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Technik – Basisstationsantennen

Sendestärke von Basisstationen

GSM-Basisstationen

Eine „typische“ GSM-Basisstationsantenne arbeitet mit 4 Frequenzkanälen. Ein Kanal, der Betriebskanal (BCCH-Kanal) sendet immer mit voller Leistung, die anderen Sendekanäle (Sprechkanäle), regulieren ihre Leistung entsprechend der Anzahl Gespräche. Bei geringem Aufkommen können Kanäle abgestellt und nur der BCCH-Kanal aktiv sein. Die Eingangsleistung eines Kanals bei voller Auslastung liegt zwischen 7 W und 10 W, je nach Antennencharakteristik und Standort (in ländlichen Gebieten sind oft höhere Leistungen angesagt, weil eine Antenne ein grösseres Gebiet versorgen muss als in städtischer Umgebung).

UMTS- und LTE-Basisstationen

UMTS- und LTE-Basisstationen senden mit ähnlichen Leistungen, tendenziell aber schwächer. Ein Grund dafür ist, dass die neueren Technologien keinen Basiskanal besitzen, der mit voller Leistung sendet. Die technische Kommunikation wird mit einem vergleichsweise schwach strahlenden Pilotkanal abgewickelt. Dasselbe wird für den neuen Standard NR (New Radio) gelten, welcher die fünfte Generation Mobilfunk (5G) repräsentiert.

ERP-Leistungen

Eine sehr grosse / starke Mobilfunkstation (mit 5 - 6 Kanälen) sendet bei maximaler Auslastung mit bis zu 50 W pro Antennensektor. 50 W Eingangsleistung entspricht einer ERP-Leistung (siehe "Antennencharakteristik") in der Grössenordnung von 1‘000 W (oder 1 kW; beim Mobilfunk liegen die ERP-Leistungen einen Faktor 20-30 höher als die Eingangsleistungen). Eine durchschnittliche Antenne sendet im Tagesschnitt aber nur mit einigen hundert Watt ERP, weil sie selten voll ausgelastet ist. Ein Lokalradio sendet mit vergleichbarer ERP-Leistung, allerdings in alle Richtung recht gleichmässig. Mobilfunkantennen haben demgegenüber eine deutliche Richtwirkung (die Richtwirkung des Kegels in der Figur ist allerdings viel stärker als diejenige einer Mobilfunkantenne, welche deutlich breiter streut).

Vergleich mit anderen Sendeanlagen

Ein UKW-Lokalradiosender hat eine Leistung um 1 kW, die Uetliberg-Fernsehantenne in Zürich gegen 500 kW ERP. Die messbaren Feldstärken in der Umgebung von Sendeanlagen hängen wesentlich von der Entfernung des Messpunktes von der Quelle ab. Das Feld von einer Basisstation in der City von Zürich, die zwischen 200 und 300 Meter von einem entfernt steht, ist etwa gleich stark wie das Feld vom Fernsehturm auf dem Üetliberg, der fast 5 km von der Innenstadt entfernt ist. Näher beim Fernsehturm wäre die Feldstärke des Fernsehsender im Vergleich zu einer Basisstation in 200 bis 300 Meter Entfernung stärker, weiter entfernt vom Turm das Feld der Basisstation (bei dieser groben Betrachtung wurde angenommen, dass der eigene Standort jeweils im Hauptstrahl der Mobilfunk-Antenne liegt. Ausserhalb des Hauptstrahls ist das Feld um ein Mehrfaches schwächer; siehe Figur).

Exposition

Was bedeuten diese Sendleistungen für die Exposition der Bevölkerung? Wie stark sind die Felder von Basisstationen dort, wo sich Menschen aufhalten? Mit Messkampagnen wurde das untersucht. Betrachtet man die persönliche Exposition, gemessen als durchschnittliche Feldstärke, der man ausgesetzt ist, sieht die Sachlage folgendermassen aus: Im Schnitt sind wir Feldstärken um 0.2 V/m ausgesetzt, das ist ein Vielfaches unterhalb der Anlagegrenzwerte (4 - 6 V/m). Dieser Wert von unter einem halben V/m hat sich in den letzten Jahren kaum verändert (siehe Abbildung rechts oben). Je etwa ein Drittel dieser Dosis stammt von Mobiltelefonen, die Dritte in der Nähe benutzen und von Basisstationen, das restliche Drittel machen Radio- und TV-Sender, die Dockingstationen von Schnurlostelefonen zu Hause und W-LAN access point aus. Je nach Aufenthaltsort können die Expositionen stark variieren. Am tiefsten sind die Messwerte zu Hause und in Schulen, am höchsten in öffentlichen Verkehrsmitteln (siehe Abbildung rechts unten).

Zusätzlich zu diesen eher tiefen Strahlendosen aus Quellen, die sich in einem bis mehrere Meter Distanz von unserem Körper befinden, gibt es noch die Dosen, die von den eigenen Geräten stammen (Handy, Laptop mit Funkverbindung, Schnurlostelefon, etc.). Weil deren Antennen sehr nahe am Körper genutzt werden, ist der Anteil dieser Quellen an der Gesamtdosis hoch. Er liegt schnell bei 90 % und darüber.

Literatur

Röösli, M., Dongus, S. (2019). Wie stark werden wir bestrahlt? Hausarzt Praxis, 14, 2, 41-44.

Röösli M, et al.: Persönliche Messungen von hochfrequenten elektromagnetischen Feldern bei einer Bevölkerungsstichprobe im Kanton Zürich 2016. Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft (AWEL, Kt. Zürich. www.awel.zh.ch.

Lauer O, et al.: Combining near- and far-field exposure for an organspecific and whole-body RF-EMF proxy for epidemiological research: A reference case. Bioelectromagnetics 2013; 34: 366–374.

Frei, P., E. Mohler, G. Neubauer, G. Theis, A. Burgi, J. Frohlich, C. Braun-Fahrlander, J. Bolte, M. Egger and M. Roosli (2009). Temporal and spatial variability of personal exposure to radio frequency electromagnetic fields. Environ Res 109, 6, 779-785.

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