Messmethodik


Funkwellen werden nicht nur entfernungsabhängig gedämpft, sondern werden auch durch Gebäude, Wasserflächen oder andere Gegenstände reflektiert. Dadurch überlagern sich in der Realität nicht nur unterschiedliche Sender, sondern auch oft mehrere von verschiedenen Richtungen einfallende Signale des gleichen Senders und ergeben damit in Summe ein stark ortsabhängiges Gesamtsignal.
Dieser Effekt ist innerhalb von Gebäuden oder vor grossflächigen Fassaden besonders ausgeprägt.

Wie sehr gerade in Innenräumen die Feldstärke bzw. die Leistungsflussdichte mit dem Ort variieren kann, zeigt das nachfolgende Beispiel aus einer Untersuchung des Instituts für Mobil- und Satellitenfunktechnik:

Diese Grafik zeigt die Veränderung der Leistungsflussdichte auf einer Wegstrecke von lediglich 1,36 Meter (bei 1900 MHz, Messabstände 2cm).

Aus diesem Grund muss bei Messungen zur Ermittlung der maximalen Feldstärke in einem bestimmten Raumbereich das Maximum zuerst gesucht werden. Dieses Maximum kann für verschiedene Frequenzen bzw. Sender an unterschiedlichen Orten sein, was entsprechende Messungen recht aufwändig werden lassen kann.

 


Suchen der maximalen Feldstärke und Durchführung der Messung

Bei der Benutzung von ungerichteten Antennen, z. B. bei einer breitbandigen Messung mit einer Feldmeßsonde, kann das Maximum durch langsames Umhergehen gesucht und gemessen werden, wogegen bei Richtantennen zur Messung gleichzeitig noch deren Ausrichtung variiert werden muss, sowohl in Bezug auf ihre Richtung zum Sender, als auch in ihrer Polarisation. Die Polarisation kennzeichnet die Schwingungsrichtung des elektrischen Feldes, wobei im Mobilfunk mit vertikaler Polarisation gearbeitet wird. Durch Reflexionen kann diese ursprünglich vertikale Ausrichtung jedoch in horizontale Richtung gedreht werden, sodass gerichtete Messantennen zur Ermittlung des Feldstärkemaximums ebenfalls entsprechend gedreht werden müssen.

Wenn man den Ort der maximalen Feldstärke gefunden hat, muss man für die Messung bei Verwendung einer gerichteten Antenne diese entweder in die Richtung der höchsten Feldstärke und des Maximums der Polarisation ausrichten oder sie nacheinander ohne Ortsveränderung in die drei verschiedenen Raumrichtungen x, y, z ausrichten und die jeweilige Feldstärke messen (quasiisotropische Messung). Im letzteren Fall berechnet sich dann die Feldstärke zu:

Die quasiisotropische Messung ist nur mit kleinen Messantennen und genauer Positionierung sinnvoll, da durch größere Ortsverschiebungen beim Drehen sich die Feldstärkewerte ändern können und damit die Genauigkeit verringern. Besonders in Innenräumen mit stark ortsabhängigen Feldstärkewerten wird daher gerne die Einzelmessung in Richtung der maximalen Feldstärke angewendet. Die meisten Messgeräte erlauben auch ein automatisches Festhalten des höchsten gemessenen Wertes (max hold), was die Durchführung dieser Messmethode erleichtert.

Bei der Verwendung von ungerichteten Antennen (isotropische Messung) entfällt natürlich das Ausrichten.

Normgerechte Messungen nach der Norm DIN VDE 0848-1 setzen eine isotropische bzw. quasiisotropische Messung voraus. Einzelmessungen mit Antennenausrichtung zum Feldstärkemaximum sind daher nur als Übersichtsmessung geeignet.

Bei frequenzselektiven Messungen stellt sich auch die Frage der einzustellenden Messbandbreite (Resolution Bandwidth): Diese sollte vorzugsweise der Kanalbandbreite des Signals entsprechen, beim GSM-Mobilfunk also 200 KHz. Bei kleinerer Messbandbreite ergibt sich ein zu kleiner Messwert, bei größerer besteht dagegen die Gefahr, dass benachbarte Sendekanäle mitgemessen werden (allerdings sind direkte Nachbarkanäle normalerweise unbelegt).

 

Abstand zum Boden, zu Wänden etc.

Während der Messung in Innenräumen können auch Einrichtungsgegenstände, Personen etc. durch Reflexion das Feld verändern und sollten daher nicht bewegt werden. Ebenso ist ein Abstand zu Wänden, Decken oder Mobiliar von mindestens 0,5 m Abstand einzuhalten.

Die Frage der Höhe (über dem Boden), in welcher die Messung stattfinden sollte, wird je nach gültiger Messvorschrift unterschiedlich definiert:
In Deutschland, wo dafür die DIN VDE 0848-1 gilt, wird in homogenen und reflexionsarmen Feldern (z. B. Freien) eine Höhe von 1,50 m festgelegt, andernfalls die Höhe 0,45 m, 0,9 m oder 1,55 m, je nachdem wo der höchste Wert gefunden wird.
In der Schweiz dagegen wird nach der neuen Messempfehlung vom Juni 2002 das Maximum im Bereich von 0,5 bis 1,75 m Höhe aufgesucht.

 

Besonderheiten bei Breitbandmessungen

Bei breitbandigen Messungen treten bei der Messung häufig zeitabhängige Schwankungen des Messwerte auf. Diese können durch die gesprächverkehrsabhängig unterschiedlich gepulsten Frequenzkanäle von Mobilfunk-Basisstationen mit mehreren Frequenzkanälen zustandekommen, oder auch durch in der Nähe befindliche Handys oder andere Funkgeräte.

Im Bild rechts ist ein Beispiel des tageszeitabhängigen Verlaufs der Emissionen eines Mobilfunksenders mit drei Sendekanälen dargestellt.
Bei einer breitbandigen Messung werden stets alle Signale gemeinsam gemessen, was je nach Uhrzeit oder Tag zwangsläufig unterschiedliche Ergebnisse ergibt.

Es gibt bei breitbandigen Messmethoden keine Möglichkeit, diese Messunsicherheiten auszuklammern. Man kann allenfalls durch Mittelung innerhalb eines längeren Zeitintervalls (etliche Minuten) bzw. durch Spitzenwerterfassung in einem längeren Zeitraum (für Grenzwertbetrachtungen) versuchen, zumindest die kurzfristigen Einflüsse, wie etwa die von nahen Handys auszuklammern.
Zusätzlich ist es hilfreich, sich im Falle einer speziell zu messenden, nahegelegenen Mobilfunkstation nach der Zahl ihrer Sendekanäle zu erkundigen, um sich eine Vorstellung über den möglichen Messfehler machen zu können.

 

 

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Zuletzt geändert: 03.01.03