Feldestärkemessung mit dem PWRM 1

Feldstärkemessung mit dem PWRM 1

von Matthias Buchwald, DL3VCO – veröffentlicht am 25.7.2016

Für die Anzeige meiner Funkstation bei der Bundesnetzagentur („Selbsterklärung“) stand ich vor dem Problem, dass aufgrund der örtlichen Gegebenheiten von einer rechnerischen Ermittlung der Feldstärke kein korrektes Ergebnis zu erwarten war.

Meine Vertikalantenne R7 von Cushcraft ist in Dachmitte einer Doppelgarage aus Stahlbeton montiert. Die Mittelwand der Doppelgarage steht auf der Grundstücksgrenze. Weder die Dämpfungswerte des Stahlbetons noch die Strahlungscharakteristik der R7 nach unten sind bekannt. Wie soll unter diesen Voraussetzungen die Feldstärke in der Garagenhälfte des Nachbarn berechnet werden?

In solchen Fällen sind von Messungen belastbarere Ergebnisse zu erwarten. Aber Feldstärkemessungen nur nach dem Maximumprinzip sind erheblich von der Ausrichtung der Sonde zur Antenne abhängig und ergeben zu hohe Feldstärkewerte.

Wie kann mit Amateurmitteln die Feldstärke korrekt gemessen werden?

Durch Messung der E- und H-Feldstärke in drei senkrecht (90°) aufeinander stehenden Ebenen ist eine sonden- bzw. lageunabhängige Bestimmung der Feldstärke möglich.

Die 3 Raumebenen habe ich willkürlich festgelegt:

X-Ebene: Sonde mit der Breitseite zur Antenne

Y-Ebene: Sonde mit der Schmalseite zu Antenne

Z-Ebene: Sonde flachliegend

Messgerät auf Stativ montiert

Ich erwarb das PWRM1 der Firma SAT-Schneider. Leider scheint SAT-Schneider dieses Gerät nicht mehr zu bauen. Um das kleine Messgerät frei im Raum und möglichst ohne störende Einflüsse einsetzen zu können, habe ich mir aus ein paar Holzleisten ein stabiles Dreibeinstativ gebaut, welches so hoch ist, dass ich bequem aus 1 m Entfernung den Messwert etwa in Augenhöhe ablesen kann. In dieser Entfernung war keine Beeinflussung des Messwertes durch den Körper des Messenden mehr zu erkennen.

x – Ebene
y – Ebene

Die Richtung der Messsonde zur Antenne während der 1. Messung ist beliebig. Entscheidend ist lediglich, dass alle drei Messebenen 90 Grad zueinander gedreht/geschwenkt werden. Man sollte aber die Ebene der 1. Messung so wählen, dass auch bei den nachfolgenden Ebenen das Messgerät immer noch bequem ablesbar ist.

z – Ebene

Die z – Ebene der Messonde wird durchs Kippen des gesamten Messgerätes im Scharnier erreicht. Die Abbildungen demonstrieren nur die Ausrichtung der Sonde in den drei Messebenen am Beispiel einer E-Feld-Sonde. Das selbe Procedere muss man mit der H-Feld-Sonde durchführen. Das ergibt pro Messstelle 6 Messergebnisse pro QRG. Bei 10 KW-Bändern sind dass 60 Messungen pro Messstelle !

Gerätespezifische Grundlagen

Das Messergebnis des PWRM1 ist die Leistung in dBm. Mit Hilfe der dem Gerät beiliegenden Wandlungsfaktoren für die Messsonden lässt sich dBm in elektrische oder magnetische Feldstärke umrechnen.

Magnetische Feldstärke

Wandlungsfraktor:          1   →   0 dBm   ⇒     0 dBA/m

Messbereich:                 -70 dBA/m (0.32 mA/m)   ⇒    +15 dBA/m (5600 mA/m)

Elektrische Feldstärke

Wandlungsfaktor:          0.0003162     →     -70 dBm   ⇒   0 dBV/m

Messbereich:                  0 dBV/m (1 V/m)  ⇒   85 dBV/m (17782 V/m)

Während bei der H-Feld-Sonde ganz einfach der angezeigte Zahlenwert in dBm der magnetischen Feldstärke in dBA/m entspricht, muss bei der E-Feld-Sonde der Wert 70, der dem logarithmischen Spannungsverhältnis des linearen Wandlungsfaktors enspricht, zum Anzeigewert addiert werden. Wandlungsfaktoren und Umrechnungsformeln sind in der Bedienungsanleitung des Gerätes beschrieben.

Die resultierende Feldstärke lässt sich aus den gewonnenen Messwerten der drei Ebenen nach folgender Formel berechnen:

E/H-Feldstärke = Wurzel aus (X2+Y2+Z2 Vm/Am

Eine Excel-Tabelle macht die Messerei komfortabel. Da die Wandlungsfaktoren in der Tabelle berücksichtigt sind, werden nach Eintragung aller vom PWRM1 abgelesenen, vorzeichenrichtigen!! Zahlenwerte diese sofort in V/m oder A/m umgerechnet und die 3 Ebenen („geometrisch“) addiert. So hat man sofort die resultierende Feldstärke.

Fazit: Für ein plausible Angabe der Feldstärke in der Selbsterklärung war es mir den höheren Aufwand der vektoriellen Messung wert, zumal Berechnungen demgegenüber viel zu hohe Feldstärken ergeben hätten.

55 + 73 de Matthias, DL3VCO    (dl3vco@gmx.de)

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