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Elektrische und magnetische Felder von 0 Hz bis 90 GHz messen

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

HF-Spezialist Narda bietet für den HF-Sicherheitstest unterschiedliche Hardware an. Auch Messgeräte für den künftigen Standard 5G sind im Angebot.

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Arbeitsschutz mit dem NBM-550: Bei Arbeiten an Sendemasten lässt sich mit der passenden Sonde die Feldstärke problemlos ablesen.
Arbeitsschutz mit dem NBM-550: Bei Arbeiten an Sendemasten lässt sich mit der passenden Sonde die Feldstärke problemlos ablesen.
(Bild: Narda)

Mit seinen standardkonformen EMF-Messlösungen für elektrische und magnetische Felder von 0 Hz bis 90 GHz hat sich Narda STS der Zukunft gestellt, auch für das künftige 5G. Das mobile Feldstärkemessgerät NBM-550 ist speziell für Frequenzen oberhalb 6 GHz ausgelegt. Es entspricht der EMF-Richtlinie 2013/35/EU (Sicherheit am Arbeitsplatz) sowie die IEC 6186-1 (Anforderungen an Messgeräte) und die DIN EN 50413 (Grundnorm zu Mess- und Berechnungsverfahren).

Mit dem Magnetometer HP-01 ist Anfang November 2017 die jüngste der isotropen Wechselsonden des NBM-550 hinzugekommen. Frequenzselektiv analysiert sie statische und zeitlich variierende Magnetfelder von 0 Hz (DC) bis 1 kHz. Die neu entwickelte magnetische Feldsonde empfiehlt sich mit ihrem Dynamikumfang von 120 dB für den Einsatz im Umfeld der Arbeitssicherheit.

Messsonde für die Arbeitsplatzbewertung

Gemäß der Europäischen Richtlinie 2013/35/EU ist sie für Arbeitsplatzbewertungen der produzierenden Industrie in Zonen mit hohen statischen Magnetfeldern. Die richtungsunabhängigen Hall-Effekt-Sensoren des HP-01 decken in einem einzigen Gerät den Messbereich zwischen 10 μT und 10 T ab (Tesla = magnetische Flussdichte). Gesteuert wird das Messgerät über die mitgelieferte PC-Software HP01-TS und ab Mitte 2018 auch über das NBM-550.

Die FFT-Analyse des Magnetometers ermöglicht es dem Anwender, seine Signale sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbereich zu untersuchen. Zu seinen typischen Einsatzgebieten zählen Sicherheitsmessungen in den Bereichen Kernspintomographie (MRT) und Elektromobilität, bei Elektrolyseverfahren, Magnetrührgeräten und Permanentmagneten sowie Gleichstromantrieben und -generatoren. Ein weiteres mit wachsender Bedeutung ist die zuverlässige Bewertung von Arbeitsbereichen für die steigende Anzahl von Personen mit aktiven Implantaten. Denn hier gelten sehr viel strengere Grenzwerte.

Feldstärkemessung im Millimeterwellenbereich

Für den zukunftsträchtigen Hochfrequenzbereich bietet der Hersteller die beiden elektrischen Feldsonden EF 4091 mit Frequenzen von 40 MHz bis 40 GHz und EF 9091 von 100 MHz bis 90 GHz zur Feldstärkemessung im Millimeterwellenbereich. Für die Breitband-Messgeräte NBM-520 und NBM-550 bietet der Spezialist für EMF-Messlösungen ein umfangreiches Programm an isotropen HFWechselsonden bis 90 GHz an, also speziell auch für den Millimeterwellenbereich.

Dessen Bedeutung wird unter anderem in der Sicherheitsmesstechnik spätestens mit der Einführung der nächsten Mobilfunkgeneration zunehmen. In dieser Situation profitiert der Anwender von 15 verschiedenen Sonden, die er für seine Applikationen bezüglich Feldtyp und Frequenz, Pegel und Bewertungsart individuell passend auswählen und je nach Bedarf auch um weitere Sonden ergänzen kann.

So bietet Narda für einen Frequenzbereich beispielsweise auch eine zweite Sonde an, die für pegelstarke Anwendungen besonders hoch ausgesteuert werden kann. Darunter fallen auch derart starke Pegel, dass sich selbst Personal nicht mehr gefahrlos mit dem Gerät in der Hand ins Feld begeben kann und eine entsprechende Messung über Fernsteuerung erfolgen muss.

Generell eignet sich die NBM-Familie für Personenschutzmessungen in allen Branchen. Dazu gehören Messungen zur Bewertung der Exposition an Arbeitsplätzen wie nach der EMF-Richtlinie 2013/35/EU. Zudem unterstützt das Messgerät die selektive Messung niederfrequenter elektrischer und magnetischer Felder von 1 Hz bis 400 kHz für die Analyse und Bestimmung der Exposition in Industrie und Medizin sowie der Stromversorgung.

Die Mobilfunkgeneration 5G

Bei Telekommunikationsanwendungen gibt es bei den Netzbetreibern und Herstellern verschiedene Anwendergruppen mit jeweils unterschiedlichen Bedarfen: Anwender, die ausschließlich mit den Mobilfunkfrequenzen befasst sind, die über die Basisstation abgestrahlt oder empfangen werden, und mit einer 3-GHz- oder 6-GHz-Sonde auskommen.

Sowie andere Anwender, die sich beispielsweise um Richtfunkverbindungsstrecken kümmern müssen. Diese benötigen hingegen Sonden, die bis 18 GHz oder sogar 40 bis 60 GHz arbeiten.

Um erste Erfahrungen auf dem Gebiet der Mobilfunkgeneration 5G zu sammeln, gehen 2018 international mehrere Testnetze in Betrieb. Das sogenannte Rollout wird für 2020 vorbereitet, während Experten von einer Marktreife ab 2025 reden. Hintergrund sind neben dem Internetzugang, der zunehmend mobil wird, Datenvolumen und -kapazitäten in den Mobilfunknetzen, die im Jahr 2017 angewachsen sind. Besonders sichtbar wird die digitale Transformation beispielsweise am Internet der Dinge sowie an der stark gestiegenen Anzahl untereinander vernetzter Gegenstände und Sensoren, Aktoren und Maschinen.

Bitraten bis 10 GBit/s

Narda deckt die Frequenzbänder von 700 MHz bis 86 GHz ab. Bis 6 GHz sind mit dem SRM-3006 auch selektive Messungen einzelner Dienste möglich. Doch die für 5G avisierten höchsten Bitraten bis 10 GBit/s werden vorwiegend im High-Band oberhalb von 6 GHz erzielt, da hier eine höhere Bandbreite zur Verfügung steht.

Vor allem das 26-GHz-Band und verschiedene Bänder im Spektrum der Millimeterwellen zwischen 31 und 86 GHz sollen zur Übertragung verwendet werden. Da die Komplexität und technischen Herausforderungen für die Hersteller von Mobilfunkanlagen und -geräten mit der Höhe des Frequenzbereichs schnell zunehmen, werden umfangreiche Tests erforderlich sein. Während die ersten Testinstallationen bereits existieren, beginnt 2018 die eigentliche Testphase für 5G.

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