Sicherheitsabstands-Rechner (HF-Exposition)
Grenzwerte für die HF-Exposition begrenzen, wie viel Funkenergie ein Mensch aufnehmen darf. Dieser Rechner macht aus Sendeleistung, Antennengewinn und Frequenz die Leistungsflussdichte vor der Antenne und daraus den Mindestabstand, ab dem sie unter dem FCC- oder ICNIRP-2020-Grenzwert für die Allgemeinbevölkerung oder für beruflich exponierte Personen liegt.
Leistung an der Antenne bei gedrückter Taste. Das Feld für das Tastverhältnis darunter mittelt sie über das Beurteilungsfenster. · = 50,0 dBm
Gewinn in Richtung der Person. Für den ungünstigsten Fall den Wert der Hauptkeule nehmen.
Anteil der Mittelungszeit, in dem tatsächlich gesendet wird. Die Grenzwerte gelten für den Mittelwert. Ein Tastverhältnis von 50 % halbiert die Belastung, die 0,1 % eines Pulsradars teilen sie durch tausend.
Eine feste Keule ist der ungünstigste Fall, die Hauptkeule zeigt dauerhaft auf die Person. Eine drehende oder scannende Keule streicht nur vorbei, und die Grenzwerte gelten als Mittelwert über 6 oder 30 Minuten.
0,3–100000 MHz · 30 min Mittelungszeit
Bei 146 MHz setzen FCC und ICNIRP denselben Grenzwert: 2 W/m² für die Allgemeinbevölkerung und 10 W/m² beruflich. Ein Wechsel des Standards ändert hier also nichts. Unterschiede gibt es zwischen 300 MHz und 2 GHz sowie unterhalb von 30 MHz, wo nur die FCC einen Wert nennt.
Eine reflektierende Fläche addiert sich zur direkten Welle. OET 65 rechnet dafür mit dem Faktor 2,56. Die Voreinstellung nimmt keine Reflexion an.
Wo jemand tatsächlich steht, gemessen ab der Antenne.
Seitenansicht. Die Antenne steht links, die getönte Fläche ist der Bereich, der nach dem gewählten Grenzwertsatz frei bleiben muss; ihr Rand ist der grüne Bogen. Der gelb gestrichelte Bogen gehört zur anderen Personengruppe desselben Standards. Die Strichfigur steht beim eingegebenen Abstand und wird gelb, sobald sie innerhalb der Grenze steht. Gemessen wird ab Antenne entlang der Bodenskala, die gestaucht ist, damit 0,2 m und 40 m in dasselbe Bild passen.
Die beiden veröffentlichten Tabellen auf logarithmischen Achsen. Wo eine gestrichelte ICNIRP-Kurve auf der durchgezogenen FCC-Kurve liegt, sind sich beide Standards einig, und das gilt für das ganze Plateau von 30 bis 300 MHz und für alles oberhalb von 2 GHz. Auseinander gehen sie nur zwischen 300 MHz und 2 GHz, wo ICNIRP tiefer liegt. Unterhalb von 30 MHz nennt ICNIRP gar keine Leistungsflussdichte, deshalb beginnt das Diagramm dort.
Eine Abschätzung für die Hauptkeule im Fernfeld, als Orientierung gedacht, nicht als Nachweis und nicht als Rechtsberatung. Sie unterstellt, dass die Person mit vollem Antennengewinn in der Hauptkeule steht, und nimmt den eingegebenen Wert als Leistung an der Antenne. Die Bodenreflexion steht voreingestellt auf „keine“. Das ist der reine Freiraumwert. Für den von OET 65 empfohlenen ungünstigsten Fall auf Dach- oder Bodenhöhe schalten Sie auf 2,56. Die Mittelung über 6 oder 30 Minuten läuft über das Feld für das Tastverhältnis. Tragen Sie also die Leistung bei gedrückter Taste ein und dazu den Anteil der Zeit, in dem gesendet wird. Die Einstellung der Antenne entscheidet, ob die Keule als fest auf die Person gerichtet gilt, was der ungünstigste Fall ist und nicht der Alltag, oder als vorbeistreichend mit Keulenbreite/360 der Zeit.
FCC und ICNIRP im direkten Vergleich
Die beiden Tabellen sind nicht dieselbe Tabelle. Deshalb stehen hier beide für die eingetragene Frequenz. Die Abstände nutzen Leistung, Gewinn, Tastverhältnis und Reflexionsfaktor aus dem Formular.
| Grenzwertsatz | Grenzwert (mW/cm²) | Grenzwert (W/m²) | Mittelung | Mindestabstand |
|---|---|---|---|---|
| FCC, Allgemeinbevölkerung | 0,2 | 2 | 30 min | 3,98 m |
| ICNIRP 2020, Allgemeinbevölkerung | 0,2 | 2 | 30 min | 3,98 m |
| FCC, beruflich exponiert | 1 | 10 | 6 min | 1,78 m |
| ICNIRP 2020, beruflich exponiert | 1 | 10 | 30 min | 1,78 m |
- Allgemeinbevölkerung: beide erlauben bei dieser Frequenz dieselbe Leistungsflussdichte
- Beruflich exponiert: beide erlauben bei dieser Frequenz dieselbe Leistungsflussdichte
- Einheiten. Die FCC veröffentlicht mW/cm², ICNIRP W/m². 1 mW/cm² sind 10 W/m².
- Bandgrenzen. Die FCC springt bei 300 und 1500 MHz, ICNIRP bei 400 MHz und 2 GHz. Von 30 bis 300 MHz und oberhalb von 2 GHz stimmen beide überein, dazwischen liegt ICNIRP niedriger.
- Mittelung. Die FCC mittelt beruflich exponierte Personen über 6 Minuten und die Allgemeinbevölkerung über 30. ICNIRP mittelt den ganzen Körper für beide Gruppen über 30 Minuten und führt für lokale Exposition eine eigene 6-Minuten-Tabelle.
- Abgedeckter Bereich. Die FCC-Tabelle reicht von 0,3 bis 100 000 MHz. ICNIRP nennt unterhalb von 30 MHz keine Leistungsflussdichte, dort wird die Einhaltung über die Referenzwerte für E- und H-Feld gezeigt, und reicht dafür bis 300 GHz.
FCC-Werte aus 47 CFR § 1.1310, Tabelle 1, in der Fassung von 85 FR 18145 (2020). ICNIRP-Werte aus den Leitlinien von 2020, Tabelle 5, Ganzkörper, gemittelt über 30 Minuten.
So funktioniert es
- 01
Abgestrahlte Leistung bestimmen
Den Antennengewinn zur Leistung an der Antenne addieren: EIRP = P · 10G/10. 100 W an einer 6-dBi-Antenne strahlen in der Hauptkeule 398 W ab, und die Hauptkeule bestimmt den Sicherheitsabstand.
- 02
Über das Tastverhältnis mitteln
Die Grenzwerte gelten als Mittelwert über 6 oder 30 Minuten. Wer nur einen Teil dieser Zeit sendet, wird an der mittleren Leistung gemessen. Ein Tastverhältnis von 50 % halbiert die Leistungsflussdichte und verkürzt den Abstand um den Faktor √2. Ein Pulsradar, das nur 0,1 % der Zeit sendet, liegt drei Größenordnungen unter seinem Spitzenwert, und eine drehende Antenne teilt den Rest noch einmal durch 360/Keulenbreite, weil die Hauptkeule nur vorbeistreicht. Beide Faktoren stecken im Formular oben.
- 03
Grenzwert zur Frequenz nachschlagen
Die zulässige Leistungsflussdichte hängt von der Frequenz ab. FCC und ICNIRP sind zwischen rund 30 und 300 MHz am strengsten, weil ein stehender Erwachsener dort nahe an der Ganzkörperresonanz liegt und am meisten Energie aufnimmt.
- 04
Nach dem Abstand auflösen
Die Leistungsflussdichte im Fernfeld gleich dem Grenzwert setzen und nach dem Abstand auflösen: d = R · EIRP / (4π · Slim) . Näher darf niemand in der Hauptkeule stehen.
- 05
Geometrie gegenprüfen
Die Formel gilt erst einige Wellenlängen von der Antenne entfernt. Wo Boden oder Dach die Welle zurückwerfen, kommt der Reflexionsfaktor dazu. Und das Vertikaldiagramm bringt meist deutlich weniger als den Gewinn der Hauptkeule auf den Boden.
Formeln
- S — Leistungsflussdichte, W/m²
- P — zeitlich gemittelte Leistung am Antenneneingang, W
- G — Antennengewinn in die betrachtete Richtung, linear (G = 10GdBi/10)
- d — Abstand zur Antenne, m
- R — Bodenreflexionsfaktor (1, 2,56 oder 4)
- Slim — vom Grenzwertsatz zugelassene Leistungsflussdichte, W/m²
- 1 mW/cm² = 10 W/m²
Rechenbeispiel
- EIRP = 100 · 106/10 = 398 W
- FCC Allgemeinbevölkerung bei 146 MHz: Slim = 0,2 mW/cm2 = 2 W/m2
- d = 398 / (4π · 2) = 3,98 m
- FCC beruflich exponiert: Slim = 1,0 mW/cm2 → d = 1,78 m
- mit Bodenreflexionsfaktor 2,56: 3,98 · 1,6 = 6,37 m
FAQ
- Wie weit muss ich von einer sendenden Antenne wegbleiben?
- So weit, dass die Leistungsflussdichte unter den Grenzwert für Ihre Frequenz fällt. Bei 100 W an einer 6-dBi-Antenne auf 146 MHz sind das 3,98 m für die Allgemeinbevölkerung und 1,78 m für unterwiesenes Personal, im freien Raum und in der Hauptkeule. Doppelte Leistung verlängert den Abstand nur um den Faktor √2.
- Gilt diese Rechnung auch dicht an der Antenne?
- Nein. Das 1/d²-Modell beschreibt das Fernfeld. Es braucht einige Wellenlängen Abstand, bei einer großen Apertur der Größe D mindestens die Rayleigh-Distanz 2·D2/λ. Näher dran muss das Feld gemessen oder im Nahfeld modelliert werden, und der Wert hier fällt zu günstig aus.
- Müsste ein Radar diese Grenzwerte nicht sofort sprengen?
- Der Spitzenwert tut das, der zeitliche Mittelwert nicht, und die Grenzwerte gelten für den Mittelwert. Nehmen Sie ein Pulsradar mit 25 kW auf 3 GHz, 1 µs Pulsdauer und 1 kHz Pulsfolge, also 0,1 % Tastverhältnis und 25 W im Mittel, an einer Antenne mit 30 dBi. Steht die Keule fest auf Ihnen, liegt die Grenze bei 14,1 m. Dreht die Antenne, zeigt ihre 1,5°-Keule nur 1,5/360 jeder Umdrehung in Ihre Richtung. Das teilt die Belastung durch 240 und zieht die Grenze auf 0,91 m herein. Ein 1-MW-Flugsicherungsradar an einer 34-dBi-Antenne kommt auf 141 m bei stehender Keule und auf 9,1 m im Drehbetrieb. Genau deshalb haben solche Standorte trotzdem Zäune und Verriegelungen, denn für Wartungsarbeiten lässt sich die Drehung anhalten. Und genau deshalb muss niemand 141 m Abstand zu einem laufenden Radar halten. Stellen Sie die Antenne auf fest, wenn sie auf einen Punkt zeigt, und auf drehend mit ihrer Keulenbreite, wenn sie streicht.
- Trage ich ERP oder EIRP ein?
- Weder noch. Tragen Sie die Leistung ein, die tatsächlich an der Antenne ankommt, dazu den Gewinn in dBi. Das EIRP bildet der Rechner selbst. Liegt Ihr Wert als ERP vor, also bezogen auf den Dipol, multiplizieren Sie ihn mit 1,64, oder addieren Sie 2,15 dB zu einem Gewinn in dBd.
- Warum hängen die Grenzwerte von der Frequenz ab?
- Weil der Körper Funkenergie ungleichmäßig aufnimmt. Ein stehender Erwachsener liegt zwischen rund 30 und 300 MHz nahe an der Ganzkörperresonanz. Dieselbe Leistungsflussdichte erwärmt das Gewebe dort stärker als bei 2,4 GHz. Beide Tabellen sind in diesem Bereich am strengsten und werden nach oben wie nach unten wieder milder.
- Gelten für mich die FCC- oder die ICNIRP-Grenzwerte?
- Das hängt vom Standort ab. Die FCC-Tabelle gilt in den USA. ICNIRP ist die Grundlage der EU-Empfehlung und vieler nationaler Regeln. Deutschland setzt eigene Anforderungen über die BEMFV um, die Schweiz kennt zusätzlich Anlagegrenzwerte nach NISV. Prüfen Sie die Vorschrift, die für Ihren Standort gilt. Dieser Rechner ist eine Orientierung, keine Rechtsberatung.
Der Sicherheitsabstand ist nur die halbe Standortfrage. Waveshed stellt dieselbe Antenne auf echtes Gelände und zeigt, wo ihr Signal tatsächlich ankommt, kostenlos im Browser.
Standort auf der Karte prüfen →Passende Anleitungen
- Antennendiagramme & das Sensorfeld — das Vertikaldiagramm entscheidet, wie viel von der Hauptkeule überhaupt auf Kopfhöhe ankommt
- Funkabdeckung planen (RF / ITM) — dieselbe Leistung, derselbe Gewinn, dieselbe Höhe, gesehen als Abdeckung statt als Exposition
Quellen & weiterführende Links
- 47 CFR § 1.1310 — Radiofrequency radiation exposure limits ↗ — die hier verwendete FCC-Tabelle der zulässigen Expositionswerte, aktueller Text im eCFR
- FCC OET Bulletin 65 — Evaluating Compliance with FCC Guidelines for Human Exposure to Radiofrequency Electromagnetic Fields ↗ — Berechnungsformeln, Hinweise zum Fernfeld, der Bodenreflexionsfaktor 2,56 und Gleichung (2) auf S. 11, die Regel zur zeitlichen Mittelung, aus der der Faktor für drehende Antennen folgt
- ICNIRP Guidelines for Limiting Exposure to Electromagnetic Fields (100 kHz to 300 GHz), 2020 ↗ — die Publikationsseite zu den Leitlinien von 2020, mit FAQ und Übersetzungen
- ICNIRP 2020 guidelines, full text (Health Phys 118(5):483–524, PDF) ↗ — Tabelle 5 enthält die hier verwendeten Referenzwerte für den ganzen Körper, gemittelt über 30 Minuten
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