Thema

Bestimmung der Exposition durch Ultra-Wideband Technologien

Beginn

01.04.07

Ende

30.04.08

Projektleitung

ARC Seibersdorf research GmbH, Österreich

Zielsetzung

Mit Ultra-Wideband (UWB) steht eine Technologie vor der Einführung in den Consumer-Markt, die anders als üblicherweise zur zivilen Funkübertragung eingesetzte schmalbandige Verfahren Expositionen über besonders weite Frequenzbereiche hervorrufen wird. Als Anwendungsgebiet für UWB kommen schnelle Datendienste wie z. B. Videoübertragungen über kurze Entfernungen in Frage.

Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, möglichst frühzeitig eine belastbare Datenbasis für die von verschiedenen Ultra-Wideband Funkanwendungen verursachten maximal möglichen und durchschnittlich zu erwartenden Expositionen zu schaffen. Hierzu sollten bestehende Mess- und Berechnungsverfahren auf ihre Eignung geprüft und ggf. angepasst werden.

Ergebnisse

Bezüglich der eingesetzten Mess- und Berechnungsverfahren wird auf die Zwischenberichte und auf den ausführlichen Abschlussbericht verwiesen (zum Download siehe unten).

Die im Rahmen des Vorhabens durchgeführten messtechnischen Immissionsbestimmungen in unmittelbarer Nähe (15 cm Abstand) von bereits am Markt erhältlichen UWB-Geräten ergaben zeitlich gemittelte Werte der äquivalenten Strahlungsleistungsdichte von maximal ca. 0,32 mW/m². Zeitliche Spitzenwerte lagen bei gleichem räumlichen Abstand immer unter 2,4 mW/m². Die messtechnische Bestimmung der bei körpernahem Betrieb von UWB-Quellen hervorgerufenen SAR-Werte ist aufgrund der zu geringen Empfindlichkeit der momentan erhältlichen SAR-Messsonden sowie aufgrund der fehlenden Verfügbarkeit von gewebesimulierenden Flüssigkeiten, deren dielektrische Materialparameter über dem gesamten von UWB überstrichenen Frequenzbereich ähnliche Dispersionseigenschaften wie menschliches Gewebe aufweisen müssen, derzeit nicht möglich.

Die numerischen Simulationen unterschiedlicher Expositionsszenarien mit einer UWB-Quelle in unmittelbarer Nähe zu verschiedenen Körperregionen (Oberschenkel, Hinterkopf, Brust, Auge) führten auf maximale über 10 g Gewebe gemittelte SAR-Werte von bis zu 13 mW/kg, bei Zugrundelegung einer 100% Ausnutzung des in Europa zulässigen Sendespektrums gemäß den Vorgaben der Funkregulation. Als numerisches Körpermodell wurde hierbei ein aus dem Datensatz des Visible Human Projects gewonnenes anatomisches Modell mit dispersiven Gewebeeigenschaften verwendet. Geräte für den US-amerikanischen Markt können etwas höhere SAR-Werte verursachen (in den hier untersuchten Szenarien etwa bis zu 22 mW/kg). In der Praxis ist davon auszugehen, dass die maximalen über 10 g Gewebemasse gemittelten SAR-Werte geringer sein werden, da nicht von einer hundertprozentigen Ausnutzung des erlaubten Sendespektrums auszugehen ist und die effektiven Duty-Cycles (Verhältnis der Zeiten in denen gesendet wird zu denen in denen empfangen wird) deutlich unter 100% liegen werden. Die von regulierungskonformen, nach dem DS-UWB Prinzip mit ausgeprägten Pulsen arbeitenden Geräten zu erwartenden Werte der maximalen über 10 g gemittelten spezifischen Absorption SA_10g liegen ebenfalls deutlich unterhalb der einschlägigen Personenschutzempfehlungen, typischerweise im Bereich von weniger als 10^-8 J/kg, also unter 0,0005% des Basiswertes.

Der erste Zwischenbericht thematisiert die Technologie, die Standardisierung, die Funkregulierung und Anwendungen von Ultra-Wideband (UWB). Der Text liegt zum Download als PDF-Datei (335 KB) vor.

Der zweite Zwischenbericht befasst sich ausführlich mit mess- und rechentechnischen Methoden zur Expositionsbestimmung unter besonderer Berücksichtigung der Charakteristika von UWB-Signalen. Der Text liegt zum Download als PDF-Datei (1.605 KB) vor.

Der dritte und letzte Zwischenbericht enthält Beschreibungen und Ergebnisse messtechnischer Immissionserhebungen in der Nähe aktuell verfügbarer UWB-Geräte sowie numerische Berechnungen der Strahlungsabsorption für unterschiedliche Szenarien mit köpernah betriebenen UWB-Quellen. Der Text liegt zum Download als PDF-Datei (4.795 KB) vor.

Der Abschlussbericht fasst die Ergebnisse des Projekts zusammen. Der Text liegt zum Download als PDF-Datei (6.442 KB) vor.

Eine Kurzzusammenfassung der Projektergebnisse findet sich in den Präsentationsunterlagen, die der Forschungsnehmer für eine interne Arbeitsbesprechung im BfS erstellt hat. Die Unterlagen liegen zum Download als PDF-Datei (1.055 KB) vor.

Fazit

Von den verschiedenen im Rahmen des DMF untersuchten drahtlosen Kurzstrecken-Datenkommunikationstechnologien gehen von den nach dem UWB Verfahren arbeitenden Geräten mit die niedrigsten Expositionen aus. Der von UWB überstrichene Frequenzbereich ist zwar sehr groß (bis zu 7,5 GHz Bandbreite), die resultierenden Expositionen sind aber sehr gering. Überschreitungen der empfohlenen SAR_10g-Grenzwerte sind bei Einhaltung der von der Funkregulation vorgegebenen Sendeleistungsbeschränkungen nicht möglich. Die demnächst vornehmlich auf dem Markt zu erwartenden UWB-Geräte arbeiten mit einer bereits etablierten Modulationstechnik (OFDM). Eine ausgeprägte Pulsung des Signals ist nur bei den Geräten, die nach dem DS-UWB Verfahren arbeiten, zu erwarten. Auch hier liegen die zu erwartenden Expositionen aber ebenfalls deutlich unterhalb der empfohlenen Expositionsgrenzwerte.