Enterprise auf Kalibrierungskurs

Der Raum - unendliche Weiten. Wir schreiben das Jahr 2007. Dies sind die Abenteuer - nein! - nicht des bekannten Raumschiffes Enterprise, sondern des Fachbereiches "Hochfrequenz und Felder" der Abteilung Elektrizität der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB). Wie Captain Picard und seine Crew sind auch hier die Physiker und Ingenieure dabei, neue Technologien zu erforschen. Allerdings nicht viele Lichtjahre von der Erde entfernt, sondern direkt auf einem der weltweit größten Freifeldmessplätze. Um das Science-Fiction-Szenario abzurunden, stelle man sich einen 50 m x 60 m großen Platz vor, auf dem nichts weiter als trist-grauer Asphalt zu sehen ist. Auch die Umgebung ist karg und verlassen; auf 100 m nahezu frei von allen Zeichen menschlicher Zivilisation. Nur zwei 6 m hohe Antennenmasten ragen in die Höhe. Wenn das also nicht der perfekte Platz zum Landen eines Raumschiffes wäre. Aber: Weit gefehlt. Hier werden Antennen kalibriert. Neben dem Feld ist ein Schacht; auch der ist szenisch wirksam. Eine schwere Klapptür gibt den Weg über eine Stahltreppe ins Erdinnere frei. Man wähnt dort Cyborgs oder Klingonen, aber auch hier ist die Wirklichkeit wieder ernüchternder: Der Messraum. Und welche Mission wird hier verfolgt? Die Antennen, die z.B. für Messungen der Elektromagnetischen Verträglichkeit von elektrischen Geräten eingesetzt werden, so zu kalibrieren, dass alles fehlerfrei und korrekt ist.
Möglich, dass Sie sich nun fragen, ob denn so hohe Antennenmasten und die von ihnen ausgehenden elektromagnetischen Wellen nicht gefährliche Folgen für Sie und Ihren Lebensraum haben. Zu Ihrer Beruhigung: Die Sendeleistungen liegen weit unterhalb der Leistung, die von Ihrem Communicator (Schnurlostelefon) zu Hause benutzt wird. (mse)

Freies Feld für die PTB

Die für den Aufbau gewählte Technologie des Freifeldmessplatzes der PTB ist weltweit einzigartig. Das Herzstück des Platzes ist die reflektierende Ebene, auch Groundplane genannt. Mit ihrer stark reflektierenden metallischen Beschichtung wirkt sie wie ein Spiegel für Wellenlängen im Frequenzbereich von 30 MHz bis 3 GHz. Für diesen Effekt ist in Kooperation mit der Technischen Universität Braunschweig ein spezieller Asphalt als Tragschicht optimiert worden, die noch mit Zink sowie einer Schutzschicht beschichtet worden ist. Durch sorgfältig ausgewählte Zuschlagstoffe wird der Asphalt elastisch gehalten und sein Temperaturkoeffizient so eingestellt, dass dieser dem von Zink entspricht. Dadurch werden thermische Spannungen zwischen Tragschicht und Metallbeschichtung verhindert, die zu Rissen und damit einer beeinträchtigten Funktionalität führen könnten.
Auf dem Freifeldmessplatz sollen in Zukunft Antennen kalibriert werden. Dazu werden diese an 6 m hohen Antennenmasten montiert und die Übertragungsfunktion zwischen den Antennen mit Hilfe eines Netzwerkanalysators als Funktion der Frequenz bestimmt. Aus diesen Messdaten wird dann rechnerisch der Antennenfaktor der zu kalibrierenden Antenne ermittelt.
Der Antennenfaktor gibt das Wandlungsmaß zwischen elektrischer Feldstärke und der Spannung am Antennenfußpunkt an, denn Antennen wandeln elektromagnetische, leitungsgebundene Wellen in gestrahlte Freiraumwellen und umgekehrt. Daher man kann passive Antennen sowohl zum Empfang als auch zur Abstrahlung von elektromagnetischen Feldern (EMF) benutzen.
Eine Anwendung der hier kalibrierten Antennen ist die Emissionsmessung von elektronischen Geräten im Rahmen der Prüfung der Elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV). EMV ist die wechselseitige Beeinflussung von elektrischen Geräten durch die von ihnen erzeugten elektromagnetischen Felder (EMF). In den Emissionsmessungen wird untersucht, ob die von elektrischen Geräten ausgehenden EMF unterhalb der vorgeschriebenen Grenzwerte liegen. Diese Felder lassen sich mit der kalibrierten Antenne ermitteln, indem die Spannung am Fußpunkt der Antenne mit einem Messempfänger gemessen wird. Mit Hilfe des Antennenfaktors wird dann auf eine Feldstärke umgerechnet, die sich mit dem Grenzwert vergleichen lässt.
Hervorzuheben ist, dass diese Versuche in jeder Hinsicht unschädlich für den Menschen sind, da die auf dem Freifeld verwendeten Sendeleistungen gerade einmal eine Leistung von 1 Milliwatt (mW) - also einem Tausendstel Watt - haben. Schnurlose Telefone, die man sogar in direkten Kontakt mit dem Körper bringt, weisen die zehnfache Sendeleistung von ca. 10 mW auf; ein Handy bringt es auf bis zu 2 Watt. (mse)