Mobilfunk / Ratgeber für Kommunen

Technische Grundlagen des Mobilfunks / Funkwellen: Ausbreitung und Einflussfaktoren

-> Funkwellen
Ein Mobilfunksystem ist ein System zur Übertragung von Sprache und Daten zwischen mehreren Endteilnehmern. Mindestens einer der Endteilnehmer ist dabei mobil und kann sich frei ohne einen festen Anschlusspunkt im gesamten Netz bewegen. Die Übertragung erfolgt drahtlos mittels elektromagnetischer Wellen, den sogenannten Funkwellen.

-> Frequenz
Das elektromagnetische Spektrum, das für Funkübertragung genutzt wird, erstreckt sich von etwa 30 MHz bis 6 GHz (s. Abbildung 1). Es liegt damit zwischen den elektromagnetischen Spektren von niederfrequenten Feldern (z.B. Stromversorgung, elektrifizierte Verkehrssysteme) und Radiowellen sowie den hochfrequenten Feldern von optischen Wellen (Licht).


Einheiten:
1 Hz=1 Schwingung pro Sekunde
1 Kilohertz (kHz)=1 Tausend Hz
1 Megahertz (MHz)=1 Million Hz
1 Gigahertz (GHz)=1 Milliarde Hz
1 Terahertz (THz)=1Billion Hz



Abbildung 1:
Elektromagnetisches Spektrum

Quelle:
Fachinformation 1/2003: Stichwort Mobilfunk (Hrsg. Bayerisches Staatsministerium für Umweltfragen)

-> Ausbreitung und Einflussfaktoren
Die Funkwellen des Mobilfunks breiten sich ähnlich wie Lichtwellen aus. Genauso wie Licht werden sie durch Hindernisse (z.B. Bebauungen) oder geografische Gegebenheiten (z.B. Berge) beeinflusst. Grundsätzlich sind dabei fünf Effekte zu beobachten (vgl. http://www.izmf.de/download/archiv/IZMF_heft1_050907%20web.pdf ).

1. Dämpfung
Elektromagnetische Wellen sind in der Lage, Hindernisse zu durchdringen (z.B. Mauern von Gebäuden). Dabei wird jedoch ein Teil des Signals absorbiert, so dass dem Empfänger nur ein abgeschwächtes Signal zur Verfügung steht.

2. Reflexion
Mobilfunkwellen werden beispielsweise an Gebäuden reflektiert.

3. Beugung
Die geradlinige Ausbreitung der Funkwelle trifft auf eine Kante und ändert so ihren Verlauf.


Abbildung 2:
Ausbreitungsverhalten von Funkwellen

Quelle:
Informationszentrum Mobilfunk

4. Abschattung
Elektromagnetische Felder können durch Berge, große Gebäude oder Bäume abgeschattet werden. Folge kann eine eingeschränkte Mobilfunkversorgung sein.

5. Absorption
Hierbei wird die Mobilfunkversorgung durch meteorologische Einflüsse behindert (z.B. Nebel).

-> Weitere Faktoren
Zusätzlich zu den genannten lassen sich weitere Faktoren beobachten, die bei der Planung von Mobilfunksendeanlagen berücksichtigt werden müssen.

-> Intensität der Funkwellen
Zur Abstrahlung der Funkwellen werden zwei Arten von Antennen verwendet. Rundstrahlantennen senden in alle Richtungen, das heißt in einem Winkel von 360°. Rundstrahler senden in der horizontalen Ebene (parallel zur Erdoberfläche) in alle Richtungen. Zumeist werden jedoch Sektorantennen eingesetzt, die nur in eine Richtung senden und somit nur einen bestimmten Bereich abdecken (Öffnungswinkel i.d.R. 120°).

-> Antennen-Art
Zur Abstrahlung der Funkwellen werden zwei Arten von Antennen verwendet. Rundstrahlantennen senden in alle Richtungen, das heißt in einem Winkel von 360°. Zumeist werden jedoch Sektorantennen eingesetzt, die nur in eine Richtung senden und somit nur einen bestimmten Bereich abdecken (Öffnungswinkel i.d.R. 120°).

Vertiefende Informationen zu Grundlagen und zum physikalischen Hintergrund der Funkwellen finden Sie auf den Internetseiten des Bundesamtes für Strahlenschutz.