Zur Berechnung der Ausbreitung des elektromagnetischen Feldes im Umfeld von Sendeanlagen gibt es zahlreiche Simulationsprogramme. Die verschiedenen Produkte sind dabei oft sehr ähnlich, da es sich um klassische numerische Lösungen eines einheitlichen physikalischen Phänomens handelt.

Die meisten Programme, die zur Berechnungen des Strahlungsfeldes einer Basisstation und zur Abschätzung der daraus resultierenden Exposition für Bevölkerung Anwendung finden, verwenden das sog. Freiraum- und Fernfeldmodell. Dieses Modell neigt zu einer Überbewertung der Feldstärke und liefert daher normalerweise eher eine konservativere Bewertung der Strahlenbelastung. Eine exaktere Bewertung der Feldstärken setzt die Kenntnis und aufwendige Bearbeitung einer Vielzahl weiterer Daten voraus, ohne dabei wesentliche Vorteile zu bringen.

Das Freiraummodell entspricht einer Näherung, denn Hindernisse, die das elektromagnetische Feld beeinflussen können, werden außer Acht gelassen. Die Bewertung wird so wesentlich vereinfacht, aber mögliche Interferenzphänomene (Verstärkung oder Abschwächung), Reflexionen, Diffraktion und Dämpfungen, die von Objekten im Bereich der Sendeanlage verursacht werden, werden nicht berücksichtigt. Das Modell bewertet also nur die Freiraumdämpfung aufgrund des Abstandes, d.h. die Abnahme der Feldstärke mit dem Abstand von der Quelle.

Mit der Fernfeldmethode betrachtet man das elektromagnetische Feld als eine Kugelwelle, die von der Antenne ausgeht, wobei das magnetische und elektrische Feld, sowie die Strahlungsrichtung zueinander senkrecht stehen. Diese Vereinfachung ist in der Regel im Bereich der Mobilfunkfrequenzen zulässig, da sie schon nach einigen Metern von der Antenne anwendbar wird.

Bei Anwendung des Freiraum- und Fernfeldmodells zur Bewertung der Feldstärke, benötigt man verschiedene sendetechnische Daten. In einem Punkt mit Abstand r von der Antenne und in einer beliebigen Richtung wird die elektrische Feldstärke E (V/m) durch folgende Formel berechnet:

wobei:

• G entspricht dem Antennengewinn in der gegebenen Richtung (man kann ihn aus dem Antennendiagramm berechnen);

• P entspricht der Leistung am Antennenfußpunkt in Watt.

     Die auf diesen Webseiten gezeigten Kartierungen von Feldstärkeverteilungen wurden im Wesentlichen mit der obigen Formel in Zusammenarbeit mit der Landesumweltagentur berechnet.

In der folgenden Figur werden effektiv gemessene Werte der elektrischen Feldstärke, mit solchen die rechnerisch, bei verschiedenen Bedingungen mittels Simulationen ermittelt wurden, verglichen. Auf der x-Achse wurde das berechnete Feld und auf der y-Achse die gemessene Feldstärke dargestellt. Beide Größen sind in dB(mV/m) angegeben, wobei 1 dB(mV/m) = 20 log(E) entspricht und die el. Feldstärke (E) in mV/m angegeben ist.
Als Messgerät wurde ein Spektrumanalyzer verwendet, der eine frequenzselektive Analyse erlaubt.

Figur: Vergleich zwischen gemessenen und berechneten elektrischen Feldstärken. Die rote Gerade entspricht einer Steigung = 1 und einem y-Achsenabschnitt gleich Null.

     Bei jenen Punkten, die unter Berücksichtigung der Unsicherheit die rote Gerade (mit y-Achsenabschnitt Null und 45° Steigung ) schneiden, liegt eine völlige Übereinstimmung zwischen Messwert und dem mit dem Freiraummodell berechneten Wert vor. Dies ist fast immer der Fall.
Bei diesem Vergleich gelten klarerweise für die gemessenen und berechneten Werte die gleichen Bedingungen. Das gemessene Feld bezieht sich auf die BCCH-Frequenz, und für die jeweilige Simulation wurde auch nur eine Trägerfrequenz mit maximaler Leistung als aktiv betrachtet.

     Besonders hervorzuheben ist der Umstand, dass beim Genehmigungsverfahren einer neuen Sendeanlage die Berechnung der Feldstärke unter der Annahme der schlimmsten Strahlungsbedingungen durchgeführt wird, d.h. dass alle Trägerfrequenzen gleichzeitig bei maximaler Leistung aktiv sind. In der Praxis ist dies eher unwahrscheinlich. Der Grund dafür liegt einerseits darin, dass selten die maximal mögliche Anzahl an gleichzeitig geführten Telefongesprächen erreicht wird und andererseits darin, dass zur Übermittlung der Gespräche nur selten die maximale Leistung benötigt wird. Die CEI-Norm 211-10 empfiehlt daher bei der Durchführung von Simulationen als Wert für die Leistung, etwa die Hälfte des maximalen Wertes einzusetzen.

     Die auf dieser Webseite angegebenen Feldstärken, entsprechen den genehmigten Sendedaten und sind daher höher als die tatsächlich messbaren Werte. Weiters ist zu bedenken, dass Hauswände die Strahlung stark abschirmen: die im Inneren der Häuser gemessenen Feldstärken sind daher normalerweise deutlich niedriger als die auf den angegebenen Karten angeführten Feldstärken.

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