Die 5G Problematik

Anflug auf Venice Airport Marco Polo (VCE) (c) flugundzeit

Der Zwist zwischen zwei US-Mobilfunkanbietern (Verizon und AT&T) und der Luftfahrt dominiert neben dem Weltgeschehen seit Wochen in den USA die News. Mittlerweile hat es die 5G Thematik auch über den Ozean geschafft und deshalb gibt es hier einige Hintergründe und Klarstellungen. Halt einen typischen Flugundzeit-Beitrag. 😉

Generell gilt

Alle Verkehrsflugzeuge setzen Radar Höhenmesser (auch Radio Höhenmesser genannt) ein, um bei schlechten Wetter eine automatische Landung (ILS CAT2 oder CAT3 Anflüge) durchführen zu können. Denn das Ausschweben (der Flare) erfolgt unter Bezug auf die Radar Höhe.

Manuelle (von Piloten ausgeführte) Landungen benötigen den Radar Höhenmesser nicht, da der Flare vom Piloten manuell mit Sicht nach draußen geflogen wird. Das trifft zu, wenn das Wetter gleich oder besser ist als: 550 Meter Sicht und Wolkenuntergrenze 200 Fuß (60 Meter).  (Dies entspricht ILS CAT1 Bedingungen.) Und es trifft zu bei allen kleinen Flugzeugen, die über so einen Luxus wie einen Radar Höhenmesser nicht verfügen.

Aber es gibt auch bei Anflügen mit guter Sicht Probleme bei einigen Verkehrsflugzeugen, da die Radarhöhe nicht nur für Landungen bei schlechtem Wetter verwendet wird.

Für alle Verkehrsflugzeuge gilt

  • Das Kollisionswarnsystem TCAS wechselt ohne Radar Höhe statt einem Lösungsvorschlag zum Konflikt (= Resolution Advisory) auf Traffic Alert only, da ohne bekannte Radar Höhe eine Resolution Anweisung in den Boden führen könnte.
  • Selbstverständlich fällt das Boden-Annäherungswarnsystem (= Ground Proximity Warning System GPWS) aus, wenn es den Abstand zum Boden nicht mehr messen kann.

Boeing B787

Die B787 benötigt die Radarhöhenmesser, um eine Landung als solche zu erkennen (Bodenkontakt) und damit die Ground Spoiler und den Umkehrschub freizugeben.

Ohne Spoiler (Störklappen) und Umkehrschub bleiben am Boden nur die Radbremsen zur Verringerung der Geschwindigkeit. Da die Flügelflächen ohne Spoiler jedoch noch immer Auftrieb produzieren, werden die Räder nicht mit dem Flugzeuggewicht auf die Bahn gedrückt; es fehlt also nicht nur die aerodynamische Bremswirkung der Spoiler, sondern auch die nötige Radlast, um den Rädern beim Bremsen Griff zu geben.

Airbus A320

Diese Flugzeuge benötigen die Radarhöhe um ihre Flight Control Logic im Anflug auf die bevorstehend Landung umzuschalten. Auf Flug-Fachchinesisch: von Normal Law auf Flare und Ground umzuschalten.

Fallen die Radar Höhenmesser aus, gehen die Flugzeuge mit Ausfahren des Fahrwerks ins sogenannte Direct LAW. Das heißt, der Pilot muss selber fliegen ohne Autopilot, ohne automatische Trimmung, alle Protections (computermäßigen Schutzmaßnahmen) fallen aus, kurz: der Pilot fliegt und landet ohne Unterstützung der Flight Control Computer. 

Das macht das Fliegen für die Piloten anspruchsvoller, hindert das Flugzeug nach der Landung aber nicht am Verlangsamen, da der Umkehrschub (Reverser) und die Ground Spoiler über das Einfedern des Fahrwerks und alternativ über das Beschleunigen der Räder des Hauptfahrwerks (der so genannte Wheel Spin Up) freigegeben werden.

Ein wenig technischer Hintergrund zur Störung der Radar Höhenmesser

Natürlich arbeiten die 5G (Telefon-)Sender (3,7 bis 3,98 GHz) nicht im gleichen Frequenzbereich wie die Radar Höhenmesser für Flugzeuge (4,2 bis 4,4 GHz). Jedoch arbeiten sie mit deutlich höherer Sendeleistung als die Radar Höhenmesser. Sie können daher durchschlagen, sprich die Flugzeugfrequenzen erheblich stören. Und das wird bei schlechter Sicht im Landeanflug kurz vorm Aufsetzen so richtig gefährlich.

In Europa werden diese Frequenzen für 5G nicht oder nur mit geringerer Sendeleistung verwendet. Deshalb ist in Europa mit keinen Problemen zu rechnen.

Wer es gerne noch detaillierter, technisch korrekter, möchte

Warum gibt es dann Probleme, wenn sich doch die Frequenzspektren nicht überschneiden? Die Antwort heißt Spiegelfrequenz *

Um das empfangene Signal verarbeiten zu können, wird es zunächst mit einem Oszillator auf eine so genannte Zwischenfrequenz herunter „gemischt“. Also:

Nehmen wir an, dass unsere gewünschte Zwischenfrequenz 200 MHz ist, dann benötigen wir für unseren Radarhöhenmesser, der auf einer Frequenz von 4,3 GHz arbeitet, einen Oszillator, der auf 4,1 GHz schwingt. (4,3 GHz „gemischt“ mit 4,1 GHz ergibt 200 MHz (4,3-4,1 = 0,2).

Dummerweise ergibt 3,9 GHz „gemischt“ mit 4,1 GHz ebenfalls 200 MHz.

Auf unserer Zwischenfrequenz haben wir also eine komplette Überlagerung der Empfangsfrequenzen 4,3 GHz (unser Radar Höhenmesser; unsere Nutzfrequenz) und 3,9 GHz (der 5G Sendemast; die Spiegelfrequenz!).

Deshalb muss in unserem Empfänger VOR dem „Mischer“ ein Bandfilter eingebaut sein, der nur gewünschte Frequenzen zum Mischer durchläßt und unerwünschte, also vor allem die „Spiegelfrequenz“ herausfiltert.

In unserem Fall muss es also ein steilflankiger Filter sein, der alle Frequenzen tiefer als 4,2 GHz blockt. Das ist machbar. Auch dann, wenn auf der Spiegelfrequenz mit höherer Leistung gesendet wird als auf der Nutzfrequenz. Allerdings muss das zum Zeitpunkt der Entwicklung des Radar Höhenmessers bekannt sein und von den Entwicklern entsprechend berücksichtigt werden. Was vor Jahrzehnten bei der Entwicklung von Verkehrsflugzeugen nicht der Fall war.

Schlussfolgerung 

Deshalb müssen die Spezifikationen der in den verschiedenen Flugzeugtypen eingebauten Radar Höhenmesser überprüft werden, ob die Spiegelfrequenz* im Bereich des 5G Signals liegt, und ob der Eingangsfilter der Aufgabe gewachsen ist.

Tendenziell werden also vermutlich neuere Radar Höhenmesser besser geschützt sein, als alte.

Allerdings sind neuere Flugzeuge wie die Boeing 787 auch wesentlich mehr auf deren Funktion angewiesen.

Zur derzeitigen Situation in den USA

Zurzeit sind 50 5G-Masten in der Nähe von großen Flughäfen abgeschaltet. T-Mobile USA betreibt aktuell in den USA das einzige landesweite Mobilfunknetz der 5. Generation (5G) und ist nicht betroffen, da sie andere Frequenzen einsetzen.


*Es muss nicht immer mit einer Spiegelfrequenz gearbeitet werden. Es kann also auch Empfänger geben, die von vornherein dieses Problem nicht haben.

3 Gedanken zu „Die 5G Problematik

  1. Aus eigener Erfahrung kann ich sagen: schmalbandige Filter sind möglich, aber die schraubt man nicht einfach mal so vorne dran wie einen Farbfilter an eine Kamera. (Ich habe damals mit dem 100m-Teleskop bei 10,55 GHz beobachtet und bei 10,7 fangen die Fernsehsatelliten an, mit um viele Größenordnungen höherem Fluß…) Das war aber bei der Entwicklung der Empfänger bekannt und entsprechend von vorneherein berücksichtigt.
    Angesichts der Tatsache, daß die Frequenzverteilung regelmäßig ausführlich in internationalen Konferenzen diskutiert wird – ist das Problem niemandem früher aufgefallen?

      • Auch die Astronomen haben sich dabei einmal selbst hereingelegt: Sie haben sich dunnemals die Frequenz 1,4 GHz freigekämpft, die wichtigste Beobachtungsfrequenz der Radioastronomie für atomaren Wasserstoff, das häufigste Element im Universum.
        Leider haben sie dabei vergessen, dass die beobachteten Frequenzen der weiter entfernten Objekte niedriger sind (Rotverschiebung); die liegen daher seitdem im ungeschützten Bereich: Das freigehaltene Band fängt bei 1,40 GHz an und die Frequenz des Übergangs ist 1,42 GHz. Das reicht leider nur für die „nähere Umgebung“.
        (Das ist aber eine ganze Weile her – mittlerweile hat jeder halbwegs brauchbare Computer eine Taktfrequenz bei solchen Frequenzen… Wenn man Pech hat, macht man sich also mit seinem Laptop seine eigene Messung kaputt.)

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