Was sind hochfrequente elektromagnetische Felder?

Elektrische und magnetische Felder im Frequenzbereich von 100 Kilohertz bis 300 Gigahertz werden als hochfrequent bezeichnet. Weil elektrische und magnetische Felder bei hohen Frequenzen eng miteinander gekoppelt sind, spricht man auch von "elektromagnetischen" Feldern.

Frequenz und Wellenlänge elektromagnetischer Felder sind über die Ausbreitungsgeschwindigkeit (im freien Raum ist das die Lichtgeschwindigkeit) fest miteinander verbunden und beschreiben den Wellencharakter der Felder. Bei hohen Frequenzen sind die Wellenlängen klein, bei niedrigen Frequenzen entsprechend größer. Bei einer Ausbreitung im freien Raum liegen die Wellenlängen zwischen 3 Kilometer und 1 Millimeter.

Nutzung hochfrequenter Felder für die moderne Kommunikation

Hochfrequente elektromagnetische Felder werden im Allgemeinen von einer Antenne abgestrahlt. Im freien Raum breiten sie sich mit Lichtgeschwindigkeit aus und können dabei Energie und Informationen über große Entfernungen übertragen. Diese Eigenschaft wird besonders für die moderne Kommunikation genutzt - zum Beispiel

• für Rundfunk, Fernsehen, Mobilfunk sowie
• für schnurlose Telefone und drahtlose Computernetzwerke (Wireless LAN oder WLAN).

Auch Funkanwendungen für kurze Entfernungen nutzen hochfrequente elektromagnetische Felder, so zum Beispiel Funkmodule nach dem Bluetooth-Standard.

Aufgrund der vielfältigen Nutzungsmöglichkeiten hochfrequenter elektromagnetischer Felder ist der Mensch heutzutage von einer Vielzahl verschiedener Sendeeinrichtungen umgeben, die mit unterschiedlichen Sendeleistungen und Frequenzen arbeiten. Die Intensität oder Stärke der Felder wird entweder

• in Form der elektrischen Feldstärke (Maßeinheit: Volt pro Meter, V/m) oder der magnetischen Feldstärke (Maßeinheit: Ampere pro Meter, A/m) oder
• in Form der Leistungsflussdichte, Maßeinheit: Watt pro Quadratmeter, W/m²)

angegeben. Die Leistungsflussdichte ist das Produkt aus elektrischer und magnetischer Feldstärke.

Ausbreitung hochfrequenter elektromagnetischer Felder

Mit zunehmender Entfernung von einer Sendeeinrichtung verringern sich die Feldstärken schnell. Im freien Raum sinkt die Leistungsflussdichte mit dem Quadrat der Entfernung, das heißt, bei doppeltem Abstand verringert sie sich auf ein Viertel. Weil viele Antennen bauartbedingt mit bestimmten Vorzugsrichtungen abstrahlen, kann die Intensität an Orten im Umfeld eines Senders trotz identischer Abstände zur Quelle sehr unterschiedlich sein. Alleine vom Abstand kann daher in der Regel nicht auf die Feldstärken an einem bestimmten Ort geschlossen werden.

Hochfrequente elektromagnetische Felder können zudem von Objekten, die sich in der Ausbreitungsrichtung befinden, reflektiert oder absorbiert werden. Welcher Mechanismus überwiegt, hängt unter anderem von den Materialeigenschaften des jeweiligen Objekts ab. Daher unterscheidet sich die Ausbreitung hochfrequenter Felder in der realen Umwelt oft deutlich von dem oben angegebenen einfachen Fall, der Ausbreitung im freien Raum.

Abschirmung

Elektrisch leitfähige Materialien, zum Beispiel Metalle, reflektieren hochfrequente elektromagnetische Felder. Metallfolien oder Metallgitternetze, aber auch metallisch bedampfte Fensterscheiben (zum Wärmeschutz) können hochfrequente elektromagnetische Felder daher vollständig oder teilweise abschirmen.