Abstrahlung eines gleichgerichteten Radiofrequenzfeldes

In einer Antenne wie sie von Funkanlagen üblicherweise verwendet wird fließt der von der Sendeanlage hervorgerufene Hochfrequenzstrom in schneller Folge vor und zurück. Dadurch entsteht um die Antenne wie bei jedem von einem Strom durchflossenen Leiter ein Magnetfeld sowie ein elektrisches Feld wenn der Strom nach dem Einfließen in die Antenne in dieser eine Spannung verursacht. Bei hochfrequenten, also sich schnell ändernden elektromagnetischen Feldern lösen diese sich von der Antenne ab und strahlen in den Raum. Da sich die Richtung des elektrischen und magnetischen Feldes ständig in schneller Folge umkehrt, werden die in ihm befindlichen elektrisch geladenen Teilchen, also zum Beispiel Elektronen und Ionen, ständig im Takt der Hochfrequenz hin und her bewegt. In diesem Fall führt der hochfrequente Wechselstrom zu einer Erwärmung des Körpers. Nur wenn es zu einer Gleichrichtung der Hochfrequenz kommt, also der Strom für eine genügend lange Zeit in eine Richtung fließt, kann es zu einer direkten Beeinflussung der elektrischen Vorgänge im Körper kommen. Eine solche Gleichrichtung an der Zellmembran ist bereits seit 60 Jahren bekannt.

Wenn aber ein hochfrequenter Strom in einer Antenne ausschließlich in einer Richtung fließt anstatt wie üblich in der Antenne vor und zurück zu fließen, wird von dieser Antenne ein elektromagnetisches Feld abgestrahlt, das ausschließlich in eine Richtung wirkt. In diesem Fall fließt auch der Strom in einem Leiter der sich in diesem Feld befindet nur in diese eine Richtung.

Um ein solches gleichgerichtetes elektromagnetisches Feld abzustrahlen, muß vor die Antenne eine Diode eingeschaltet werden. Eine Diode ist ein elektronisches Bauteil, daß den Strom nur in einer Richtung durchlässt. Da die Antenne aber nur eine bestimmte elektrische Gesamtladung aufnehmen kann, benötigt man vom Ende der Antenne eine Rückleitung zum Hochfrequenzgenerator. Auch an dieser Seite der Antenne benötigt man eine Diode, um die in der falschen Richtung laufenden Hochfrequenzströme abzublocken. Um zu verhindern, daß der Hochfrequenzstrom einfach durch die Antenne abfließt ohne elektromagnetische Wellen in den Raum abzustrahlen, ist es wohl nötig zusätzlich einen elektrischen Widerstand am Ende der Antenne anzubringen, damit sich in ihr eine Spannung aufbauen kann. Ein solcher Widerstand würde vermutlich im Bereich um 50 Ohm die besten Ergebnisse bringen. Der genaue Wert lässt sich wohl experimentell ermitteln. Natürlich darf die verwendete Rückleitung selber keine elektromagnetischen Wellen abstrahlen, denn der Strom in ihr fließt ja entgegengesetzt zu dem in der Antenne fließenden Strom. Dadurch würden sich die beiden elektromagnetischen Felder aufheben. Es ist also notwendig für die Rückleitung ein Koaxialkabel zu verwenden dessen Abschirmung mit der Masse des Hochfrequenzgenrators, also in der Regel mit dem Minuspol der Stromversorgung zu verbinden ist.

Die folgende Zeichnung ist aus dem Buch "Electromagnetic Fields and the Life Environment "von Karel Marha, Jan Musil und Hana Tuhá, erschienen 1971 in San Francisco entnommen und findet sich dort auf Seite 6.

Die Antenne entspricht der Z-Achse. Wie man sieht nehmen bei einer normalen Antenne sowohl das magnetische als auch das elektrische Feld abwechselnd einen positiven und einen negativen Wert an, so daß die elektrisch geladenen Teilchen in diesem Feld hin und her bewegt werden.

Betrachten wir nun den Fall für eine Antenne, die mit jeweils einer Diode an beiden Enden sowie einem Koaxialkabel als Rückleitung versehen ist. Nehmen wir an, daß die Antenne wie auf dem folgenden Bild zu sehen mit einer oder mehreren Windungen ( rote Drahtschleife am oberen Bildrand ) an die Schwingkreisspule des Senders angekoppelt ist.

In der folgenden Antennenkonstruktion fließt der Strom ausschließlich in einer Richtung, da ja die beiden Dioden den Strom nur in einer Richtung durchlassen.

Natürlich sollte die Antenne auf die verwendete Frequenz abgestimmt, also beide Hälften der Antenne zusammen, aber ohne Koaxialkabel, zum Beispiel so lang sein wie die halbe Wellenlänge der jeweils verwendeten Radiofrequenzstrahlung. Ob die Antenne richtig abgestimmt ist, kann man mit einer Glühbirne nachprüfen. Man nimmt eine Zuleitung der Birne in die Hand und fährt mit der anderen Zuleitung an der Antenne entlang. Bei richtiger Abstimmung der Antenne auf den Sender leuchtet die Birne in der Mitte der Antenne am Stärksten. Also in unserem Fall an der Stelle wo sie um 90° abgewinkelt ist. Da hierbei ein Teil der Hochfrequenzstrahlung über die Finger in den Körper abfließt ist dieses Verfahren nur für kleine Hochfrequenzströme geeignet, denn sonst verbrennt man sich schnell die Finger. Bei Leistungen von mehr als ein ein oder zwei Watt sollte man die Zuleitung nicht in die Hand nehmen sondern eventuell über einen Widerstand an die Masse ( - ) des Senders oder an die Erdleitung einer Steckdose anschließen.

Der zeitliche Verlauf des Stromflusses in dieser Antenne entspricht der folgenden Zeichnung, entnommen aus dem Buch "Die Fernmeldetechnik" von Werner Feilhauer, Gießen 1952, Seite 362. Der schraffierte Teil der Kurve stellt den Stromfluß dar.

Weil der Strom nur in einer Richtung durch die Antenne fließt, ändert sich zwar die Stärke des elektromagnetischen Feldes im Takt der Hochfrequenz, aber das Feld hat immer die gleiche Richtung. Also werden die sich in diesem Feld befindenden Elektronen und Ionen nur in eine Richtung bewegen. Es fließt also ein Strom solange das gleichgerichtete elektromagnetische Feld einwirkt. Das elektromagnetische Feld hat also folgende Form ( verwendet wurde das abgewandelte Bild aus "Electromagnetic Fields and the Life Environment" ):

Wenn nun der Sender im Takt der natürlicherweise im Körper vorkommenden Ströme in seiner Stärke verändert, also amplitudenmoduliert wird, haben die durch das gleichgerichtete elektromagnetische Feld hervorgerufenen Ströme natürlich die gleiche direkte biologische Wirkung, wie man es von durch den Körper geleiteten Strömen kennt. Man liegt in diesem Zusammenhang sicher richtig, wenn man davon ausgeht, daß die meisten der weltweit verwendeten Foltergeräte die mit Elektroschocks arbeiten nach diesem Prinzip der gleichgerichteten Hochfrequenz oder der Wellenüberlagerung arbeiten.

Wie man erkennt verläuft die Antenne in einem rechten Winkel. Das ist einerseits notwendig um einen Abstand zwischen Antenne und Koaxialkabel zu schaffen, damit die Antenne das elektromagnetische Feld ungehindert abstrahlen kann. Diese Antennenform hat aber noch einen weiteren Vorteil. Da die Nervenzellen, vor allem die für die Reizweiterleitung verantwortlichen Axone im Körper in allen drei Dimensionen verlaufen, muß auch das gleichgerichtete elektromagnetische Feld abwechselnd möglichst in alle Richtungen wirken um alle Nerven beeinflussen zu können. Denn die Energieübertragung zwischen einer Sende- und einer Empfangsantenne, in unserem Fall Nervenzellen oder Axone, ist besonders effektiv wenn beide parallel zueinander ausgerichtet sind, also die gleiche Polarisation haben. Bei einer von gleichgerichteter Hochfrequenz durchflossenen rechtwinkligen Antenne werden in allen in dem entsprechenden Viertelkreis liegenden Leitern Ströme hervorgerufen.

Um alle in einer Ebene verlaufenden Nervenzellen und Axone stimulieren zu können benötigt man folglich 4 solcher Antennen.

Von diesen Antennenanordnungen wiederum benötigt man für jede räumliche Dimension eine, also insgesamt 3 um in allen Nervenzellen und Axonen ungeachtet ihres räumlichen Verlaufs Ströme hervorrufen zu können. Man kommt so auf insgesamt 12 Einzelantennen. Interessant ist in diesem Zusammenhang, daß zur Auslösung eines Aktionspotentials in einem Nerven ein Strompuls mit einer Länge von ca. 0,5 Millisekunden Länge ausreicht und eine Nervenzelle nach ca. 2 Millisekunden wieder bereit ist ein weiteres Aktionspotential auszulösen. Wenn also in der Mitte der Antennenanordnung für eine Ebene ein Motor mit einem Schleifer abwechselnd die 4 einzelnen Antennen mit dem Hochfrequenzgenerator verbindet bekommt man bei einer Drehzahl von 500 Umdrehungen in der Sekunde, also 30 000 Umdrehungen in der Minute auf eine Pulslänge von 0,5 Millisekunden bei einer Pulswiederholzeit von 2 Millisekunden.

Um eine dreidimensionale Stimulierung der Nervenzellen zu erreichen kann jeweils eine Antenne für je eine Ebene gemeinsam eingeschaltet werden. Sicherlich benötigt man nicht unbedingt 12 verschiedene Einzelantennen um eine biologische Wirkung auszulösen. Möglicherweise genügen einige wenige, zum Beispiel 2 oder 3 die im rechten Winkel zueinander stehen und gemeinsam im Takt der Nervenzellen eingeschaltet werden. Möglicherweise kann man auch ein doppelt geschirmtes Koaxialkabel verwenden, wobei die äußere Abschirmung die Antenne, die mittlere Abschirmung die Abschirmung und der Innenleiter die Rückleitung bildet. Natürlich werden auch in diesem Fall die beiden Dioden und der Widerstand entsprechend in den Antennenkreis eingefügt.

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