DE19756627A1 - Strahlungsdämpfungsvorrichtung für Mobiltelefone - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Reduzierung der elektromagnetischen Strahlenbelastung von Trägern eines Mobiltelefones.

Mobiltelefone empfangen und emittieren elektromagnetische Strahlung. Dies nicht nur im Gesprächsbetrieb sondern auch im empfangsbereiten Standby-Modus.

Zur Strahlungsdämpfung der von Mobiltelefon emittierten elektromagnetischen Strahlung bedient man sich bekanntermaßen verschiedener Methoden. Unter anderem kommen Abschirmungen in Gehäuse- und Antennenteilen des Mobiltelefones und Mobiltelefonantennen mit Richtcharakteristik zum Einsatz. Die Effizienz derartiger Strahlungsdämpfungsvorrichtungen ist entscheidend von der Lage des Mobiltelefones zum Körper bzw. Kopf des Menschen abhängig und auf den Betrieb in normaler Betriebslage, am Kopf des telefonierenden Menschen ausgelegt. Beim Transport des Mobiltelefones in einer Bekleidungstasche, z. B. in einer Jackentasche, ist die Wahrscheinlichkeit der definierten, bezüglich der Abschirmung wirksamen Ausrichtung des Mobiltelefones zum Körper sehr gering. Gleichzeitig ist die Wahrscheinlichkeit, daß Emissionen des Mobiltelefones auf den Körper des Trägers wirken hoch.

Obengenannte Abschirmvorrichtungen schützen den Träger des Mobiltelefones nicht oder nur ungenügend während des bezüglich der Lage zum Körper undefinierten, körpernahen Transportes des Mobiltelefones in einer Bekleidungstasche.

Ebenso ist der Transport von Mobiltelefonen am Hosenbund bzw. am Gürtel mittels eines Gürtelclip bekannt.

Derart transportierte Mobiltelefone weisen meist mit der strahlungsgedämpften Seite - der Mikrofon- und Lautsprecherseite - nach außen, so daß die auf den Telefon betrieb ausgelegten Dämpfungsvorrichtungen im Mobiltelefon nicht dem Körper zugewandt ist, somit also nicht schützt und zudem die Empfangseigenschaften verschlechtert.

Desweiteren ist der Transport von Mobiltelefonen in speziellen, im Zubehörhandel erhältlichen Taschen - Handy-Taschen - bzw. Köchern, eventuell mit einer eingearbeiteter Strahlungsdämpfungsvorrichtung bekannt.

Beim bezüglich seiner Lage definierten Transport des Mobiltelefones in diesen Taschen bzw. Köchern mit Strahlungsdämpfungsvorrichtung - am Hosenbund bzw. am Gürtel - ist ein Abschirmwirkung gegeben. Jedoch weist auch hier meist die strahlungsgedämpfte Seite des Mobiltelefones nach außen, so daß in Kombination mit der eventuell körperwärts gerichteten Strahlungsdämpfung der Tasche bzw. des Köchers zwar ein Strahlenschutz besteht, aber auch eine unnötige Verschlechterung der Empfangseigenschaften resultiert. Dies führt unter Umständen zu einem unnötigen Ausbuchen des Mobiltelefones aus dem Netz oder zu einer Einbuchung in einer entfernungsmäßig nicht günstigsten Sendezelle des Netzes, also zu ungünstigen Konnektionen im Netz.

Beim Transport des in Tasche oder Köcher befindlichen Mobiltelefones in einer Bekleidungstasche, z. B. in einer Jackentasche, ist die Wahrscheinlichkeit der definierten, bezüglich der Abschirmung sinnvollen Ausrichtung der Tasche bzw. des Köchers und des Mobiltelefones zum Körper wiederum sehr gering so daß das Verhältnis von Empfangseigenschaften zu Strahlenbelastung noch ungünstiger wird.

Nicht zuletzt entsprechen die am Hosenbund bzw. Gürtel tragbaren Taschen, wegen ihrer dominanten Sichtbarkeit oder der potentiellen Störung beim Sitzen oder bei Bewegungen, nicht jedermanns Geschmack. Ein Teil der Träger eines Mobiltelefones würden diese speziellen Taschen selbst dann nicht nützen, wenn sie bezüglich des Verhältnisses von Empfangseigenschaften zu Strahlenbelastung optimiert wären. Und das trotz potentiell resultierender gesundheitlicher Schäden.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine sicher wirksame Strahlungsdämpfungsvorrichtung für den körpernahen Transport des Mobiltelefones in Bekleidungstaschen am Menschen zu schaffen. Ferner wird eine bezüglich der Standby- Sendeeigenschaften möglichst funktionelle, optisch wenig sichtbare, möglichst wenig störende, universal einsetzbare und kostengünstige Strahlungsdämpfungsvorrichtung für den körpernahen Transport des Mobiltelefones in Bekleidungstaschen am Menschen angestrebt.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Strahlungsdämpfungsvorrichtung, ein von der Ausrichtung bzw. Drehlage des Mobiltelefones zum Körper des Trägers unabhängiger, für Dritte meist nicht sichtbarer, für den Träger kaum spürbarer und damit wenig störender, universell einsetzbarer und sicherer Strahlungsschutz vor den Standby-Emissionen des Mobiltelefones besteht.

Das An- oder Einbringen der Strahlungsdämpfungsvorrichtung an oder in eine Bekleidungstasche, zwischen Mobiltelefon und Träger des Mobiltelefones, ermöglicht eine bezüglich des Körpers - z. B. des Herzens - des Trägers höchst wirksame Schutzwirkung vor den Emissionen des Mobiltelefones, unabhängig von der Drehlage des Mobiltelefones. Lediglich die räumliche Lage: Körper, dazwischen Dämpfungsvorrichtung und nachfolgend das Mobiltelefon muß eingehalten werden.

Die Dämpfungsvorrichtung kann z. B. partiell im Futter (der Jacke) einer Brustinnentasche eingearbeitet bzw. hinterlegt sein oder in der Brustinnentasche einer Jacke an- oder eingebracht sein. Insbesondere bei eigens dafür vorgesehenen Handy-Innentaschen von Kleidungsstücken ist eine erfindungsgemäße Strahlungsdämpfungsvorrichtung sinnvoll.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Anspruch 2 angegeben.

Eine membranartige Ausbildung der Dämpfungsvorrichtung, mit in etwa den gleichen Abmessungen wie die Innenmaße der Bekleidungstasche garantiert, daß sich im Innenbereich der Bekleidungstasche die Dämpfungsvorrichtung zwischen der Strahlungsquelle des Mobiltelefones und dem Körper des Trägers befindet. Somit wird im Gegensatz zum Transport ohne erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung ein großer Raumwinkel körperseits sicher abgeschirmt. Derart wird der gefährdetste, der Strahlungsquelle des Mobiltelefones sehr nahe gelegene Teil des Körpers (1/rˆ2 Abhängigkeit der Strahlungsintensität) weitgehend sicher abgeschirmt und dadurch geschützt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Anspruch 3 und 4 angegeben.

Das Fixieren der Lage des Mobiltelefones bzw. seiner Sendequelle zu der Dämpfungsvorrichtung und damit zum Körper des Trägers, bewirkt eine definierte Lage und damit einen definierten, wirksamen Raumwinkel der Dämpfungsvorrichtung. Durch die vorbestimmbare, fixe Lage des Mobiltelefones zur Dämpfungsvorrichtung kann der geschützte Raumwinkel maximiert und sinnvoll ausgerichtet werden. Insbesondere wird dies durch einen taschenhaften Ansatz (bzw. eine angearbeitete, zum Mobiltelefon passende Tasche) aus nicht strahlungsdämpfenden Material an die dämpfende Membran erreicht. Dieser Ansatz nimmt das Mobiltelefon definiert auf und fixiert es relativ zur dämpfenden Membran.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Anspruch 5 angegeben.

Eine Ausführung des dämpfenden Teiles der erfindungsgemäßen Vorrichtung als gut leitfähige, eventuell weich-ferromagnetische Membran, realisiert eine ausreichend hohe Dämpfung der elektromagnetischen Strahlung bei geringer Dicke der Membran.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Anspruch 6 angegeben.

Die Ausführung des dämpfenden Teiles der erfindungsgemäßen Vorrichtung als eine in etwa 15 × 10ˆ(-6) m dicke, gut leitfähige Aluminiummembran realisiert eine physikalisch sinnvolle Dimensionierung. Dies wird im folgenden näher erläutert. Die Kartonschicht und die Kunststoffschicht bewirken eine Erhöhung der Biegefestigkeit der dämpfenden Membran im Verbundstoff. Dies erleichtert die Handhabung der Strahlungsdämpfungsvorrichtung in der Bekleidungstasche.

Kurz zur Natur der elektromagnetischen Strahlung:
Elektromagnetische Strahlung hat Wellencharakter und kann durch die MAXWELLschen Gleichungen der Elektrodynamik beschrieben werden.

Wellen zeigen Beugungseigenschaften wenn die Wellenlänge λ der Strahlung in etwa gleich der Größe des bestrahlten Objektes ist. Es gilt die Gleichung: λ=c/f. Dabei ist λ die Wellenlänge der Strahlung in Meter (m), c die Lichtgeschwindigkeit 3.10ˆ8 m/s und f die Frequenz in Hz (1/s). Bei D-Netz Mobiltelefonen mit einer Frequenz von 900 MHz (Wellenlänge 0,33 m) sowie bei E-Netz Mobiltelefonen mit einer Frequenz von 1,8 GHz (Wellenlänge 0,166 m) ist das Mobiltelefon und die Dämpfungsvorrichtung in etwa gleich groß der Wellenlänge der Strahlung, so daß mit dem Auftreten von Beugung gerechnet werden muß. Das Verhältnis der Feldstärken von gebeugter Strahlung (hinter der Dämpfungsvorrichtung) und direkter Anstrahlung (vor der Dämpfungsvorrichtung) durch das Mobiltelefon wird im folgenden mit 1/100 angenommen. Hinter der Dämpfungsvorrichtung besteht also beugungsbedingt in etwa 1% der Primärstrahlung.

Neben den typischen Welleneigenschalten - z. B. Beugung - der Strahlung sind die elektrische Leitfähigkeit, die magnetischen Permeabilität und die elektrische Permittivität des durchstrahlten Mediums von entscheidender Wichtigkeit für den Verlauf der Strahlung.

In jedem dämpfenden Medium erleidet die Feldstärke der elektromagnetischen Strahlung einen exponentiellen Abfall. Das Maß an elektrischer Leitfähigkeit, an magnetischer Permeabilität und an elektrischer Permittivität des durchstrahlten Mediums bedingt die Stärke des Abfalls.

Für eine Dämpfungsvorrichtung ist hauptsächlich die niedrige Transmission der elektromagnetischen Strahlung durch die Vorrichtung wichtig, also die möglichst vollständige Abschirmung der elektromagnetischen Strahlung.

Als rechnerische Näherung (Diffusionsnäherung der MAXWELLgleichungen) für das relative Verhältnis der Feldstärken zu Beginn (B_o oder E_o) und im Abstand x vom Rand, innerhalb des Mediums (B_x oder E_x) und damit auch für die Transmission von Strahlung durch Schichten der Dicke x gilt (z. B. Lehner; Elektromagnetische Feldtheorie; Springer Verlag; 2. Auflage; Seite 384 ff):

wobei µ die magnetischen Permeabilität des Mediums, κ die spezifische elektrische Leitfähigkeit des Mediums, π die Kreiszahl, f die Frequenz der Strahlung und x die Eindringtiefe in das dämpfende Medium oder die Dicke des dämpfenden Mediums bedeutet.

Löst man nach der Dicke x auf, so ergibt sich die notwendige Schichtdicke x der Dämpfungsvorrichtung in Abhängigkeit von µ (der magnetischen Permeabilität der dämpfenden Schicht, κ (der spezifische elektrische Leitfähigkeit der dämpfenden Schicht), f (der Frequenz der Strahlung) und dem gewünschten Verhältnis der Feldstärken:

Beachtet man, daß beugungsbedingt in etwa 1% der Primärstrahlung hinter der Dämpfungsvorrichtung vorhanden ist, so genügt es dämpfungsbedingt das Verhältnis der Feldstärken in etwa auf die gleiche Größenordnung zu beschränken. Man setzt also sinnvollerweise:

Setzt man das letzte Verhältnis in die Gleichung für die Schichtdicke ein, so ergibt sich eine praktische Gleichung für die Dimensionierung der Dämpfungsschichtdicke.

Die Gleichung zeigt, daß eine hohe spezifische Leitfähigkeit κ und eine hohe magnetische Permeabilität µ die Schichtdicke x minimieren. (Des weiteren, daß höhere Frequenzen weniger tief eindringen bzw. besser gedämpft werden - "Skineffekt".)

Beispielrechnung

Für ein E-Netz Mobiltelefon (f = 1,8.10ˆ9 [1/s]) und einer Dämpfungsmembran aus Aluminium (Al) mit den Stoffgrößen µ_Al = µ_r.µ_o ≈ 1.1,256.10ˆ(-6)[(V.s)/(A.m)] und κ_Al = 3,7.10ˆ7[A/(V.m)] ergibt sich:

E-Netz: x≈9.10ˆ(-6) m.

Zum Vergleich ergibt sich für ein D-Netz Mobiltelefon (f = 0,9.10ˆ9 [1/s]) ein x ≈ 13.10ˆ(-6) m.

D-Netz: x ≈ 13.10ˆ(-6) m.

Durch eine Aluminiummembran mit einer gewählten Schichtdicke von in etwa 15.10ˆ(-6) m läßt sich also ein physikalisch sinnvoller Strahlungsschutz für E- und D-Netz Mobiltelefone realisieren.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

In Fig. 1 ist der Träger eines Mobiltelefones frontal und von der Seite skizziert. In der Seitenansicht ist die Jacke des Trägers ausgespart und ermöglicht somit die Sicht auf das Innere der Taschen der Jacke. Detail A skizziert die Brusttasche der Jacke in Vergrößerung. In der Brusttasche befindet sich ein Mobiltelefon (1) in Seitenansicht. Zwischen Mobiltelefon (1) und Träger ist eine erfindungsgemäße Strahlungsdämpfungsvorrichtung (2) gezeichnet. Die Strahlungsdämpfungsvorrichtung (2) ist mittels Verbindungselementen (3) - z. B. Druckknöpfen - in der Taschenwandung (4) bzw. im Futter befestigt. Alternativ dazu kann die Strahlungsdämpfungsvorrichtung (2) auch angenäht oder angeklebt sein. Diese Befestigung ist bei in die Tasche eingesetzter Ausführung der Dämpfungsvorrichtung (2) für den Einführvorgang des Mobiltelefones (1) in die Tasche vorteilhaft aber optional.

Bei Ausführungsvarianten, bei denen die Membran (2) in das Futter der Jacke fest eingearbeitet ist (nicht gezeichnet), ist die Membran (2) sinnvoll und sicher fixiert.

Detail B skizziert eine weitere Tasche der Jacke in Vergrößerung. In der Tasche befindet sich eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäße Strahlungsdämpfungsvorrichtung (2) mit einer angearbeiteten Tasche (2.1), in der ein Mobiltelefon (1) gehalten wird. In dieser angearbeiteten Tasche (2.1) wird das Mobiltelefon (1) definiert aufgenommen und somit bezüglich der Lage und der Drehlage des Mobiltelefones (1) zum Körper des Trägers vorteilhaft positioniert. Die optionale Befestigung der Strahlungsdämpfungsvorrichtung (2) an der Jacke (4) bzw. an der Jackentasche (4) ist hierbei nicht gezeichnet.

In Fig. 2 sind 5 Anordnungen (Fig. 2a bis Fig. 2e) von Mobiltelefon und Strahlungsdämpfungsvorrichtung skizziert.

Fig. 2a und Fig. 2b zeigen beispielhaft die Größe des durch die Vorrichtung geschützten Winkels, in Abhängigkeit von den Lagemaßen a und b der Strahlungsquelle des Mobiltelefones zu den Rändern der Strahlungsdämpfungsvorrichtung. Je symmetrischer die Maße a und b sind, desto größer ist der geschützte Winkel bzw. - bei Berücksichtigung aller Dimensionen - der Raumwinkel.

Fig. 2c und Fig. 2d zeigen beispielhaft die Größe des durch die Vorrichtung geschützten Winkels, in Abhängigkeit von dem Abstandsmaß c der Strahlungsquelle des Mobiltelefones zu der Strahlungsdämpfungsvorrichtung. Je kleiner der Abstand c, desto größer ist der geschützte Winkel bzw. - bei Berücksichtigung aller Dimensionen - der Raumwinkel.

Aus den Maßen a, b und c und ihrer Auswirkung auf den durch die Dämpfungsvorrichtung geschützten Winkel bzw. Raumwinkel erkennt man den Sinn der Tasche (2.1). Die definierte Lage der Tasche (2.1) erfolgt somit vorteilhaft so, daß die Maße a und b möglichst symmetrisch und groß und weiter das Maß c möglichst klein realisiert wird. (Eine zum Mobiltelefon geöffnete Wannenform der Dämpfungsvorrichtung würde den geschützten Winkel bzw. Raumwinkel noch vergrößern.) Ergänzend zur Optimierung der Geometrie der Strahlungsdämpfungsvorrichtung ist es sinnvoll, das Mobiltelefon mit der gedämpften Seite körperwärts zu richten, das heißt, meist mit der Mikrofon und Lautsprecherseite zum Körper gewandt.

Fig. 2e zeigt schematisch die Abschirmung im Bereich des Winkels alpha und die Beugung (6) der Strahlung hinter der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung. Die konzentrischen Kreise (5 und 6) stellen Äquipotentiallinien der Feldstärke dar. Die Ausbreitung der Strahlung erfolgt senkrecht zu den Äquipotentiallinien. Im abgeschirmten Gebiet (alpha) ist zur optischen Darstellung der geringeren Intensität der Strahlung jede zweite Äquipotentiallinien nicht gezeichnet.

Claims (6)

1. Strahlungsdämpfungsvorrichtung für Mobiltelefone für den Einsatzzweck des körpernahen Transportes des Mobiltelefones in Bekleidungstaschen - z. B. Jackeninnentaschen - am Menschen, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsdämpfungsvorrichtung derart in oder an Bekleidungstaschen angebracht ist oder einzubringen ist, so daß nach dem Einführen des Mobiltelefones in die Bekleidungstasche die Strahlungsdämpfungsvorrichtung zwischen dem Mobiltelefon und dem Körper des Trägers wirkt.

2. Strahlungsdämpfungsvorrichtung für Mobiltelefone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsdämpfungsvorrichtung körperseits in etwa die Größe der Innenmaße der Bekleidungstasche aufweist, körperseits aus mindestens einer strahlungsdämpfenden Membran bzw. einem solchen Gewebe oder Netz besteht und daß diese strahlungsdämpfende Membran bzw. das solche Gewebe oder Netz in Bekleidungstaschen derart ein- oder angebracht werden kann, so daß sich nach dem Einführen des Mobiltelefones in die Bekleidungstasche die strahlungsdämpfende Membran bzw. das Gewebe oder Netz zwischen dem Mobiltelefön und dem Körper des Trägers befindet und wirkt.

3. Strahlungsdämpfungsvorrichtung für Mobiltelefone nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsdämpfungsvorrichtung in der Bekleidungstasche die Lage des Mobiltelefones zur Dämpfungsvorrichtung fixiert.

4. Strahlungsdämpfungsvorrichtung für Mobiltelefone nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung der Lage des Mobiltelefones zur Dämpfungsvorrichtung durch einen taschenhaften, nicht strahlungsdämpfenden Ansatz an die körperseits strahlungsdämpfende Membran bzw. das solche Gewebe oder Netz realisiert ist.

5. Strahlungsdämpfungsvorrichtung für Mobiltelefone nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die körperseitige Strahlungsdämpfung durch mindestens eine gut leitfähige, eventuell ferromagnetische Membran bzw. ein solches Gewebe oder Netz realisiert ist.

6. Strahlungsdämpfungsvorrichtung für Mobiltelefone nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die körperseitige Strahlungsdämpfung durch eine etwa 15.10ˆ(-6) m dicke Membran bzw. Schicht aus Aluminium, in einem Schichtenverbund aus Kunststoff, Papier und Aluminium realisiert ist.