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Ralf Mahler
2026-06-07 17:02:19 +02:00
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## Erklärung # Erklärung
Das Nahfeld teilt sich in das reaktive und das strahlende Nahfeld auf. In den meisten Fällen kann das strahlende Nahfeld wie das Fernfeld behandelt werden. Das Nahfeld einer Antenne wird in ein reaktives Nahfeld und ein strahlendes Nahfeld unterteilt. Der Übergang zum Fernfeld erfolgt kontinuierlich; eine scharfe Grenze existiert nicht.
Im (reaktiven) Nahfeld einer Antenne weisen die elektrische Feldstärke $E$ und die magnetische Feldstärke $H$ *keine konstante Phasenbeziehung* zueinander auf. Im reaktiven Nahfeld (typisch für Abstände $d < \frac{\lambda}{2\pi}$) sind die elektromagnetischen Feldanteile stark ortsabhängig ausgeprägt. Die elektrische Feldstärke $E$ und die magnetische Feldstärke $H$ stehen hierbei in keiner festen Phasen- oder Amplitudenbeziehung zueinander. Eine Anwendung von Fernfeldnäherungen ist in diesem Bereich nicht zulässig.
Eine konstante Phasenbeziehung liegt erst im Fernfeld einer Antenne, d.h. bei einem Abstand $d > 4\cdot\lambda$ von der Antenne, vor. Im strahlenden Nahfeld (auch Fresnel-Bereich, typischerweise für $\frac{\lambda}{2\pi} \le d \lesssim 4\lambda$) dominiert bereits die abgestrahlte Welle. Die Feldstruktur ist jedoch noch entfernungs- und richtungsabhängig, sodass keine vollständige Fernfeldbedingung erfüllt ist.
Wird die Näherungsformel für das Fernfeld im strahlenden Nahfeld verwendet, ist die errechnete Feldstärke höher als die tatsächliche Feldstärke. Man ist somit auf der sicheren Seite. Dies gilt aber nicht für magnetische und sehr kurze Antennen. Wird im strahlenden Nahfeld dennoch die Fernfeldnäherung verwendet, liefert diese in vielen Fällen eine konservative Abschätzung der Feldstärke, das heißt die berechneten Werte liegen über den tatsächlich auftretenden Feldstärken. Dadurch wird im Regelfall eine sichere Bewertung erzielt. Diese Aussage gilt jedoch nicht allgemein, insbesondere nicht für elektrisch kleine Antennen oder magnetisch dominierte Strahler, bei denen im Nahfeld lokal höhere Feldstärken auftreten können als durch die Fernfeldnäherung vorhergesagt.
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@@ -1,15 +1,20 @@
## Erklärung: ## Erklärung:
Im Fernfeld sind die Beträge der elektrischen Feldstärke $E$ und magnetischen Feldstärke $H$ eines elektromagnetischen Feldes durch den Wellenwiderstand $Z_0$ des freien Raumes (bzw. des jeweiligen Mediums) miteinander verknüpft. Im Fernfeld sind die Beträge der elektrischen Feldstärke $E$ und der magnetischen Feldstärke $H$ eines elektromagnetischen Feldes durch den Wellenwiderstand $Z$ miteinander verknüpft.
$E = H \cdot Z_0$ $E = H \cdot Z$
Anders ausgedrückt: Anders ausgedrückt:
Im Fernfeld ist das Verhältnis zwischen elektrischer Feldstärke $E$ und magnetischer Feldstärke $H$ gleich der Konstante $Z_0$. Im Fernfeld ist das Verhältnis zwischen elektrischer Feldstärke $E$ und magnetischer Feldstärke $H$ konstant und entspricht dem Wellenwiderstand $Z$:
Dadurch lässt sich aus der Messung einer Feldkomponente die andere berechnen, was im Nahfeld nicht möglich ist. $\frac{E}{H} = Z$
Für $Z_0$ gilt dabei im freien Raum: Dadurch lässt sich aus der Messung einer Feldkomponente die andere berechnen. Im Nahfeld ist dies im Allgemeinen nicht möglich.
$Z_0 = \qty{120\pi}{\ohm} \approx \qty{377}{\ohm}$ Der Wellenwiderstand $Z$ hängt dabei vom Medium ab, in dem sich das elektromagnetische Feld ausbreitet.
Für den Wellenwiderstand des freien Raums $Z_0$ gilt:
$Z_0 = \sqrt{\frac{\mu_0}{\varepsilon_0}} = \qty{120\pi}{\ohm} \approx \qty{377}{\ohm}$
Dabei bezeichnen $\mu_0$ und $\varepsilon_0$ die Permeabilität bzw. die Permittivität des Vakuums. Der Wellenwiderstand von Luft ist praktisch identisch mit dem des Vakuums.
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@@ -2,13 +2,13 @@
### Quelle zur Berechnung des Sicherheitsabstands ### Quelle zur Berechnung des Sicherheitsabstands
Das Dokument "Erläuterung der Bewertungsverfahren nach BEMFV" der Bundesnetzagentur vom August 2013 gibt Aufschuss. Das Dokument "Erläuterung der Bewertungsverfahren nach BEMFV" der Bundesnetzagentur vom August 2013 gibt Aufschluss.
Der Abschnitt 1.2.2 (Durchführung der Fernfeldberechung) enthält die Formel (5) zur Berechnung des Sicherheitsabstands - hier mit $r$ bezeichnet: Der Abschnitt 1.2.2 (Durchführung der Fernfeldberechnung) enthält die Formel (5) zur Berechnung des Sicherheitsabstands - hier mit $r$ bezeichnet:
$r = \sqrt(\frac{Z_0}{4 \cdot \pi}) \cdot \frac{\sqrt{P \cdot G_i}}{E_g}$ $r = \sqrt(\frac{Z_0}{4 \cdot \pi}) \cdot \frac{\sqrt{P \cdot G_i}}{E_g} \cdot C$
mit $Z_0 = \qty{120\pi}{\Ohm}$ kann man den ersten Faktor zu $\sqrt{\qty{30}{\Ohm}}$ vereinfachen und erhält die in der Aufgabenstellung und den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur genannte Formel zu Berechnung des Sicherheitsabstands: Mit $Z_0 = \qty{120\pi}{\Ohm}$ lässt sich der erste Faktor zu $\sqrt{\qty{30}{\Ohm}}$ vereinfachen. Vernachlässigt man den Verlustfaktor $C$, erhält man die in der Aufgabenstellung und den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur angegebene Formel zur Berechnung des Sicherheitsabstands:
$d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot P_\mathrm{EIRP}}}{E}$ $d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot P_\mathrm{EIRP}}}{E}$
@@ -28,7 +28,7 @@ beträgt. Hier gilt:
### Strahlendes Nahfeld ### Strahlendes Nahfeld
Man befindet sich im strahlende Nahfeld einer Antenne, wenn Man befindet sich im strahlenden Nahfeld einer Antenne, wenn
* man sich außerhalb des reaktiven Nahfeldes befindet und * man sich außerhalb des reaktiven Nahfeldes befindet und
* der Abstand zur Antenne weniger als $4 \lambda$ beträgt. * der Abstand zur Antenne weniger als $4 \lambda$ beträgt.
@@ -45,5 +45,5 @@ Abschnitt 1.3 geht auf die Möglichkeit der Nahfeldberechnung durch Simulation e
### Interpretation ### Interpretation
Aus den gemeinsamen Erläuterungen zum reaktiven und strahlenden Nahfeld und zu den Nahfeldberechnungen ergibt sich die oben angegebene Lösung. Aus den Erläuterungen zum reaktiven und strahlenden Nahfeld sowie zu den Nahfeldberechnungen lässt sich die oben genannte Antwort begründen.
+9 -8
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@@ -1,23 +1,24 @@
## Teil 1 des Lösungsansatzes ## Teil 1 des Lösungsansatzes
Der Formelsammlung in den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur kann im Kapitel Pegel entnommen werden, dass $\qty{-6}{\dB}$-Dämpfung im Leistungsverhältnis dem Faktor 0,25 entspricht. Der Formelsammlung in den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur kann im Kapitel "Pegel" entnommen werden, dass $\qty{-6}{\dB}$-Dämpfung im Leistungsverhältnis dem Faktor 0,25 entspricht.
In Formeln ausgedrückt: In Formeln ausgedrückt:
$P_{\qty{40}{\degree}} = 0,25 \cdot P_{EIRP}$ $P_{\qty{40}{^\circ}} = 0{,}25 \cdot P_\mathrm{EIRP}$
## Teil 2 des Lösungsansatzes ## Teil 2 des Lösungsansatzes
Der Formelsammung in den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur kann im Kapitel Strahlungsleistung und Gewinn von Antennen die folgende Formel entnommen werden: Der Formelsammlung in den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur kann im Kapitel "Strahlungsleistung und Gewinn" von Antennen die folgende Formel entnommen werden:
$E = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_{EIRP}}}{d}$ $E = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_\mathrm{EIRP}}}{d}$
Da wir einen Sicherheitsabstand ermitteln wollen, muss die Formel nach $d$ umgestellt werden: Da ein Sicherheitsabstand ermittelt werden soll, muss die Formel nach $d$ umgestellt werden:
$d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_{EIRP}}}{E}$ $d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_\mathrm{EIRP}}}{E}$
## Einsetzen ## Einsetzen
$d_{{40}\degree} = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_{{40}\degree}}}{E} = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot 0,25 \cdot P_{EIRP}}}{E} = \frac{\sqrt{0,25} \cdot \sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_{EIRP}}}{E} = \sqrt{0,25} \cdot \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_{EIRP}}}{E} = 0,5 \cdot \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_{EIRP}}}{E} = 0,5 \cdot d$ $d_{{40}^\circ} = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_{{40}^\circ}}}{E} = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot 0,25 \cdot P_\mathrm{EIRP}}}{E} = \frac{\sqrt{0,25} \cdot \sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_\mathrm{EIRP}}}{E} = \sqrt{0,25} \cdot \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_\mathrm{EIRP}}}{E} = 0,5 \cdot \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_\mathrm{EIRP}}}{E} = 0,5 \cdot d$
## Interpretation der Formel ## Interpretation der Formel
Der Sicherheitsabstand bei $\qty{40}{\degree}$ halbiert sich im Vergleich zum Sicherheitsabstand in Hauptstrahlrichtung, d.h. er verringert sich vom vorgegeben Wert $\qty{20}{\meter}$ auf den gesuchten Wert von $\qty{10}{\meter}$. Der Sicherheitsabstand bei $\qty{40}{^\circ}$ halbiert sich im Vergleich zum Sicherheitsabstand in Hauptstrahlrichtung.
Er verringert sich damit vom vorgegeben Wert $\qty{20}{\meter}$ auf den gesuchten Wert von $\qty{10}{\meter}$.
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@@ -2,36 +2,37 @@
Zu nutzende Formeln aus den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur zur Berechnung des Sicherheitsabstands im Fernfeld: Zu nutzende Formeln aus den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur zur Berechnung des Sicherheitsabstands im Fernfeld:
$d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot P_{EIRP}}}{E}$ $d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_\mathrm{EIRP}}}{E}$
und zum Leistungszusammenhang EIRP und ERP: und zum Leistungszusammenhang EIRP und ERP:
$P_{EIRP} = P_{ERP} \cdot 10^{\frac{g_i - a}{10}}$ $P_\mathrm{EIRP} = P_\mathrm{ERP} \cdot 10^{\frac{g_i - a}{10}}$
## Angaben aus der Aufgabenstellung ## Angaben aus der Aufgabenstellung
1. Da es sich um einen Halbwellendipol handelt, gilt: $g_i = \qty{2,15}{\dBi}$ 1. Da es sich um einen Halbwellendipol handelt, gilt: $g_i = \qty{2,15}{\dBi}$
2. Die Kabeldämpfung ist zu vernachlässigen: $a = \qty{0,0}{\dB}$ 2. Die Kabeldämpfung ist zu vernachlässigen: $a = \qty{0,0}{\dB}$
3. Die Sendeleistung beträgt 100 Watt: $P_{ERP} = \qty{100}{\watt}$ 3. Die Sendeleistung beträgt 100 Watt: $P_\mathrm{ERP} = \qty{100}{\watt}$
4. Der Grenzwert für den Personenschutzabstand ist: $E = \qty{28}{V/m}$ 4. Der Grenzwert für den Personenschutzabstand ist: $E = \qty{28}{\volt/\meter}$
5. Das $\qty{10}{\meter}$-Band wird betrachtet: $\lambda = \qty{10}{\meter}$
## Lösungschritte ## Lösungschritte
1. Berechnung von $P_{EIRP}$: 1. Berechnung von $P_\mathrm{EIRP}$:
$P_{EIRP} = \qty{100}{\watt} \cdot 10^{\frac{2{,}15 - 0{,}0}{10}} = \qty{100}{\watt} \cdot 10^{0{,}215} \approx \qty{164,06}{\watt}$ $P_\mathrm{EIRP} = \qty{100}{\watt} \cdot 10^{\frac{2{,}15 - 0{,}0}{10}} = \qty{100}{\watt} \cdot 10^{0{,}215} \approx \qty{164,1}{\watt}$
2. Berechnung des Sicherheitsabstands $d$: 2. Berechnung des Sicherheitsabstands $d$:
$d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot \qty{164,06}{\watt}}}{\qty{28}{V/m}} \approx \frac{\qty{70,15}{\volt}}{\qty{28}{V/m}} \approx \qty{2,50}{\meter}$ $d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot \qty{164,1}{\watt}}}{\qty{28}{\volt/\meter}} = \frac{\qty{70,2}{\volt}}{\qty{28}{\volt/\meter}} \approx \qty{2,50}{\meter}$
3. Prüfen der Gültigkeitsbedingung für das Fernfeld: 3. Prüfung der Fernfeldbedingung:
$d > \frac{\lambda}{2\pi} \approx \frac{\qty{10}{\meter}}{2\pi} \approx \qty{1,59}{\meter}$ $d > \frac{\lambda}{2\pi} = \frac{\qty{10}{\meter}}{2\pi} \approx \qty{1,59}{\meter}$
## Interpretation ## Interpretation
Die Fernfeldbedingung ist für das $\qty{10}{\meter}$ Band erfüllt und der Sicherheitsabstand beträgt $\qty{2,50}{\meter}$. Die Fernfeldbedingung ist für das $\qty{10}{\meter}$ Band erfüllt. Der Sicherheitsabstand beträgt $\qty{2,50}{\meter}$.
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Zu nutzende Formeln aus den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur zur Berechnung des Sicherheitsabstands im Fernfeld: Zu nutzende Formeln aus den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur zur Berechnung des Sicherheitsabstands im Fernfeld:
$d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot P_{EIRP}}}{E}$ $d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_\mathrm{EIRP}}}{E}$
und zum Leistungszusammenhang EIRP und ERP: und zum Leistungszusammenhang EIRP und ERP:
$P_{EIRP} = P_{ERP} \cdot 10^{\frac{g_d - a +2,15}{10}}$ $P_\mathrm{EIRP} = P_\mathrm{ERP} \cdot 10^{\frac{g_d + 2{,}15 - a}{10}}$
## Umformung der Formel ## Umstellung der Formel
$d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot P_{EIRP}}}{E}$ $d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_\mathrm{EIRP}}}{E}$
$d \cdot E = \sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot P_{EIRP}}$ $d \cdot E = \sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_\mathrm{EIRP}}$
$(d \cdot E)^2 = \qty{30}{\Ohm} \cdot P_{EIRP}$ $(d \cdot E)^2 = \qty{30}{\ohm} \cdot P_\mathrm{EIRP}$
$\frac{(d \cdot E)^2}{\qty{30}{\Ohm}} = P_{EIRP}$ $\frac{(d \cdot E)^2}{\qty{30}{\ohm}} = P_\mathrm{EIRP}$
$P_{EIRP} = \frac{(d \cdot E)^2}{\qty{30}{\Ohm}}$ $P_\mathrm{EIRP} = \frac{(d \cdot E)^2}{\qty{30}{\ohm}}$
## Angaben aus der Aufgabenstellung ## Angaben aus der Aufgabenstellung
1. Da es sich um eine Rundstrahlantenne handelt, gilt: $g_d = \qty{6}{\dBd}$ 1. Der angegebene Antennengewinn gegenüber dem Dipol: $g_d = \qty{6}{\dBd}$
2. Die Kabeldämpfung ist zu vernachlässigen: $a = \qty{0}{\dB}$ 2. Die Kabeldämpfung ist zu vernachlässigen: $a = \qty{0}{\dB}$
3. Der Sicherheitsabstand beträgt: $d = \qty{5}{\meter}$ 3. Der Sicherheitsabstand beträgt: $d = \qty{5}{\meter}$
4. Der Grenzwert für den Personenschutzabstand ist: $E = \qty{28}{\frac{\volt}{\meter}}$ 4. Der Grenzwert für den Personenschutzabstand ist: $E = \qty{28}{\volt\per\meter}$
## Lösungschritte ## Lösungschritte
1. Berechnung von $P_{EIRP}$: 1. Berechnung von $P_\mathrm{EIRP}$:
$P_{EIRP} = \frac{(\qty{5}{\meter} \cdot \qty{28}{\frac{\volt}{\meter}})^2}{\qty{30}{\Ohm}} = \qty{653,33}{\watt}$ $P_\mathrm{EIRP} = \frac{(\qty{5}{\meter} \cdot \qty{28}{\volt\per\meter})^2}{\qty{30}{\ohm}} = \qty{653,33}{\watt}$
2. Berechnung von $P_{ERP}$: 2. Berechnung von $P_\mathrm{ERP}$:
$P_{ERP} = \frac{P_{EIRP}}{10^{\frac{g_d - a +2,15}{10}}} = \frac{\qty{653,33}{\watt}}{10^{\frac{6 - 0 +2,15}{10}}} = \frac{\qty{653,33}{\watt}}{6,531} = \qty{100,03}{\watt} \approx \qty{100}{\watt}$ $P_\mathrm{ERP} = \frac{P_\mathrm{EIRP}}{10^{\frac{g_d + 2{,}15 -a}{10}}} = \frac{\qty{653,33}{\watt}}{10^{\frac{6 + 2{,}15 -0}{10}}} = \frac{\qty{653,33}{\watt}}{6,531} \approx \qty{100}{\watt}$
## Interpretation ## Interpretation
Die maximale Ausgangsleistung des Senders darf ca. $\qty{100}{\watt}$ nicht übersteigen.. Die maximale Ausgangsleistung des Senders darf ca. $\qty{100}{\watt}$ nicht übersteigen.
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Zu nutzende Formeln aus den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur zur Berechnung des Sicherheitsabstands im Fernfeld: Zu nutzende Formeln aus den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur zur Berechnung des Sicherheitsabstands im Fernfeld:
$d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot P_{EIRP}}}{E}$ $d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_\mathrm{EIRP}}}{E}$
und zum Leistungszusammenhang EIRP und ERP: und zum Leistungszusammenhang EIRP und ERP:
$P_{EIRP} = P_{ERP} \cdot 10^{\frac{g_i - a}{10}}$ $P_\mathrm{EIRP} = P_\mathrm{ERP} \cdot 10^{\frac{g_i - a}{10}}$
## Angaben aus der Aufgabenstellung ## Angaben aus der Aufgabenstellung
1. Da es sich um einen Dipol handelt, gilt: $g_i = \qty{2,15}{\dBi}$ 1. Da es sich um einen Dipol handelt, gilt: $g_i = \qty{2,15}{\dBi}$
2. Die Kabeldämpfung beträgt: $a = \qty{0,5}{\dB}$ 2. Die Kabeldämpfung beträgt: $a = \qty{0,5}{\dB}$
3. Die Leistung beträgt: $P_{ERP} = \qty{300}{\watt}$ 3. Die Leistung beträgt: $P_\mathrm{ERP} = \qty{300}{\watt}$
4. Der Grenzwert für den Personenschutzabstand ist: $E = \qty{28}{\frac{\volt}{\meter}}$ 4. Der Grenzwert für den Personenschutzabstand ist: $E = \qty{28}{\volt\per\meter}$
## Lösungschritte ## Lösungschritte
1. Berechnung von $P_{EIRP}$: 1. Berechnung von $P_\mathrm{EIRP}$:
$P_{EIRP} = \qty{300}{\watt} \cdot 10^{\frac{2,15 - 0,5}{10}} = \qty{438,65}{\watt}$ $P_\mathrm{EIRP} = \qty{300}{\watt} \cdot 10^{\frac{2,15 - 0,5}{10}} = \qty{438,65}{\watt}$
2. Berechnung von $d$: 2. Berechnung von $d$:
$d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot \qty{438,65}{\watt}}}{\qty{28}{\frac{\volt}{\meter}}} = \frac{\qty{114,71}{\volt}}{\qty{28}{\frac{\volt}{\meter}}} = \qty{4,096}{\meter} \approx \qty{4,10}{\meter}$ $d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot \qty{438,65}{\watt}}}{\qty{28}{\volt\per\meter}} = \frac{\qty{114,71}{\volt}}{\qty{28}{\volt\per\meter}} \approx \qty{4,10}{\meter}$
## Interpretation ## Interpretation
Die gesuchte Sicherheitsabstand beträgt $\qty{4,10}{\meter}$. Der gesuchte Sicherheitsabstand beträgt $\qty{4,10}{\meter}$.
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Zu nutzende Formeln aus den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur zur Berechnung des Sicherheitsabstands im Fernfeld: Zu nutzende Formeln aus den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur zur Berechnung des Sicherheitsabstands im Fernfeld:
$d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot P_{EIRP}}}{E}$ $d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_\mathrm{EIRP}}}{E}$
und zum Leistungszusammenhang EIRP und ERP: und zum Leistungszusammenhang EIRP und ERP:
$P_{EIRP} = P_{ERP} \cdot 10^{\frac{g_i - a}{10}}$ $P_\mathrm{EIRP} = P_\mathrm{ERP} \cdot 10^{\frac{g_i - a}{10}}$
## Angaben aus der Aufgabenstellung ## Angaben aus der Aufgabenstellung
1. Da es sich um einen Dipol handelt, gilt: $g_i = \qty{2,15}{\dBi}$ 1. Da es sich um einen Dipol handelt, gilt: $g_i = \qty{2,15}{\dBi}$
2. Die Kabeldämpfung beträgt: $a = \qty{0,5}{\dB}$ 2. Die Kabeldämpfung beträgt: $a = \qty{0,5}{\dB}$
3. Die Leistung beträgt: $P_{ERP} = \qty{700}{\watt}$ 3. Die Leistung beträgt: $P_\mathrm{ERP} = \qty{700}{\watt}$
4. Der Grenzwert für den Personenschutzabstand ist: $E = \qty{28}{\frac{\volt}{\meter}}$ 4. Der Grenzwert für den Personenschutzabstand ist: $E = \qty{28}{\volt\per\meter}$
## Lösungschritte ## Lösungschritte
1. Berechnung von $P_{EIRP}$: 1. Berechnung von $P_\mathrm{EIRP}$:
$P_{EIRP} = \qty{700}{\watt} \cdot 10^{\frac{2,15 - 0,5}{10}} = \qty{1023,5}{\watt}$ $P_\mathrm{EIRP} = \qty{700}{\watt} \cdot 10^{\frac{2,15 - 0,5}{10}} = \qty{1023,5}{\watt}$
2. Berechnung von $d$: 2. Berechnung von $d$:
$d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot \qty{1023,5}{\watt}}}{\qty{28}{\frac{\volt}{\meter}}} = \frac{\qty{175,23}{\volt}}{\qty{28}{\frac{\volt}{\meter}}} = \qty{6,258}{\meter} \approx \qty{6,26}{\meter}$ $d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot \qty{1023,5}{\watt}}}{\qty{28}{\volt\per\meter}} = \frac{\qty{175,23}{\volt}}{\qty{28}{\volt\per\meter}} \approx \qty{6,26}{\meter}$
## Interpretation ## Interpretation
Die gesuchte Sicherheitsabstand beträgt $\qty{6,26}{\meter}$. Der gesuchte Sicherheitsabstand beträgt $\qty{6,26}{\meter}$.
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@@ -2,31 +2,31 @@
Zu nutzende Formeln aus den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur zur Berechnung des Sicherheitsabstands im Fernfeld: Zu nutzende Formeln aus den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur zur Berechnung des Sicherheitsabstands im Fernfeld:
$d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot P_{EIRP}}}{E}$ $d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_\mathrm{EIRP}}}{E}$
und zum Leistungszusammenhang EIRP und ERP: und zum Leistungszusammenhang EIRP und ERP:
$P_{EIRP} = P_{ERP} \cdot 10^{\frac{g_d - a + 2,15}{10}}$ $P_\mathrm{EIRP} = P_\mathrm{ERP} \cdot 10^{\frac{g_d + 2{,}15 - a}{10}}$
## Angaben aus der Aufgabenstellung ## Angaben aus der Aufgabenstellung
1. Da es sich um eine Yagi-Uda-Antenne handelt, gilt: $g_d = \qty{11,5}{\dBd}$ 1. Da es sich um eine Yagi-Uda-Antenne handelt, gilt: $g_d = \qty{11,5}{\dBd}$
2. Die Kabeldämpfung beträgt: $a = \qty{1,5}{\dB}$ 2. Die Kabeldämpfung beträgt: $a = \qty{1,5}{\dB}$
3. Die Leistung beträgt: $P_{ERP} = \qty{75}{\watt}$ 3. Die Leistung beträgt: $P_\mathrm{ERP} = \qty{75}{\watt}$
4. Der Grenzwert für den Personenschutzabstand ist: $E = \qty{28}{\frac{\volt}{\meter}}$ 4. Der Grenzwert für den Personenschutzabstand ist: $E = \qty{28}{\volt\per\meter}$
## Lösungschritte ## Lösungschritte
1. Berechnung von $P_{EIRP}$: 1. Berechnung von $P_\mathrm{EIRP}$:
$P_{EIRP} = \qty{75}{\watt} \cdot 10^{\frac{11,5 - 1,5 + 2,15}{10}} = \qty{1230,44}{\watt}$ $P_\mathrm{EIRP} = \qty{75}{\watt} \cdot 10^{\frac{11,5 + 2,15 - 1,5}{10}} = \qty{1230,44}{\watt}$
2. Berechnung von $d$: 2. Berechnung des Sicherheitsabstands $d$:
$d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot \qty{1230,44}{\watt}}}{\qty{28}{\frac{\volt}{\meter}}} = \frac{\qty{192,12}{\volt}}{\qty{28}{\frac{\volt}{\meter}}} = \qty{6,86}{\meter}$ $d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot \qty{1230,44}{\watt}}}{\qty{28}{\volt\per\meter}} = \frac{\qty{192,12}{\volt}}{\qty{28}{\volt\per\meter}} = \qty{6,86}{\meter}$
## Interpretation ## Interpretation
Die gesuchte Sicherheitsabstand beträgt $\qty{6,86}{\meter}$. Der ermittelte Sicherheitsabstand beträgt $\qty{6,86}{\meter}$.
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@@ -2,31 +2,31 @@
Zu nutzende Formeln aus den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur zur Berechnung des Sicherheitsabstands im Fernfeld: Zu nutzende Formeln aus den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur zur Berechnung des Sicherheitsabstands im Fernfeld:
$d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot P_{EIRP}}}{E}$ $d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_\mathrm{EIRP}}}{E}$
und zum Leistungszusammenhang EIRP und ERP: und zum Leistungszusammenhang EIRP und ERP:
$P_{EIRP} = P_{ERP} \cdot 10^{\frac{g_d - a + 2,15}{10}}$ $P_\mathrm{EIRP} = P_\mathrm{ERP} \cdot 10^{\frac{g_d + 2{,}15 - a}{10}}$
## Angaben aus der Aufgabenstellung ## Angaben aus der Aufgabenstellung
1. Da es sich um eine Yagi-Uda-Antenne handelt, gilt: $g_d = \qty{10,5}{\dBd}$ 1. Da es sich um eine Yagi-Uda-Antenne handelt, gilt: $g_d = \qty{10,5}{\dBd}$
2. Die Kabeldämpfung beträgt: $a = \qty{1,5}{\dB}$ 2. Die Kabeldämpfung beträgt: $a = \qty{1,5}{\dB}$
3. Die Leistung beträgt: $P_{ERP} = \qty{100}{\watt}$ 3. Die Leistung beträgt: $P_\mathrm{ERP} = \qty{100}{\watt}$
4. Der Grenzwert für den Personenschutzabstand ist: $E = \qty{28}{\frac{\volt}{\meter}}$ 4. Der Grenzwert für den Personenschutzabstand ist: $E = \qty{28}{\volt\per\meter}$
## Lösungschritte ## Lösungschritte
1. Berechnung von $P_{EIRP}$: 1. Berechnung von $P_\mathrm{EIRP}$:
$P_{EIRP} = \qty{100}{\watt} \cdot 10^{\frac{10,5 - 1,5 + 2,15}{10}} = \qty{1303,17}{\watt}$ $P_\mathrm{EIRP} = \qty{100}{\watt} \cdot 10^{\frac{10,5 + 2,15 - 1,5}{10}} = \qty{1303,17}{\watt}$
2. Berechnung von $d$: 2. Berechnung des Sicherheitsabstands $d$:
$d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot \qty{1303,17}{\watt}}}{\qty{28}{\frac{\volt}{\meter}}} = \frac{\qty{197,72}{\volt}}{\qty{28}{\frac{\volt}{\meter}}} = \qty{7,06}{\meter}$ $d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot \qty{1303,17}{\watt}}}{\qty{28}{\volt\per\meter}} = \frac{\qty{197,72}{\volt}}{\qty{28}{\volt\per\meter}} = \qty{7,06}{\meter}$
## Interpretation ## Interpretation
Die gesuchte Sicherheitsabstand beträgt $\qty{7,06}{\meter}$. Der ermittelte Sicherheitsabstand beträgt $\qty{7,06}{\meter}$.
+7 -7
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@@ -2,31 +2,31 @@
Zu nutzende Formeln aus den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur zur Berechnung des Sicherheitsabstands im Fernfeld: Zu nutzende Formeln aus den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur zur Berechnung des Sicherheitsabstands im Fernfeld:
$d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot P_{EIRP}}}{E}$ $d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_{EIRP}}}{E}$
und zum Leistungszusammenhang EIRP und ERP: und zum Leistungszusammenhang EIRP und ERP:
$P_{EIRP} = P_{ERP} \cdot 10^{\frac{g_d - a + 2,15}{10}}$ $P_{EIRP} = P_{ERP} \cdot 10^{\frac{g_d + 2,15 - a}{10}}$
## Angaben aus der Aufgabenstellung ## Angaben aus der Aufgabenstellung
1. Da es sich um einen Parabolspiegel handelt, gilt: $g_d = \qty{18}{\dBd}$ 1. Da es sich um einen Parabolspiegel handelt, gilt: $g_d = \qty{18}{\dBd}$
2. Die Kabeldämpfung beträgt: $a = \qty{2}{\dB}$ 2. Die Kabeldämpfung beträgt: $a = \qty{2}{\dB}$
3. Die Leistung beträgt: $P_{ERP} = \qty{40}{\watt}$ 3. Die Leistung beträgt: $P_{ERP} = \qty{40}{\watt}$
4. Der Grenzwert für den Personenschutzabstand ist: $E = \qty{61}{\frac{\volt}{\meter}}$ 4. Der Grenzwert für den Personenschutzabstand ist: $E = \qty{61}{\volt\per\meter}$
## Lösungschritte ## Lösungschritte
1. Berechnung von $P_{EIRP}$: 1. Berechnung von $P_{EIRP}$:
$P_{EIRP} = \qty{40}{\watt} \cdot 10^{\frac{18 - 2 + 2,15}{10}} = \qty{2612,52}{\watt}$ $P_{EIRP} = \qty{40}{\watt} \cdot 10^{\frac{18 + 2,15 - 2}{10}} = \qty{2612,52}{\watt}$
2. Berechnung von $d$: 2. Berechnung des Sicherheitsabstands $d$:
$d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot \qty{2612,52}{\watt}}}{\qty{61}{\frac{\volt}{\meter}}} = \frac{\qty{279,96}{\volt}}{\qty{61}{\frac{\volt}{\meter}}} = \qty{4,58}{\meter} \approx \qty{4,6}{\meter}$ $d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot \qty{2612,52}{\watt}}}{\qty{61}{\volt\per\meter}} = \frac{\qty{279,96}{\volt}}{\qty{61}{\volt\per\meter}} \approx \qty{4,6}{\meter}$
## Interpretation ## Interpretation
Die gesuchte Sicherheitsabstand beträgt $\qty{4,6}{\meter}$. Der Sicherheitsabstand beträgt $\qty{4,6}{\meter}$.
+9 -9
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@@ -2,15 +2,15 @@
Zu nutzende Formeln aus den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur zur Berechnung des Sicherheitsabstands im Fernfeld: Zu nutzende Formeln aus den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur zur Berechnung des Sicherheitsabstands im Fernfeld:
$d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot P_{EIRP}}}{E}$ $d = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_\mathrm{EIRP}}}{E}$
bzw. umgestellt bzw. umgestellt
$E = \frac{\sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot P_{EIRP}}}{d}$ $E = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_\mathrm{EIRP}}}{d}$
und zum Leistungszusammenhang EIRP und ERP: und zum Leistungszusammenhang EIRP und ERP:
$P_{EIRP} = P_{S} \cdot 10^{\frac{g_d - a + 2,15}{10}}$ $P_\mathrm{EIRP} = P_{S} \cdot 10^{\frac{g_d + 2,15 - a}{10}}$
sowie: sowie:
@@ -18,7 +18,7 @@ $g_i = g_d + 2,15$
somit: somit:
$P_{EIRP} = P_{S} \cdot 10^{\frac{g_i - a}{10}}$ $P_\mathrm{EIRP} = P_{S} \cdot 10^{\frac{g_i - a}{10}}$
## Angaben aus der Aufgabenstellung ## Angaben aus der Aufgabenstellung
@@ -26,20 +26,20 @@ $P_{EIRP} = P_{S} \cdot 10^{\frac{g_i - a}{10}}$
1. Da es sich um eine Yagi-Uda-Antenne handelt, gilt: $g_i = \qty{12,15}{\dBi}$ 1. Da es sich um eine Yagi-Uda-Antenne handelt, gilt: $g_i = \qty{12,15}{\dBi}$
2. Die Leistung beträgt: $P_{S} = \qty{250}{\watt}$ 2. Die Leistung beträgt: $P_{S} = \qty{250}{\watt}$
3. Die Kabeldämpfung beträgt: $a = \qty{0}{\dB}$ 3. Die Kabeldämpfung beträgt: $a = \qty{0}{\dB}$
3. Der Abstand beträg: $d = \qty{30}{\meter}$ 3. Der Abstand beträgt: $d = \qty{30}{\meter}$
## Lösungschritte ## Lösungschritte
1. Berechnung von $P_{EIRP}$: 1. Berechnung von $P_\mathrm{EIRP}$:
$P_{EIRP} = \qty{250}{\watt} \cdot 10^{\frac{12,15 - 0}{10}} = \qty{4101,47}{\watt}$ $P_\mathrm{EIRP} = \qty{250}{\watt} \cdot 10^{\frac{12,15 - 0}{10}} = \qty{4101,47}{\watt}$
2. Berechnung von $d$: 2. Berechnung von $d$:
$E = \frac{\sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot \qty{4101,47}{\watt}}}{\qty{30}{\meter}} = \qty{11,7}{\frac{\volt}{\meter}}$ $E = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot \qty{4101,47}{\watt}}}{\qty{30}{\meter}} = \qty{11,7}{\volt\per\meter}$
## Interpretation ## Interpretation
Die gesuchte elektrische Feldstärke beträgt $\qty{11,7}{\frac{\volt}{\meter}}$. Die ermittelte elektrische Feldstärke beträgt $\qty{11,7}{\volt\per\meter}$.
+4 -4
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@@ -2,21 +2,21 @@
Zu nutzende Formel aus den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur zur Berechnung der Feldstärke im Fernfeld: Zu nutzende Formel aus den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur zur Berechnung der Feldstärke im Fernfeld:
$E = \frac{\sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot P_A \cdot G_i}}{d}$ $E = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_A \cdot G_i}}{d}$
## Angaben aus der Aufgabenstellung ## Angaben aus der Aufgabenstellung
1. Da es sich um eine Dipolantenne handelt, gilt: $G_i = \qty{1,64}{}$ 1. Da es sich um eine Dipolantenne handelt, gilt: $G_i = \qty{1,64}{}$
2. Die Leistung an der Antenne beträgt: $P_{A} = \qty{10}{\watt}$ 2. Die Leistung an der Antenne beträgt: $P_{A} = \qty{10}{\watt}$
3. Der Abstand beträg: $d = \qty{10}{\meter}$ 3. Der Abstand beträgt: $d = \qty{10}{\meter}$
## Lösung ## Lösung
Berechnung von $E$: Berechnung von $E$:
$E = \frac{\sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot \qty{10}{\watt} \cdot \qty{1,64}{}}}{\qty{10}{\meter}} = \qty{2,2}{\frac{\volt}{\meter}}$ $E = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot \qty{10}{\watt} \cdot \qty{1,64}{}}}{\qty{10}{\meter}} = \qty{2,2}{\volt\per\meter}$
## Interpretation ## Interpretation
Die gesuchte elektrische Feldstärke beträgt $\qty{2,2}{\frac{\volt}{\meter}}$. Die ermittelte elektrische Feldstärke beträgt $\qty{2,2}{\volt\per\meter}$.
+8 -8
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@@ -2,29 +2,29 @@
Zu nutzende Formel aus den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur zur Berechnung der Feldstärke im Fernfeld: Zu nutzende Formel aus den Hilfsmitteln der Bundesnetzagentur zur Berechnung der Feldstärke im Fernfeld:
$E = \frac{\sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot P_{EIRP}}}{d}$ $E = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_\mathrm{EIRP}}}{d}$
sowie zum Zusammenhang zwischen $P_{EIRP}$ und $P_{ERP}$: sowie zum Zusammenhang zwischen $P_\mathrm{EIRP}$ und $P_\mathrm{ERP}$:
$P_{EIRP} = P_{ERP} \cdot 1,64$ $P_\mathrm{EIRP} = P_\mathrm{ERP} \cdot 1,64$
daher: daher:
$E = \frac{\sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot P_{ERP} \cdot 1,64}}{d}$ $E = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P_\mathrm{ERP} \cdot 1,64}}{d}$
## Angaben aus der Aufgabenstellung ## Angaben aus der Aufgabenstellung
1. Die äquivalente Strahlungsleistung beträgt: $P_{ERP} = \qty{100}{\watt}$ 1. Die äquivalente Strahlungsleistung beträgt: $P_\mathrm{ERP} = \qty{100}{\watt}$
2. Der Abstand beträg: $d = \qty{100}{\meter}$ 2. Der Abstand beträgt: $d = \qty{100}{\meter}$
## Lösung ## Lösung
Berechnung von $E$: Berechnung von $E$:
$E = \frac{\sqrt{\qty{30}{\Ohm} \cdot \qty{100}{\watt} \cdot \qty{1,64}{}}}{\qty{100}{\meter}} = \qty{0,7}{\frac{\volt}{\meter}}$ $E = \frac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot \qty{100}{\watt} \cdot \qty{1,64}{}}}{\qty{100}{\meter}} = \qty{0,7}{\volt\per\meter}$
## Interpretation ## Interpretation
Die gesuchte elektrische Feldstärke beträgt $\qty{0,7}{\frac{\volt}{\meter}}$. Die ermittelte elektrische Feldstärke beträgt $\qty{0,7}{\volt\per\meter}$.
+21 -20
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@@ -1,26 +1,28 @@
## Erklärung ## Erklärung
Ein hochohmiger Widerstand entlädt die Netzteilkondensatoren kontrolliert, begrenzt den Stromstoß und reduziert damit die Gefahr von Lichtbogen, Bauteilschäden und Verletzungen. Ein hochohmiger Entladewiderstand dient der kontrollierten Entladung von Netzteilkondensatoren. Er begrenzt den Entladestrom und reduziert damit die Gefahr von Lichtbogenbildung, Bauteilbeschädigung sowie elektrischer Gefährdung.
### Warum ein hochohmiger Widerstand? ### Warum ein hochohmiger Widerstand?
Bei der Entladung eines Netzteilkondensators fließt der Strom durch den Entladewiderstand. Bei der Entladung eines Kondensators fließt der Strom über den Entladewiderstand $R$. Dieser wird so dimensioniert, dass:
$R$ ist so gewählt:
* dass der Anfangsstrom begrenzt bleibt: * dass der Anfangsstrom begrenzt bleibt:
$I_0 = \frac{U_0}{R}$ $I_0 = \frac{U_0}{R}$
* der Stromstoß nicht zu einer Lichtbogenbildung führt, * keine gefährlich hohen Stromspitzen auftreten,
* sich keine zerstörerischen Spannungs- und Stromspitzen an Bauteilen bilden, * keine Lichtbogenbildung entsteht,
* die Entladung trotzdem innerhalb einer praktikablen Zeit (z. B. wenige Sekunden bis Minuten) abgeschlossen ist. * Bauteile und Leiterbahnen vor Überlastung geschützt werden,
* die Entladung dennoch innerhalb einer praxisgerechten Zeit erfolgt.
Ein niederohmiger Widerstand oder direkter Kurzschluss würde: Ein niederohmiger Widerstand oder ein Kurzschluss würde dagegen zu:
* einen sehr hohen Anfangsstrom erzeugen,
* innere Widerstände des Kondensators überlasten, * sehr hohen Anfangsströmen,
* zu plötzlichen Spannungsabfällen und Stromspitzen in der Schaltung führen, * möglichen Schäden an Kondensator und Leiterbahnen,
* im Extremfall Kondensator, Bauelemente oder Leiterbahnen beschädigen, * unkontrollierten Strom- und Spannungsspitzen,
* Funkenbildung und damit Brandgefahr erhöhen. * erhöhter Brand- und Verletzungsgefahr
führen.
### Warum muss die Leistung des Widerstands ausreichend sein? ### Warum muss die Leistung des Widerstands ausreichend sein?
@@ -28,17 +30,16 @@ Die im Kondensator gespeicherte Energie beträgt:
$E = \frac{1}{2} \cdot C \cdot {U_0}^2$ $E = \frac{1}{2} \cdot C \cdot {U_0}^2$
Diese wird beim Entladen in Wärme umgesetzt. Diese wird beim Entladen vollständig in Wärme im Widerstand umgesetzt.
Kurzzeitig wird der Widerstand einer Leistung von Die anfängliche Verlustleistung beträgt:
$P_0 = \frac{{U_0}^2}{R}$ $P_0 = \frac{{U_0}^2}{R}$
ausgesetzt. Für $R = \qty{100}{\kilo\Ohm}$ und $U_0 = \qty{400}{\volt}$ ergibt sich somit eine Leistung von $P_0 = \qty{1,6}{\watt}$.
Bei $R = \qty{100}{\kilo\Ohm}$ und $U_0 = \qty{400}{\volt}$ ergibt sich somit eine Leistung von $P_0 = \qty{1,6}{\watt}$. Daher muss der Widerstand:
Deshalb muss der Widerstand: * eine ausreichende Nennleistung besitzen,
* eine genügend hohe Nennleistung haben, * kurzzeitig überlastbar sein (Pulsbetrieb),
* für die kurzfristige Überlastungsfähigkeit (Pulsbelastung) ausgelegt sein, * thermisch sicher dimensioniert werden, um Überhitzung zu vermeiden.
* entsprechend groß dimensioniert sein, um Überhitzung zu vermeiden.
+6 -2
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@@ -1,5 +1,9 @@
## Erklärung ## Erklärung
Der niederohmige Potentialausgleich *schützt Personen*, weil er alle berührbaren Metallteile auf nahezu gleichem Potential hält und dadurch keine (oder nur sehr kleine) gefährliche Berührungsspannungen zwischen den Gerätemetallteilen entstehen. Der niederohmige Potentialausgleich dient dem *Personenschutz*, indem er alle gleichzeitig berührbaren leitfähigen Teile auf nahezu dasselbe elektrische Potential bringt.
Spannungsunterschiede zwischen Transceiver, Netzteil, Antennenanpassgerät und anderen leitfähigen Teilen werden dadurch ausgeglichen, bevor beim Berühren ein Strom durch den Körper fließen kann. Dadurch werden gefährliche Berührungsspannungen zwischen Gehäusen, Geräten und metallischen Anlagenteilen verhindert oder auf ein unkritisches Maß reduziert.
Im Fehlerfall oder bei Potentialunterschieden wird ein Ausgleichsstrom über den Potentialausgleichsleiter geführt, sodass keine oder nur sehr geringe Spannungsdifferenzen an berührbaren Metallteilen auftreten.
Dies verhindert, dass beim gleichzeitigen Berühren verschiedener leitfähiger Teile ein gefährlicher Körperstrom durch eine Person fließt.
+10 -7
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@@ -1,11 +1,14 @@
## Erklärung ## Erklärung
Wenn die Erdungsleitung vom Sender zum Potentialausgleich ungefähr $\lambda/4$ (ein Viertel der Wellenlänge) oder ein ungerades Vielfaches davon lang ist, kann sie sich wie eine Transformationsleitung verhalten. Ist die Verbindung zwischen Sender und Potentialausgleich elektrisch leitungsbedingt etwa $\lambda/4$ (oder ein ungerades Vielfaches davon) lang, kann sie sich als verlustbehaftete HF-Transformationsleitung verhalten.
Eine Viertelwellenleitung transformiert einen niedrigen Widerstand an einem Ende in einen hohen Widerstand am anderen Ende. Das bedeutet: Eine Viertelwellenleitung transformiert eine Impedanz, sodass ein niedriger Abschlusswiderstand am einen Ende am anderen Ende als hoher Widerstand erscheinen kann.
* Der Potentialausgleich des Hauses liegt zwar auf HF-Potential nahe Null. Im konkreten Fall bedeutet dies:
* Durch die $\lambda/4$ lange Erdungsleitung erscheint dieser niedrige HF-Widerstand am Senderende jedoch als hoher HF-Widerstand.
* Die Leitung kann dadurch als Resonator wirken und es entstehen stehende Wellen. * Der Potentialausgleich stellt aus Sicht der Niederfrequenz einen niederohmigen Bezugspunkt dar.
* Am Senderende kann sich ein Spannungsmaximum (HF-Spannungsbauch) ausbilden. * Bei hochfrequentem Betrieb kann dieser niederohmige Punkt durch die $\lambda/4$-Leitung impedanztransformiert werden.
* Dadurch liegt eine merkliche Hochfrequenzspannung auf dem Sendergehäuse („heißes Gehäuse“), obwohl das Gehäuse für Gleichstrom und Netzfrequenz korrekt geerdet ist. * Dadurch erscheint am Senderende eine deutlich höhere HF-Impedanz.
* Die Leitung kann resonant wirken und stehende Wellen ausbilden.
* Am Sendergehäuse kann sich ein HF-Spannungsmaximum (HF-Spannungsbauch) einstellen.
* Dies führt zu einer berührbaren Hochfrequenzspannung ("RF-hot chassis" bzw. „heißes Gehäuse“), obwohl der Gleichstrom- und niederfrequente Erdungszustand korrekt ist.
+11 -11
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@@ -1,8 +1,8 @@
## Erklärung ## Erklärung
Auch bei relativ kleinen Sendeleistungen von nur wenigen Watt können an einer Sendeantenne sehr hohe hochfrequente Spannungen auftreten. Die Verletzungsgefahr hängt nämlich nicht nur von der Leistung (Watt), sondern auch von der Spannung ab. Auch bei relativ kleinen Sendeleistungen von nur wenigen Watt können an Sendeantennen und Speiseleitungen hohe hochfrequente Spannungen auftreten. Die Gefährdung hängt dabei nicht nur von der Leistung, sondern maßgeblich von der lokal auftretenden Spannung und Impedanzverteilung ab.
Der Zusammenhang ergibt sich aus: Der Zusammenhang zwischen Leistung, Spannung und Widerstand ergibt sich aus:
$P= \frac{U^2}{R}$ $P= \frac{U^2}{R}$
@@ -10,17 +10,17 @@ Dabei gilt:
* $P$ = Leistung * $P$ = Leistung
* $U$ = Spannung * $U$ = Spannung
* $R$ = Impedanz (Widerstand) * $R$ = Impedanz (bzw. Wirkwiderstand am betrachteten Ort)
Wenn an einer Antenne oder Speiseleitung hohe Impedanzen auftreten (z. B. durch Fehlanpassungen oder an bestimmten Stellen einer Antenne), können schon wenige Watt Leistung zu Spannungen von mehreren hundert Volt führen. Bei hohen oder lokal stark variierenden Impedanzen, insbesondere durch Fehlanpassung und stehende Wellen, können bereits bei wenigen Watt Sendeleistung hohe HF-Spannungen auftreten.
Zusätzlich sind hochfrequente Spannungen besonders gefährlich, weil: Zusätzlich ist hochfrequente Spannung aus folgenden Gründen potenziell gefährlich:
* sie Hautverbrennungen verursachen können, * sie kann zu lokalen thermischen Gewebeschäden führen,
* der Strom durch den Körper lokal starke Erwärmung erzeugt, * der HF-Strom verursacht eine starke Erwärmung im Gewebe,
* Berührungen oft nicht als normaler elektrischer Schlag wahrgenommen werden, aber dennoch Gewebe schädigen können, * die Wahrnehmung eines klassischen Stromschlags bleibt oft aus,
* an Spannungsspitzen sogar Funkenüberschläge entstehen können. * es kann zu ungewollten HF-Funkenüberschlägen kommen.
Beispiel: An einer schlecht angepassten Antenne mit stehenden Wellen können bei nur 5 bis 10 Watt Sendeleistung bereits HF-Spannungen im Bereich mehrerer hundert Volt auftreten. Ein typisches Beispiel sind stehende Wellen auf einer fehlangepassten Antennenleitung, bei denen bereits bei Sendeleistungen von etwa 5–10 W HF-Spannungen im Bereich mehrerer hundert Volt auftreten können.
Deshalb besteht auch bei kleinen Senderleistungen eine Verletzungsgefahr durch hochfrequente Spannungen an Sendeantennen und deren Speiseleitungen. Daher besteht auch bei kleinen Sendeleistungen eine relevante Gefährdung durch hochfrequente Spannungen an Antennen und Speiseleitungen.