Untersuchung der Einkopplungen von UWB-Pulsen auf Funksysteme im 2,4-GHz-ISM-Band

Dieser Bericht fasst die durchgeführten Messungen zur Abschätzung möglicher Kopplung elektromagnetischer Energie ausgehend von abgestrahlten UWB-Pulsen auf Funkübertragungssysteme im 2,4-GHz-ISM-Band zusammen. Dabei wird genauer auf die sogenannte Frontdoor- und Backdoorkopplung eingegangen. Während für die Abschätzung der Frontdoorkopplung generische PCB-Antennen untersucht wurden, sind für die Backdoorkopplung Standard-USB-Funkmodule zum Einsatz gekommen. Es wird im Gesamten eine Abschätzung gegeben, inwieweit UWB-Pulse Funkübertragungssysteme beeinflussen können. Die durchgeführten Messungen wurden mit Hilfe einer GTEM-Zelle in Verbindung mit dem UWB-Pulsgenerator PBG3 der Firma Kentech durchgeführt. Weiterhin sind die Auswirkungen von UWB-Pulsen auf ein reales Funkübertragungssystem im 2,4-GHz-ISM-Band untersucht worden

Verbreitung und Diversität denitrifizierender Bakterien im Oberflächenwasser und hyporheischen Interstitial der Lahn unter dem Einfluß von Kläranlagenabwässern

Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluß von eingeleitetem Klärwasser auf die Verbreitung und Diversität von denitrifizierenden Bakterien im Oberflächenwasser und hyporheischen Interstitial der Lahn zu untersuchen und mögliche Veränderungen sowie deren Ursachen zu detektieren. In den Jahren 1999 bis 2001 wurden aus dem Klär- und Oberflächenwasser und mit Hilfe von Multilevelsonden simultan aus unterschiedlichen Sedimenttiefen der Lahn (5, 15, 25 und 45 cm) Wasserproben entnommen. Die elektrische Leitfähigkeit weist auf einen starken Austausch zwischen Oberflächen- und Interstitialwasser bis in 45 cm Sedimenttiefe und auf einen geringen Einstrom des Grundwassers in die untersuchten Sedimentschichten hin. Für die untersuchten Interstitialbereiche stellt die Verfügbarkeit von Nitrat für die Denitrifikation keinen limitierenden Faktor dar. Eine Determinierung der Verbreitung von kultivierbaren denitrifizierenden Bakterien im Interstitial durch die Nitratkonzentration und bezüglich der Sedimenttiefe wurde nicht festgestellt. Auch ein temporär erhöhter Eintrag von Nitrat durch das Klärwasser führte weder zu einer deutlich erhöhten Nitratkonzentration noch zu einer erhöhten Denitratationspotenz in den flußabwärts des Kläranlagenablaufes gelegenen Interstitialbereichen. Eine schon aus vorangegangenen Projekten festgestellten Nitritanreicherungen konnten in dieser Untersuchung für den flußabwärts des Kläranlagenablaufes gelegenen Interstitialbereich in den Sommermonaten bestätigt werden. Aufgrund niedriger Ammoniumkonzentrationen und Denitratationspotenzen lassen sich diese nicht auf eine unvollständige Denitrifikation, sondern auf eine unvollständige Nitrifikation zurückführen. Im ca. 250 m flußabwärts vom Kläranlagenablauf gelegenen Interstitialbereich konnte keine Nitritakkumulation, dafür aber eine erhöhte Denitratationspotenz festgestellt werden. Da mit gesunkener Ammoniumkonzentration im Klärwasser die Denitratationspotenz in diesem Interstitialbereich erniedrigt war, weist dies auf eine scheinbar effektive Kopplung von Nitrifikation und Denitrifikation während erhöhter Ammoniumkonzentrationen hin. Im untersuchten Exfiltrationsbereich konnten vermehrt denitrifizierende Bakterien isoliert werden, so daß von einer Verbreitungspräferenz der kultivierbaren denitrifizierenden Bakterien im upwelling Bereich aufgrund der erniedrigten Sauerstoffkonzentration ausgegangen wird. Aufgrund von Tag-Nachtschwankungen der Sauerstoffkonzentration in der fließenden Welle und der gemessenen Differenz zwischen fließender Welle und Interstitialwasser ist von alternierenden Sauerstoffkonzentrationen im Interstitial und der Ausbildung von „anoxic sites“ in der Lahn auszugehen, wodurch eine Denitrifikation begünstigt wird. Die isolierten denitrifizierenden Bakterien wurden mittels der molekulargenetischen ARDRA-Methode in 24 phylogenetisch unterschiedliche Gruppen eingeteilt. Diese genotypische Diversität ist vergleichbar mit der von kultivierbaren Bakterien in Böden, die durch dieselbe Methode festgestellt wurde. Stämme der Gattungen Pseudomonas, Enterobacter, Bacillus, Aeromonas, Shewanella, Stenotrophomonas und Klebsiella wiesen eine vom Klärwasser unbeeinflußte Verbreitung auf. Sie gehören demnach der permanenten mikrobiellen Denitrifikantenpopulation im Oberflächen- und Interstitialwasser der Lahn an. Für die isolierten denitrifizierenden Stämme der Gattungen Pseudomonas und Bacillus konnte in dieser Untersuchung eine Persistenz im hyporheischen Interstitial der Lahn über einen Zeitraum von mindestens fünf Jahren festgestellt werden. Eine weite Verbreitung im Oberflächen- und Interstitialwasser der Lahn wies das Gram positive Bakterium Bacillus cereus und das Gram negative Bakterium Pseudomonas fluorescens auf, wobei letzteres in der kultivierbaren denitrifizierenden Bakterienpopulation dominiert. Im Gegensatz dazu wurden Ochrobactrum anthropi und Serratia spec. nur flußaufwärts im Oberflächenwasser detektiert, was auf eine Belastung der Lahn durch flußaufwärts gelegene punktuelle und diffuse Quellen hinweist. Während Alcaligenes Spezies und Acinetobacter spec. auf die Bedingungen im Klärwasser angewiesen sind, wurden Comamonadaceae nicht nur im Klärwasser nachgewiesen, sondern persistierend im Oberflächen- und Interstitialwasser der Lahn festgestellt. Die Veränderung innerhalb der kultivierbaren Bakterienpopulation der Lahn durch den Eintrag des Klärwassers zeigt sich insbesondere durch die restriktive Isolierung der Stämme der Comamonadaceae, die nur im und flußabwärts des Kläranlagenablaufes detektiert wurden. Eine direkte Einschwemmung dieser denitrifizierenden Bakterien durch das Klärwasser in das Interstitial der Lahn und eine Persistenz dieser im Interstitial konnte damit nachgewiesen werden

Verbreitung und Diversität denitrifizierender Bakterien im Oberflächenwasser und hyporheischen Interstitial der Lahn unter dem Einfluß von Kläranlagenabwässern

Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluß von eingeleitetem Klärwasser auf die Verbreitung und Diversität von denitrifizierenden Bakterien im Oberflächenwasser und hyporheischen Interstitial der Lahn zu untersuchen und mögliche Veränderungen sowie deren Ursachen zu detektieren. In den Jahren 1999 bis 2001 wurden aus dem Klär- und Oberflächenwasser und mit Hilfe von Multilevelsonden simultan aus unterschiedlichen Sedimenttiefen der Lahn (5, 15, 25 und 45 cm) Wasserproben entnommen. Die elektrische Leitfähigkeit weist auf einen starken Austausch zwischen Oberflächen- und Interstitialwasser bis in 45 cm Sedimenttiefe und auf einen geringen Einstrom des Grundwassers in die untersuchten Sedimentschichten hin. Für die untersuchten Interstitialbereiche stellt die Verfügbarkeit von Nitrat für die Denitrifikation keinen limitierenden Faktor dar. Eine Determinierung der Verbreitung von kultivierbaren denitrifizierenden Bakterien im Interstitial durch die Nitratkonzentration und bezüglich der Sedimenttiefe wurde nicht festgestellt. Auch ein temporär erhöhter Eintrag von Nitrat durch das Klärwasser führte weder zu einer deutlich erhöhten Nitratkonzentration noch zu einer erhöhten Denitratationspotenz in den flußabwärts des Kläranlagenablaufes gelegenen Interstitialbereichen. Eine schon aus vorangegangenen Projekten festgestellten Nitritanreicherungen konnten in dieser Untersuchung für den flußabwärts des Kläranlagenablaufes gelegenen Interstitialbereich in den Sommermonaten bestätigt werden. Aufgrund niedriger Ammoniumkonzentrationen und Denitratationspotenzen lassen sich diese nicht auf eine unvollständige Denitrifikation, sondern auf eine unvollständige Nitrifikation zurückführen. Im ca. 250 m flußabwärts vom Kläranlagenablauf gelegenen Interstitialbereich konnte keine Nitritakkumulation, dafür aber eine erhöhte Denitratationspotenz festgestellt werden. Da mit gesunkener Ammoniumkonzentration im Klärwasser die Denitratationspotenz in diesem Interstitialbereich erniedrigt war, weist dies auf eine scheinbar effektive Kopplung von Nitrifikation und Denitrifikation während erhöhter Ammoniumkonzentrationen hin. Im untersuchten Exfiltrationsbereich konnten vermehrt denitrifizierende Bakterien isoliert werden, so daß von einer Verbreitungspräferenz der kultivierbaren denitrifizierenden Bakterien im upwelling Bereich aufgrund der erniedrigten Sauerstoffkonzentration ausgegangen wird. Aufgrund von Tag-Nachtschwankungen der Sauerstoffkonzentration in der fließenden Welle und der gemessenen Differenz zwischen fließender Welle und Interstitialwasser ist von alternierenden Sauerstoffkonzentrationen im Interstitial und der Ausbildung von „anoxic sites“ in der Lahn auszugehen, wodurch eine Denitrifikation begünstigt wird. Die isolierten denitrifizierenden Bakterien wurden mittels der molekulargenetischen ARDRA-Methode in 24 phylogenetisch unterschiedliche Gruppen eingeteilt. Diese genotypische Diversität ist vergleichbar mit der von kultivierbaren Bakterien in Böden, die durch dieselbe Methode festgestellt wurde. Stämme der Gattungen Pseudomonas, Enterobacter, Bacillus, Aeromonas, Shewanella, Stenotrophomonas und Klebsiella wiesen eine vom Klärwasser unbeeinflußte Verbreitung auf. Sie gehören demnach der permanenten mikrobiellen Denitrifikantenpopulation im Oberflächen- und Interstitialwasser der Lahn an. Für die isolierten denitrifizierenden Stämme der Gattungen Pseudomonas und Bacillus konnte in dieser Untersuchung eine Persistenz im hyporheischen Interstitial der Lahn über einen Zeitraum von mindestens fünf Jahren festgestellt werden. Eine weite Verbreitung im Oberflächen- und Interstitialwasser der Lahn wies das Gram positive Bakterium Bacillus cereus und das Gram negative Bakterium Pseudomonas fluorescens auf, wobei letzteres in der kultivierbaren denitrifizierenden Bakterienpopulation dominiert. Im Gegensatz dazu wurden Ochrobactrum anthropi und Serratia spec. nur flußaufwärts im Oberflächenwasser detektiert, was auf eine Belastung der Lahn durch flußaufwärts gelegene punktuelle und diffuse Quellen hinweist. Während Alcaligenes Spezies und Acinetobacter spec. auf die Bedingungen im Klärwasser angewiesen sind, wurden Comamonadaceae nicht nur im Klärwasser nachgewiesen, sondern persistierend im Oberflächen- und Interstitialwasser der Lahn festgestellt. Die Veränderung innerhalb der kultivierbaren Bakterienpopulation der Lahn durch den Eintrag des Klärwassers zeigt sich insbesondere durch die restriktive Isolierung der Stämme der Comamonadaceae, die nur im und flußabwärts des Kläranlagenablaufes detektiert wurden. Eine direkte Einschwemmung dieser denitrifizierenden Bakterien durch das Klärwasser in das Interstitial der Lahn und eine Persistenz dieser im Interstitial konnte damit nachgewiesen werden

Zuverlässige Datenübertragung in maritimer Umgebung unter besonderer Berücksichtigung der EMV

Durch die Vielzahl von Sendeanlagen und die ausgedehnten metallischen Flächen handelt es sich bei Schiffen um komplexe elektromagnetische Umgebungen. Die Anzahl und Art der potentiellen Störquellen ist nur begrenzt vorhersagbar, da z.B. im Fall von Kreuzfahrtschiffen die Passagiere eine Vielzahl elektronischer Systeme (Telefone, Laptops etc.) mitbringen, deren Ort und Betriebsdauer variieren kann. In dieser komplexen Umgebung ist eine zuverlässige und ausfallsichere Kommunikationslösung mit Landstationen im Nahbereich gefordert. Zur Minimierung der Kosten wird dabei auf kostenfrei nutzbare ISM-Bänder zurückgegriffen, die mit anderen Funkdiensten konkurrierend geteilt werden müssen. In dieser Veröffentlichung werden die Auswirkungen der Störungen betrachtet und eine einfache Mehrwegeausbreitungsumgebung simuliert. Aufgrund dieser Betrachtungen wird ein System projektiert, das simultan zwei unterschiedliche Frequenzbereiche zur Datenübertragung verwendet. Durch dieses Verfahren können die Auswirkungen von elektromagnetischen Störungen auf das System minimiert werden. Durch die unterschiedlichen Frequenzen variieren die Interferenzmuster der Mehrwegeausbreitung. Somit ist gewährleistet, dass sich mindestens eine Funkübertragungsstrecke nicht in einer Zone mit destruktiver Interferenz befindet und daher die Übertragung aufrechterhalten werden kann. Das vorgestellte System wird praktisch aufgebaut und im Rahmen einer Schiffsüberführung auf der Ems zur Übermittlung von Wetterdaten erfolgreich eingesetzt

Linear and nonlinear filters under high power microwave conditions

The development of protection circuits against a variety of electromagnetic disturbances is important to assure the immunity of an electronic system. In this paper the behavior of linear and nonlinear filters is measured and simulated with high power microwave (HPM) signals to achieve a comprehensive protection against different high power electromagnetic (HPEM) threats

HPEM protection on HF transmission lines

Traditional protection concepts against electromagnetic interferences are combinations of nonlinear elements like spark gaps, varistors or suppressor diodes. Due to parasitic capacitances and inductivities and the general behavior of the elements, a trade off has to be made between the frequency bandwidth and the energy absorption capability of the protection circuit. For high frequency applications with signal frequencies above about 500MHz a sufficient protection can not be given without changing the transmitted signals itself. Additionally this kind of protection concept is designed and optimized against transient interferences with rise times down to some nanoseconds, for example the LEMP, the NEMP or the ESD. Current researches focus on transient interferences with rise times in the picosecond range and pulse widths of a few nanoseconds, the so called ultra wideband (UWB) pulses, combined with a significant voltage amplitude of some kilovolts. In this paper investigations on nonlinear protection elements and linear filters against line-coupled UWB pulses with high voltage amplitudes will be done with special focus on the protection of high frequency data-lines