine spezielle Nahfeldberechnung
nötig, wie sie von EZNEC, MMANA oder 4nec2 durchgeführt wird. (Programme zu
finden unter Links)
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Reaktives Nahfeld
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Das direkte Umfeld der Antenne. Es reicht bis zu einer Entfernung von
Lambda/(2*Pi). Für das 160m-Band (1815khz) sind das 26,3m.
In diesem Bereich ist keine Simulation mit den üblichen
Berechnungsprogrammen wie Watt möglich! (die Ausgabe-Fläche wird rosa
unterlegt) Unterschreitet ein nötiger Sicherheitsabstand dieses Maß, ist
eine Nahfeldsimulation oder eine Nahfeldmessung nötig!
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Strahlendes Nahfeld
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Der Bereich, der sich bereits in einer gewissen Entfernung von der Antenne
befindet. Definition: Lambda/(2*Pi) < Strahlendes Nahfeld < Lambda*4
Es umfasst also den Bereich zwischen dem Reaktivem Nahfeld und geht bis zu
einer Entfernung von 4 Lambda.
Für das Strahlende Nahfeld werden herkömmliche Berechnungen (zb. von Watt)
von der RegTP anerkannt. Jedoch ist klar zu sagen, dass diese Zusage vom
DARC erstritten ist und nicht zwangsläufig zu einem Ergebnis führt, das die
Realität auch trifft! Besonders bei Antennen mit außergewöhnlichen Strom und
Spannungsverteilungen oder komplizierten Geometrieen stimmt die Berechnung
dann nicht mehr! Beispiele hierfür sind zb. eine
2 mal 10m lange, symetrisch gespeiste Dipolantenne für 10m/15m. Die
Feldverteilung ist dann zu kompliziert als dass man sie einfach mit dem
Antennengewinn berechnen könnte.
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Nahfeldsimulation
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Innerhalb des Reaktiven Nahfeldes wird von der RegTP keine herkömmliche
Berchnung mit Watt oder von Hand anerkannt. Hier ist eine Nahfeldsimulation
mit einem speziellen Programm nötig (EZNEC, MMANA, 4nec2 - unter Links)
Für das Strahlende Nahfeld ist eine Antennensimulation in manchen Fällen
ebenfalls sinnvoll. Weiterhin läßt sich damit möglicherweise die maximal
benutzbare Sendeleistung gegenüber einer herkömmlichen Berechnung mit Watt
etwas steigern.
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Wiesbeck-Studie
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Vereinfachtes Berechnungsverfahren, wird von der RegTP anerkannt.
Diese Studie enhält allerdings nur wenige Antennenformen, welche dann
weiterhin auf nur wenigen Bändern getestet wurden: Dipol, Verkürzter Dipol
(Trap), GPA50, Inverted-V, FD4, 4-BTV(Vertikal), Loop (D=1,7m und D=3,4m),
Yagi(W3DZZ), Yagi(FBD=505), Reflektorantenne.
Die Schutzabstände sind mit einfachen Formeln von Hand ermittelbar.
In Watt ist ein Modul für diese Studie zur einfachen Benutzung
enthalten.
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Nahfeldmessung
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Sind die Sicherheitsabstände nicht ausreichend groß oder ist die
Leistungsbeschränkung zu groß, kann mit Sonden (gibts auszuleihen beim
EMV-Referent in JEDEM Distrikt) gemessen werden. Sinnvoll ist jedoch,
vorher eine Nahfeldsimulation durchzuführen um zu wissen, wo zu
messen ist. Eine Nahfeldmessung ist eine schwierige Angelegenheit, da 5
Freiheitsgrade für die Position der Sonde vorliegen
(X,Y,Z,Winkel-X,Winkel-Y).
Im reaktivem Nahfeld muß weiterhin die elektrische und die magnetische
Feldstärke gemessen werden. Im reaktivem Nahfeld dürfen die Grenzwerte
auch überschritten werden, solange die Bedingung der Kopplung der
beiden Feldstärkewerte (E und H) erfüllt ist (ist aber rechnerisch und
messtechnisch sehr aufwendig).
Checkliste zur Nahfeldmessung
- Maßstäbliche Zeichnung der Antenne u. näheren Umgebung (Häuser) zum
Einzeichnen der Messpunkte
- Mess-Sonden für E und H-Feld
- Pegelmesser mit vollen Batterien
- Vorbereitetes Messprotokoll u. Schreibunterlage mit Bleistift
- Maßband, Schnur und/oder Meterstab zum Ausmessen der Messpunkte
- Markierungen (Holzstäbchen) zum Markieren der Messpunkte
- Feldstärketabelle der Grenzwerte (möglichst in dbm) evtl. Feldstärkenomogramm
- evtl. Taschenrechner zum genauen Umrechnen der dbm-Werte
- nach Möglichkeit Ausdrucke der Nahfeldsimulation (sehr empfehlenswert)
- 2 Handfunkgeraete mit vollen Batterien um in der Station Bescheid zu sagen /
den Sender zu tasten
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Feldstärkegrenzwerte
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Es gibt eine Reihe von Grenzwerten die alle eingehalten werden müssen.
Grenzwerte für Personenschutz und Herzschrittmachergrenzwerte, wobei
sich die Herzschrittmachergrenzwerte nochmal aufteilen da hier für
verschiedene Modulationsarten verschiedene Werte gelten. Außerdem
gelten im Nahfeld unabhängig voneinander die Grenzwerte für
Elektrisches und Magnetisches Feld (im Fernfeld ist nur eine
Komponente - E oder H - ausreichend).
Tabelle für Feldstärkegrenzwerte
Die dBV/m und dBmA/m - Werte gelten Ausschließlich f|r die Benutzung von
Pegelmesser PWRM 1
und die Sonden EFS 1 und HFS 1 !!!!!!
Die Herzschrittmacher-Grenzwerte sind hier für die Betriebsart
(Modulationsart) AM ausgelegt.
Für CW und SSB gelten etwas geringere Grenzwerte. Für den
UKW-Bereich gelten für die Betriebsart TV und GSM noch strengere
Grenzwerte!
Für FM gelten andererseits wesentlich geringere
Grenzwerte.
In Watt sind alle diese Grenzwerte bei der Wahl der
Betriebsart bereits berücksichtigt.
Die Kopplung im Nahfeld ist in diesen Grenzwerten natürlich auch
unberücksichtigt (siehe dazu weiter unten).
(Für das Nahfeld gelten unter Sonderbedingungen höhere Grenzwerte).
Mehr Informationen dazu findet man "Auswertung der Norm VDE0848 Teil
3-1/A1".
Die jeweils kritischeren Grenzwerte sind farblich markiert.
| Band/Mhz |
E-Feld
Personenschutz
V/m
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H-Feld
Personenschutz
mA/m
|
E-Feld
Herzschr.
V/m
|
H-Feld
Herzschr.
mA/m
|
E-Feld
Personenschutz
dBm
|
H-Feld
Personenschutz
dBm
|
E-Feld
Herzschr.
dBm
|
H-Feld
Herzschr.
dBm
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| 1,89 | 63,28 |
386,24 |
44,09 |
117,0 |
-33,97 |
-8,26 |
-37,11 |
-18,64 |
| 3,8 |
44,63 |
192,11 |
61,71 |
163,7 |
-37,01 |
-14,33 |
-34,19 |
-15,72 |
| 7,1 |
32,65 |
102,82 |
69,53 |
184,4 |
-39,72 |
-19,76 |
-33,16 |
-14,69 |
| 10,15 |
27,50 |
73,00 |
34.02 |
90,2 |
-41,21 |
-22,73 |
-39,36 |
-20,90 |
|
| 14,35 |
27,50 |
73,00 |
17.02 |
45,1 |
-41,21 |
-22,73 |
-45,38 |
-26,92 |
| 18,17 |
27,50 |
73,00 |
12,33 |
32,7 |
-41,21 |
-22,73 |
-48,18 |
-29,71 |
| 21,45 |
27,50 |
73,00 |
12,33 |
32,7 |
-41,21 |
-22,73 |
-48,18 |
-29,71 |
| 24,99 |
27,50 |
73,00 |
9,92 |
26,3 |
-41,21 |
-22,73 |
-50,06 |
-31,60 |
| 29,70 |
27,50 |
73,00 |
7,38 |
19,6 |
-41,21 |
-22,73 |
-52,64 |
-34,15 |
| 146 |
27,50 |
73,00 |
2,58 |
6,8 |
-41,21 |
-22,73 |
-61,76 |
-43,35 |
| 430 |
28,51 |
76,73 |
35,53 |
94,2 |
-40,90 |
-22,30 |
-38,99 |
-20,52 |
| 1240 |
48,42 |
130,27 |
45,78 |
121,4 |
-36,29 |
-17,70 |
-36,79 |
-18,32 |
| >1320 |
61,00 |
160,00 |
907,61 |
2407,5 |
-34,29 |
-15,92 |
-10,84 |
+7,63 |
Vorsicht: die dbm-Werte kommen dabei vom Negativen ins Positive -
Beispiel:
Abgelesen: -41dbm H-Feld ergibt Feldstdrke: +19dbm
Die dbm-Werte gelten direkt für die Messinstrumente des DARC PWRM1 + HFS1 +
EFS1.
Die Feldstärkewerte können in dbm-Werte umgerechnet werden mit:
Elektrisch:
Magnetisch:
Die dbm-Werte können in Feldstärkewerte umgerechnet werden mit:
Die frher hier angegebenen Formeln (siehe unten) sind leider falsch!
Hier ist leider ein Fehler passiert!
Die frueher hier angegebenen Formeln sind Falsch!(siehe unten)
Hier ist leider ein Fehler passiert!
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Kopplung
(für
Nahfeldbedingung)
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Im Nahfeld dürfen die Feldstärkegrenzwerte überschritten werden, solange
eine gewisse Leistungsdichte nicht überschritten wird. Dies ist dadurch
begründet, dass wenn E und H-Feld nicht phasengleich auftreten sondern
zeitlich versetzt auch keine Leistung entsteht.
Für die Kopplung ist also jedes mal das "Feldstärkepaar" aus E-Feld und
H-Feld heranzuziehen.
Die Kopplungsbedingung ist recht kompliziert und muß theoretisch für jeden
Punkt an dem die Grenzwerte überschritten werden neu berechnet werden.
Da dies in der Realität kaum machbar ist wird von der Nutzung dieser
Kopplungsbedingung für den Regelfall abgeraten.
Die Kopplungsbedingung gilt nur für den Frequenzbereich zwischen 25kHz und
16,9MHz. Oberhalb gelten dann die getrennten Feldstärkegrenzwerte für E und
H-Feld.
Mehr Informationen dazu findet man in der "Auswertung der Norm VDE 0848 Teil
3-1/A1 vom Feb.2001 für den Amateurfunk" des DARC.
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EIRP - Strahlungsleistung
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EIRP hat zunächst nichts mit der Sendeleistung zu tun. EIRP ist die
abgegebene Strahlungsleistung in Hauptstrahlrichtung der Antenne, also die
Leistung pro Fläche. Bringt man dies in Bezug zur Sendeleistung, sind hier
der Antennengewinn und sämtliche Verluste zu berücksichtigen.
Die EIRP kann NICHT einfach mit dem Antennengewinn multipliziert
werden, vielmehr ist der Antennengewinn erst in einen Faktor umzurechnen.
Antennengewinn in dBi
Verluste - alle verluste auf Kabeln, Steckern...etc
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Antennengewinn
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Der Antennengewinn zur Berechnung der EIRP muß in dbi (0dbi = 2,15dbd)
vorliegen. Außerdem muß der Antennengewinn für den freien Raum
errechnet sein, also ohne jeden Bodeneinfluß.
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Watt
Watt32
Watt32-light
(Programm zum
Ausfüllen der
Selbsterklärung)
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Watt wird vom DARC angeboten.
Es beinhaltet fast alle Optionen zur kompletten erstellung der
Selbsterklärung.
Berechnet wird zunächst der notwendige Sicherheitsabstand bei vorzugebener
Leistung.
Es ist also vorerst aus der bereits angefertigten Zeichnung der maximale
Sicherheitsabstand festzulegen. In Watt ist dann die Leistung so lange zu
ändern bis sich der errechnete Sicherheitsabstand innerhalb (kürzer) des
gezeichneten Sicherheitsabstandes befindet.
Watt enthält eine vielzahl von Antennen und deren Gewinn. Teilweise sind
auch die Winkeldämpfungen in 10-Grad-Steps enthalten.
Darüber hinaus sind Module für die Feldstärkemessung und
Feldstärkeberechnung enthalten.
Teilweise läuft das Programm äußerst instabil, darum gibt es eine
"light-Version", die zuverlässiger laufen soll.
Nach eigener Erfahrung ist diese Version auch instabil, sobald man in das
kleine dialog-fenster hineinklickt ohne vorher im Hauptfenster die
entsprechende Zeile angewählt zu haben! Beispiel: Wenn man eine Antenne
auswählen will sollte man vorher im Hauptfenster die entsprechende Zeile und
Spalte anwählen, in welche der Gewinn der Antenne eingetragen werden
soll.
Diese Prozedur gilt für sämtliche Optionen wie Sendeart und
Winkeldämpfung.
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Sendeart
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Sendeart ist in Watt zu wählen. Wichtig ist, dass, wenn möglich NICHT
die Betriebsart "Alle" ausgewählt wird, da hier für die
Herzschrittmacher-Abstände sonst imens hohe Werte auftreten.
Es kann auch ein kleineres Sende-Empfangs-Verhältnis ausgewählt werden.
Default ist 6 Minuten Senden, 0 Empfangen. Bei FCC / RegTP wird Empfohlen
RegTP zu wählen (Watt-Hilfe).
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Zeichnungen
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Zeichnungen für die Selbsterklärung müssen mit dem Titelblatt
(Frequenzbereiche + EIRP) abgegeben werden. Alles andere (auch
Messprotokolle) wird behalten.
Die Zeichnungen sollten Draufsicht und zwei Seitenansichten enthalten,
bei Bedarf noch mehr Ansichten. Die Zeichnungen müssen Maßstäblich sein!
Einzuzeichnen ist der Kontrollierbare Bereich (meist grün) und der
Sicherheitsabstand / Sicherheitsbereich (rot). Nicht vergessen auch
einen Maßstab mit anzugeben.
In die Zeichnung müssen auch die Messpunkte der Nahfeldsimulation (die
Punkte maximaler Feldstärke / den Grenzwerten am nächsten), also jeweils E
und H-Feld pro Band ein Feldstärkepaar, eingezeichnet werden.
Zeichnungsbeispiele hier: dxf.html
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Messfehler
bei der
Nahfeldmessung
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Wenn mit nichtisotropen Mess-Sonden (=eine Ausrichtung der Sonde im Feld ist
nötig um den Maximalwert der Feldstärke zu erhalten) gemessen wird (zb.
DARC-Mess-Sonden), so können durch Temperaturdifferenzen und unpräzise
Ausrichtung der Sonden an den 5 Freiheitsgraden (x,y,z,winkel-x,winkel-y)
erhebliche Messfehler entstehen, die man berücksichtigen sollte.
Selbst wenn der Fehler bei der Sondenausrichtung nur -0,2db groß ist kann
der Gesammtfehler bis zu +2,5db / -2,7db betragen (gilt für eine Temperatur
zwischen 0 und 40 Grad).
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Wandlerfaktor
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Wird mit den Feldstärkemessgeräten des DARC in einem Feld mit zb.
100Volt/Meter gemessen, zeigt das Messgerät (nach der dbm-V/m Umrechnung)
KEINE 100V/m an, sondern einen viel kleineren Wert. Dies geschieht weil die
Fläche der Sonden viel zu klein ist. Um auf die korrekten Werte zu kommen
muß erst mit dem "Wandlerfaktor" addiert werden.
Für die DARC-Sonden wird zum abgelesenen dbm-Wert
der Elekrischen Feldsonde mit 70 db addiert
der Magnetsichen Feldsonde mit 60 db addiert
Der Wandlerfaktor ist in die Formel der Umrechnung bei der Feldstärketabelle
bereits enthalten.
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