Veröffentlichung Überwachung der Exposition gegenüber elektromagnetischen Feldern, die von einer 5G-Station im kommerziellen 28-GHz-Frequenzband in Tokio, Japan, ausgestrahlt werden.

Das erste von 5G genutzte Frequenzband erstreckt sich von 700 bis 3600 MHz. Ein weiteres Frequenzband, das von 24 GHz bis 30 GHz oder mehr reicht, wird derzeit weltweit auf den Markt gebracht. Auf dieses letzte Frequenzband hat sich das Forschungsteam konzentriert. Es sei darauf hingewiesen, dass das 26-GHz-Band von der Europäischen Kommission als eines der 5G-Pionierbänder angewiesen wurde.

In Tokio, Japan, identifizierte das Forschungsteam drei Standorte mit 5G-Antennen, die bereits im höchsten und neuesten Frequenzband (28 GHz) aussenden. An jedem dieser Standorte wurden 5 verschiedene Messpunkte definiert, je nach größerer oder kleinerer Entfernung zur 5G-Antenne. An jedem dieser Punkte haben die Forscher die Intensität der elektrischen Felder gemessen, wobei sie jeweils zwei verschiedene Antennen parallel verwendet haben, die wir im Folgenden beschreiben.

Es ist wichtig zu beachten, dass die elektromagnetischen Felder unterschiedliche Polarisationen haben, d. h. sie werden gleichzeitig in verschiedene Richtungen abgestrahlt. Deshalb betonen die Forscher die Relevanz der Untersuchung der Magnetfelder unter Berücksichtigung aller möglichen Polarisationen (= Richtungen). Um die Techniken in dieser Richtung weiterzuentwickeln, führten sie die Messungen mit zwei verschiedenen Antennentypen durch: einer „Hornantenne”, die die Energie für das Senden oder Empfangen von Signalen in eine bestimmte Richtung konzentriert, und einer „Rundstrahlantenne", die Signale gleichmäßig in alle Richtungen senden und empfangen kann. Anschließend wurden die Ergebnisse jeder Antenne verglichen, um die am besten geeignete Messantenne zu ermitteln.

Für jeden Punkt und mit beiden Antennen wurden zwei Arten von Messungen durchgeführt:

• Die erste bestand darin, die elektrische Feldstärke an einem bestimmten Punkt, aber in verschiedenen Höhen zu messen. Dazu führten sie alle 10 cm Messungen von 3 Sekunden Dauer durch, beginnend 10 cm über dem Boden bis zu einer Höhe von 2 m. Die Höhe, in der die höchste Intensität gemessen wurde, wurde für die nächste Phase ausgewählt.
• Der zweite Schritt bestand darin, die elektrische Feldstärke eine Minute lang an jedem der 5 Punkte am Standort und in der Höhe zu messen, die im ersten Schritt definiert wurde. Diese Messungen wurden jeweils mit und ohne Datenverkehr durchgeführt. Der Datenverkehr ist vergleichbar mit dem Straßenverkehr und bezeichnet die Intensität und Anzahl der Datenaustausche zwischen einer Sendeantenne und drahtlosen Geräten in der Nähe (Smartphones oder andere). Der Datenverkehr nimmt zu, je mehr Geräte an eine Sendeantenne angeschlossen sind. Er nimmt auch mit der Größe der heruntergeladenen Dateien zu (z. B., wenn Sie ein Video anstelle einer PDF-Datei herunterladen).

Bei 5G muss die Antenne von einem Benutzer aktiviert werden, um Signale in Richtung dieses Benutzers zu senden. Um Datenverkehr über die 5G-Antenne zu generieren, wurde ein Smartphone (hier ein Samsung Galaxy S22) in die Antennenumgebung gestellt und eine 10 GB-Datei von Google Drive für die gesamte Dauer der Messung heruntergeladen. Um die elektrische Feldstärke bei vorhandenem oder fehlendem Datenverkehr zu vergleichen, führten die Forscher dieselben Messungen durch, jedoch bei ausgeschaltetem Smartphone.

Das Team berechnete anschließend einen Durchschnitt dieser Messungen pro Minute. Ziel dieses Schritts war es, die Veränderungen der elektrischen Feldstärke im Zusammenhang mit dem Datenverkehr zu bewerten.

An jedem der drei Standorte stellten die Forscher fest, dass die gemessene elektrische Feldstärke umso höher war, je näher die Messpunkte an der 5G-Antenne lagen. Die Intensität der elektrischen Felder nahm also mit zunehmender Entfernung zur 5G-Antenne ab.

Hinsichtlich der unterschiedlichen Höhen, in denen die Messungen durchgeführt wurden, stellten die Forscher eine große Variabilität fest (von 10 bis 25 dB). Das heißt, an einigen Messpunkten war die Intensität der elektrischen Felder in 2 m Höhe über dem Boden sehr hoch, an anderen Punkten war sie in 50 oder 60 cm Höhe über dem Boden höher. Ähnlich wie bei der Angabe von Schallpegeln können Dezibel (dB) verwendet werden, um die Exposition gegenüber elektromagnetischen Feldern auszudrücken. Der Bereich der EMF-Werte reicht nämlich von sehr niedrig bis sehr hoch. Durch die Umrechnung dieser Daten in Dezibel lassen sie sich besser verstehen und leichter mit den Grenzwerten vergleichen.

Sie stellten auch fest, dass die Rundstrahlantenne eine größere Variabilität aufzeichnete als die Hornantenne. Die Forscher erklären diese Feststellung damit, dass die Hornantenne elektrische Feldquellen aus der Umgebung überdecken würde, während die Rundstrahlantenne nicht zwischen den von der 5G-Antenne ausgesendeten Feldern und denen, die von einer anderen Quelle in der Umgebung ausgesendet werden (hier beispielsweise dem Smartphone, das Daten herunterlädt), unterscheiden würde.

Bei den an jedem der fünf Punkte gemessenen Expositionen und in der Höhe, die am stärksten elektrischen Feldern ausgesetzt war, waren alle Expositionsmittelwerte sehr niedrig. Keiner von beiden hat den von der ICNIRP („International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection”) und dem IEEE („Institute of Electrical and Electronics Engineers”) empfohlenen Grenzwert (von 155,76 dBµV/m) überschritten. Dies sind zwei internationale Organisationen, die die gesundheitlichen Auswirkungen elektromagnetischer Felder untersuchen und Grenzwerte für die Exposition vorschlagen.

In dem Experiment, in dem die Intensität elektrischer Felder bei Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein von Datenverkehr verglichen wurde, stellten die Forscher fest, dass Rundstrahlantennen höhere elektrische Feldstärken aufzeichneten als Hornantennen, wobei der Unterschied zwischen den beiden Antennen manchmal bis zu 13 dB betrug.

Mit der Einführung von 5G-Antennen, die das 28-GHz-Frequenzband nutzen, ist es von entscheidender Bedeutung, die von diesen Antennen erzeugten elektrischen Felder angemessen messen zu können. Die Forscher weisen darauf hin, dass die Rundstrahlantennen besser geeignet sind, um die Exposition gegenüber elektrischen Feldern an einem bestimmten Punkt zu messen, da sie die Exposition aller umgebenden Quellen zusammen erfassen. Die Hornantennen scheinen besser geeignet zu sein, um die Exposition gegenüber den elektrischen Feldern einer bestimmten Quelle, z. B. einer 5G-Antenne, zu identifizieren.

Das Forschungsteam gibt auch Entwarnung hinsichtlich der Exposition gegenüber elektrischen Feldern, die von einer 5G-Antenne im 28-GHz-Frequenzband erzeugt werden, das in den kommenden Jahren zunehmend genutzt werden wird. Alle von ihnen durchgeführten Messungen entsprachen weitgehend den von der ICNIRP und dem IEEE empfohlenen Referenzgrenzwerten.

Die Forscher weisen darauf hin, dass die Messungen unter realistischen Bedingungen durchgeführt wurden, bei denen 5G-Wellen über das kommerzielle 28-GHz-Frequenzband ausgesendet werden. Sie betonen auch, dass es wichtig ist, die unterschiedlichen Emissionsrichtungen der elektromagnetischen Felder zu berücksichtigen.