Aktualisiert: 2. März 2022, 15:35 Uhr

Breitband-Messgeräte zur Messung von Hochfrequenz werden in großer Zahl und oft recht preiswert unter Bezeichnungen wie Elektrosmog-Meter, -Analyzer, -Detector, -Tester oder -Spion angeboten. Sie zeigen Messergebnisse an mit numerischen Displays, LED-Ketten mit daneben aufgedruckten Mikrowatt pro Quadratmeter [µW/m²] bzw. Volt pro Meter [V/m] oder auch nach dem einfachen „Ampelprinzip“ nur bunte LEDs ohne irgendeine Zahlenangabe. Möchte man bei den Letztgenannten konkrete Immissionswerte haben, so muss man mit Hilfe einer Tabelle aus den bunten Lichtpunkten die Zahlenwerte ermitteln. In der Werbung findet man häufig den Zusatz „professionell“ – über Messunsicherheiten jedoch so gut wie keine Angaben. Dabei ist genau dies ein wichtiger Punkt, der hier ausführlich untersucht wird. Dazu stellen sich folgende Fragen:

• Sind die Messwerte der verschiedenen Geräte bei unterschiedlichen Funksignalen – zumindest annähernd – identisch?
• Stimmen die Messwerte mit den Messergebnissen der Spektrumanalyse überein?
• Sind die Messwertanzeigen verlässlich und belastbar, oder handelt es sich eher um grob orientierende Angaben?

Diese Fragen wurden von den Autoren im August 2021 im Rahmen eines IMS-Workshops [1] „Breitbandmessgeräte“ in einem Gerätevergleichstest untersucht. 18 marktgängige Typen der „Elektrosmog-Messgeräte“ wurden hinsichtlich ihrer Anzeige der Signale von sechs unterschiedlichen Funkdiensten geprüft.

Um verlässliche, belastbare und vergleichbare Untersuchungsergebnisse zu erzielen, ist ein definierter „Ablauf der Messungen“ entscheidend (Beschreibung siehe Infokasten).

Untersuchungsergebnisse

Da die Sendeleistungen und das Abstrahlverhalten der verwendeten Signalquellen unterschiedlich sind, ergeben sich auch unterschiedliche absolute Pegel am Messpunkt. Um einen Vergleich der Geräte zu ermöglichen, der vom absoluten Pegel unabhängig ist, wurden die Messwerte der untersuchten Geräte auf die entsprechenden Messergebnisse der Spektrumanalyse als Referenzwerte bezogen und somit in Prozent umgerechnet (normiert). Idealerweise sollten alle normierten Werte der Geräte um 100 % liegen.

Der Gerätevergleich erfolgte durchgehend auf Basis der physikalischen Größe „Strahlungsdichte“ (auch „Leistungsflussdichte” genannt) in der Maßeinheit Mikrowatt pro Quadratmeter [µW/m²]. D.h. sowohl die Ergebnisse der Spektrumanalyse als auch die Anzeigen der Breitbandgeräte repräsentieren Mikrowatt pro Quadratmeter; 25 % des Referenzwertes entsprechen also beispielsweise einem Viertel der Referenz-Strahlungsdichte. Bei denjenigen Breitband-Geräten, die nur die elektrische Feldstärke (in V/m oder mV/m) anzeigen, wurde über den Wellenwiderstand des freien Raumes die äquivalente Strahlungsdichte berechnet. Hier ist zu beachten, dass die Feldstärke und die Strahlungsdichte nicht linear, sondern quadratisch miteinander verknüpft sind. Einem Viertel der Referenz-Strahlungsdichte entspricht also die Hälfte der korrespondierenden Feldstärke.

Aber wenn Geräte nicht bei allen Signalen die 100 % erfüllen sollten, so wäre es hilfreich, wenn sie zumindest bei allen Funkdiensten die gleiche Messunsicherheit aufwiesen, also konstant z.B. 70 % oder 80 % des Spektrumanalysewertes anzeigten. Und natürlich sollte die Abweichung vom Messwert der Spektrumanalyse sich in Maßen bewegen und nicht mehrere Größenordnungen betragen.

Anhand der in den folgenden Abbildungen 1 bis 3 dargestellten Messergebnisse ist aber auf einen Blick ersichtlich, dass die von den verschiedenen Geräten angezeigten Werte leider in einer Spannbreite von weniger als 0,1 % bis über 1.000 % differieren und auf unterschiedliche Funkdienste mit unterschiedlichen Anzeigen reagieren.

In einem bunten Mix ist dort alles Mögliche an Unter- und Überbewertungen im Vergleich zu den Referenzwerten zu finden. Zudem gibt es kein Gerät, das bei allen hier untersuchten Signalen einheitlich die gleichen Über- oder Unterbewertungen aufweist. Daher kann auch kein einheitlicher Korrekturfaktor angewendet werden. Hinzu kommt, dass in der Praxis meist ein Mix unterschiedlicher Signale anzutreffen ist.

Am realistischsten sind bei den meisten Geräten noch die Messergebnisse beim DECT-Signal, sogar mit einer Tendenz zur Überbewertung. Die breitbandigen Funkdienste mit einem Crestfaktor in der Größenordnung von ca. 10 dB – wie DVB-T und LTE – werden dagegen oft deutlich bis massiv unterbewertet. Hier zeigen die meisten Geräte weniger als 10 % des Referenzwertes an, manche auch nur 1 % oder gar 0,1 % des Referenzwertes.

Was darüber hinaus zu beachten ist

Die aus Abb. 1 bis 3 ersichtlichen Unter- und Überbewertungen stellen die gerätebedingten Messunsicherheiten dar. Bei Mobilfunksystemen, deren Sendeleistungen ja nicht konstant sind, sondern auslastungsabhängig zwischen Minimalwerten (Leerlauf, ohne Verkehrslast) und Maximalwerten (Volllast) schwanken, ist in der Messpraxis noch folgender weiterer Faktor zu berücksichtigen: Da man bei der Breitbandmesstechnik nämlich nicht weiß, bei welchem Auslastungsgrad der Mobilfunksysteme tatsächlich gemessen wurde, kommt die auslastungsabhängige Messunsicherheit noch hinzu. Diese zusätzliche Messunsicherheit in der Größenordnung des Faktors vier lässt sich bei GSM und LTE vielleicht noch verschmerzen. Beim Mobilfunksystem 5G NR dagegen kann der Unterschied zwischen Minimum und Maximum bis zu einem Faktor von 250 betragen! Details hierzu siehe [A].

Und schließlich ist in der Praxis noch zu berücksichtigen, dass sowohl bei LTE als auch bei 5G NR die Verkehrskanäle über zwei senkrecht zueinander stehende Antennenelemente abgestrahlt werden (2-fach MIMO). Diese beiden orthogonalen Komponenten können aber nur mit echt isotropen (3D) Antennen gleichzeitig gemessen werden, wie sie typischerweise nur in professionellen Industriegeräten zum Einsatz kommen. Mit den in der hier untersuchten Geräteklasse üblichen, nicht isotropen Antennen wird nur die Hälfte der Strahlungsdichte erfasst; die gemessene Strahlungsdichte muss also mit dem Faktor zwei multipliziert werden.

Welchen Wertebereich die einzelnen Messgeräte anzeigen, kann man mit etwas Fleißarbeit leicht selbst herausfinden, indem man sich die von den Herstellern veröffentlichten technischen Daten anschaut oder bei den Geräten mit Leuchtdioden-Anzeige (und das sind die meisten) hierzu einfach die Beschriftungen neben der untersten und obersten LED heranzieht. 

Viele der untersuchten Geräte sind mit einem Messbereich von 1 µW/m² (teilweise auch weniger) bis 100.000 µW/m², manche sogar bis 2.500.000 µW/m² (= 2,5 W/m²) spezifiziert. 

Der Elektrosmog Tester Nanodis CM Sinus hat allerdings einen Anzeigebereich von 0,1 µW/m² bis lediglich 500 µW/m². Die bei diesem Gerät in den Graphiken ausgewiesenen 500 µW/m² stellen also die höchste überhaupt mögliche Anzeige dieses Gerätes dar (Überlauf/Overflow).

Auch die maximale Anzeige der Geräte von E.P.E. ist mit 2.750 µW/m² bzw. 2.000 µW/m² gegenüber dem übrigen Testfeld deutlich reduziert.

Ein weiterer Gesichtspunkt, der hier nicht tiefergehend betrachtet wird, der für die Praxis aber auch bedeutend sein kann, ist der Frequenzbereich, den die Geräte erfassen.

Alle hier getesteten  Geräte sind für untere Grenzfrequenzen von 1 MHz oder sogar noch niedriger, 50 MHz oder höchstens 200 MHz spezifiziert; sie sollten also allesamt DVB-T-Signale des Digitalfernsehens (ca. 500 MHz – 700 MHz) vom Frequenzbereich her sauber erfassen können. Das Digitalradio DAB+ sendet dagen im VHF-Frequenzbereich 170 MHz – 240 MHz, so dass eine untere Grenzfrequenz von 200 MHz für diesen Funkdienst ggf. unzureichend sein kann. Der analoge Tonrundfunk UKW FM benutzt noch niedrigere Frequenzen (88 MHz – 108 MHz) und Geräte mit NFC (Near Field Communication) arbeiten „ganz weit unten“ auf der Frequenz 13,56 MHz. NFC wird typischerweise an Kassen für die kontaktlose Bezahlfunktion von EC-Karten eingesetzt, aber zunehmend auch im Haushalts- und Unterhaltungsbereich, wie z.B. bei der Toniebox für Kinder zur Wiedergabe von Liedern und Hörspielen [C].

Mit zunehmender Tendenz benutzen Funkdienste auch Frequenzen über 3 GHz, wie z.B. 5G mit aktivem Beamforming [A], WLAN 5 GHz und WLAN 6 GHz. Bis auf einige wenige sind die hier getesten Geräte von den Anbietern bis 6, 8 oder 10 GHz spezifiziert, so dass sie in der Lage sein sollten, diese Funkdienste und Geräte detektieren zu können (Ausnahmen: Tenmars TM-190 bis 3,5 GHz; Endotronic Esmog-Spion und Super Esmog Spion bis 3 GHz).