Fraktale Antennen in Mobiltelefonen
19.12.2024
Das Mobilfunknetz verwendet unterschiedliche Frequenzbereiche, um bestimmte Anforderungen zu erfüllen -
Der Bereich zwischen 700 Megahertz (MHz) und 2400 MHz wird genutzt, weil er eine ideale Kombination aus Reichweite, Datenkapazität, technischer Machbarkeit und regulatorischer Verfügbarkeit bietet. Niedrigere Frequenzen zwischen 700 und 960 MHz haben eine längere Wellenlänge. Dadurch können sie größere Entfernungen zurücklegen und sind besser geeignet für die Versorgung in ländlichen Gebieten. Höhere Frequenzen zwischen 1800 und 2400 MHz können mehr Daten gleichzeitig übertragen, weil sie größere Bandbreiten bereitstellen. Allerdings haben sie eine geringere Reichweite und eher in städtischen Gebieten mit vielen Nutzern eingesetzt. Ein weiterer Grund für die Frequenzvielfalt ist, dass diese durch staatlichen Regulierungsbehörden verwaltet und vergeben werden und manche Frequenzbereiche für andere Zwecke genutzt werden.Fraktale Antennen reagieren flexibel auf wechselnde Frequenzen
Fraktal ist ein Begriff, der vom Mathematiker Benoît Mandelbrot 1975 geprägt wurde und bezeichnet bestimmte geometrische Muster. Die Beispiele im Bild zeigen die Grundzüge eines fraktalen Musters auf. Es handelt sich um Objekte, die aus mehreren verkleinerten Kopien ihrer selbst bestehen. Bei Verwendung in Mobilfunktelefonen reagieren die verschieden großen Muster auf die unterschiedlich langen Funkwellen im Funknetz, z. B. 2G, 4G, 5G, WLAN oder Bluetooth. Jedes Antennenteil hat eine Resonanzfrequenz, bei der ihre physikalische Länge zur halben Länge der Funkwelle passt. Es sprechen noch weitere technische Vorteile für fraktale Antennen in Endgeräten: diese haben eine höhere Effizienz bei der Nutzung des verfügbaren Platzes. Durch ihre komplexe Geometrie können sie Funkwellen effektiver senden und empfangen, was die Gesamtleistung des Geräts verbessert. Weiterhin sind sie durch ihre Geometrie besonders robust gegenüber Störungen und bieten für die Hersteller eine Kostenersparnis durch das vereinfachte Design.Hohe Sendeleistungen im Nahbereich von Mobiltelefonen
Bei allen technischen Finessen der Mobilfunkindustrie darf man den gesundheitlichen Aspekt nicht aus den Augen verlieren. Je näher sich das Endgerät am Kopf befindet und je schlechter der Empfang ist, desto höher ist die abgestrahlte Sendeleistung. Das "worst-case-Szenario" liegt bei schlechter Netzabdeckung und Verwendung der GSM-Frequenz 900 MHz bei maximal 2 Watt (2.000.000 Mikrowatt). Bei Telefonaten mit WLAN-liegt liegt die Sendeleistung des Endgerätes um den Faktor 10 niedriger. Bereits bei einem Abstand von 5 cm vom Körper entfernt kann der SAR-Wert um das 25-fache abnehmen, da die Feldstärke mit dem Quadrat der Entfernung sinkt. Funkwellen können in menschliches Gewebe eintreten und es wieder verlassen. Ob und wie stark sie es durchdringen, hängt jedoch von der Frequenz der Wellen und den Eigenschaften des Gewebes ab. Niedrige Frequenzen, z.B. zwischen 700 und 900 MHz, dringen mehrere Zentimeter tief in den Körper ein, können auch wieder austreten. Sehr hohe Frequenzen, z.B. größer als 26 Gigahertz bleiben fast vollständig in der oberen Hautschicht bis einem Millimeter Eindringtiefe stecken und treten nicht mehr aus.Weitere Informationen
www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/479/publikationen/leitfaden_mobiltelefone_barrierefrei.pdfwww.shunlongwei.com/de/faq-on-fractal-antennas-part-1/
