RED #003 Funkanlagenrichtlinie – Die Kombination einer Nicht-Funkanlage mit einer Funkanlage

Hinweis: Folgende Podcasts zum Thema Funkanlagenrichtlinie gibt es bereits:

• RED #001 Funkanlagenrichtlinie – Eine Einführung
• RED #002 Funkanlagenrichtlinie – Eine Einführung Teil 2

Wer seine Produkte mit Funktechnik ausrüsten möchte oder funktechnische Produkte herstellt, bewegt sich in einem hochtechnischen und komplexen Feld.

Die Bandbreite der Anwendungen für Funktechnik ist groß und reicht im einfachen Fall von der Integration eines ISM-Funkmoduls in eine Stehleuchte über drahtlose Mess-, Steuer- und Regelanwendungen per WLAN oder Bluetooth bis hin zu vielfältigen Kommunikationssystemen im Bereich der Zentimeter- oder Millimeterwellen für zivile Anwendungen, zum Einsatz in der Avionik, der Schifffahrt oder auch in militärischen Umgebungen.

Ist man auf dem Gebiet der Funktechnik tätig, braucht man ein gehöriges technisches Wissen, denn während die eben erwähnte Stehleuchte mit einem handelsüblichen ISM-Funkmodul im Prinzip von jeder elektrotechnischen Fachkraft ohne weitere Kenntnisse der Hochfrequenztechnik montiert werden kann, sind bei den hochkomplexen Anwendungen spezialisierte Kenntnisse erforderlich. Aber auch das ISM-Funkmodul in der Stehleuchte kann eine Herausforderung an den Hersteller sein – nämlich dann, wenn es sich nicht um eines der im Handel erhältlichen Komponenten, sondern um ein speziell für die Leuchte anzufertigendes Bauteil handelt.

Dieser Bereich dürfte in der technischen Redaktion sehr häufig anzutreffen sein.

Hierbei wird man in zwei Fälle unterscheiden: In die Kombination einer Maschine mit einer externen Funkanlage und in den festen Einbau einer Funkanlage also die Integration in eine Maschine. Beide Fälle werden unterschiedlich betrachtet. Aber auch wenn wir hier über Maschinenbau sprechen, sollten die nachfolgenden Überlegungen auch für andere Produkte gelten.

Schauen wir auf den Fall, in dem eine Maschine mit einer externen Funkanlage kombiniert wird. Hier spricht man auch von einer Kombination getrennter Produkte, was in diesem Fall bedeutet, dass die Funkanlage zwar mit der Maschine funktionell verbunden ist, dabei aber nicht in die Maschine integriert wird und jederzeit leicht wieder entfernt werden kann. Wie muss man sich das vorstellen?

Ein einfach zu veranschaulichender Fall – auch wenn er nicht aus dem Maschinenbau stammt – ist die Stehleuchte im Wohnzimmer, die an einer Funksteckdose betrieben wird. Diese Funksteckdosen sind in jedem Baumarkt erhältlich und werden zwischen Wandsteckdose und Stehleuchte gesteckt. Hier sind keine Klemmen- oder ähnliche Verbindungen zu bearbeiten, da diese Funksteckdosen auf dem Schuko-Stecksystem basieren.

Per Definition haben wir damit eine Funkanlage im Einsatz, die nicht dauerhaft mit der Stehleuchte verbunden ist und sich daher jederzeit wieder einfach entfernen lässt. Die zwei miteinander kombinierten (getrennten) Produkte sind zum einen die Stehleuchte, die mit der RED gar nichts zu tun hat (sie ist eine sog. Nicht-Funkanlage) zum anderen eine Funkanlage – nämlich die Funksteckdose.

Warum ist eigentlich eine Funksteckdose eine Funkanlage? Die sendet doch überhaupt nicht sondern empfängt nur ein Signal aus dem Sender – meist einem kleinen Handsender.

Schauen wir hierzu in die RED:

Zitat Artikel 2: Eine Funkanlage ist ein elektrisches oder elektronisches Erzeugnis, das zum Zweck der Funkkommunikation und/oder der Funkortung bestimmungsgemäß Funkwellen ausstrahlt und/oder empfängt, oder ein elektrisches oder elektronisches Erzeugnis, das Zubehör, etwa eine Antenne, benötigt, damit es zum Zweck der Funkkommunikation und/oder der Funkortung bestimmungsgemäß Funkwellen ausstrahlen und/oder empfangen kann;

Mir geht es hier um die Formulierung: „Funkwellen ausstrahlt und/oder empfängt“. Daraus schließe ich, dass eine Funkanlage im Sinne dieser Definition also auch ein Gerät sein kann, das Funkwellen nur empfängt und nicht sendet – natürlich zum Zweck der Funkkommunikation. Auf den Begriff Empfang von Funkwellen komme ich später noch in einem anderen Beispiel in etwas abgewandelter Form zurück. Und wir wissen aus meinen vorhergehenden Podcasts bereits, dass Funkkommunikation gemäß Artikel 2 der RED die „elektronische Kommunikation mittels Funkwellen“ ist.

Ob es sich dabei um die Übertragung von Sprache oder anderen Daten handelt, ist wohl unerheblich denn die VO-Funk verwendet bei der Definition der Funkkommunikation den Begriff „Telekommunikation“, die wiederum als „jede Übertragung, Aussendung oder jeder Empfang von Zeichen, Signalen Schriften, Bildern und Tönen oder Informationen jeglicher Art über Draht, Funk, optische oder elektromagnetische Systeme“ definiert ist.

Einen ähnlichen Fall hätten wir somit, wenn wir eine Maschine über eine solche externe Funksteckdose mit dem Stromnetz verbinden würden. Ein passendes Beispiel wäre wohl das folgende: Ein Hersteller fertig eine Tauchpumpe. Als Zubehör bietet er eine drahtlose Drehzahlsteuerung an, die – wie im Leuchtenbeispiel – zwischen den Schukostecker der Pumpe und die Wandsteckdose gesteckt wird.

Anders als bei der Stehleuchte schaltet dieses Modul den Strom nicht nur ein und aus sondern beeinflusst diesen mittels beispielsweise einer sogenannten Phasenanschnittsteuerung wodurch sich die Drehzahl bestimmter Elektromotoren stufenlos regeln lässt. Diese drahtlose Drehzahlsteuerung wird nicht vom Hersteller selbst produziert, sondern als externes Produkt eingekauft.

Auch hier haben wir es mit einer Kombination von zwei getrennten Produkten zu tun: Mit der Funkanlage – in diesem Fall der externen drahtlosen Drehzahlsteuerung und mit der Nicht-Funkanlage – der Pumpe.

Welche Konsequenzen ergeben sich nun daraus?

Die Tauchpumpe für sich betrachtet fällt als Maschine unter die Maschinenrichtlinie und die Niederspannungsrichtlinie. Die drahtlose Drehzahlsteuerung für sich betrachtet, fällt unter die Funkanlagenrichtlinie und vermutlich auch unter die EMV-Richtlinie. Soweit klar.

Wenn nun aber die Tauchpumpe über ein Modul angesteuert wird, das eine Funkanlage ist – also unsere drahtlose Drehzahlsteuerung – unterliegt die Tauchpumpe dann nicht automatisch auch der Funkanlagenrichtline?

Leider gibt die Funkanlagenrichtlinie selbst zu dem Fall „Kombination einer Funkanlage mit einer Nicht-Funkanlage“ nichts her – oder ich habe es bisher nicht gefunden.

In einem Dokument der Europäischen Kommission vom 26.04.2018 – dem „Supplementary Guidance on the LVD/EMCD/RED“ werden wir allerdings fündig. Das Dokument geht auf die Frage ein, ob die Kombination eines Nicht-Funkproduktes mit einer Funkanlage bzw. der Einbau einer Funkanlage in ein Nicht-Funkprodukt in der Gesamtheit des resultierenden Produktes zu einer Funkanlage im Sinne der RED führt.

So heißt es in Kapitel 2 frei übersetzt, dass die RED für eine Gesamt-Kombination aus einem Nicht-Funkprodukt und einer Funkanlage nur dann gilt, wenn die Funkanlage in das Nicht-Funkprodukt eingebaut und dauerhaft mit dem Nicht-Funkprodukt verbunden ist. In diesem Fall spricht man auch von einem Kombinationsprodukt.

Was ist nun aber unter fest und dauerhaft zu verstehen? Hierzu definiert das Dokument weiter – frei übersetzt, dass die Funkanlage nicht leicht zugänglich ist und nicht ohne weiteres entfernt werden kann. Eine Funkanlage, die also erst dann funktionstechnisch mit der Maschine verbunden ist, wenn man zum Einbau der Funkanlage das Gehäuse der Maschine öffnen muss, die Funkanlage in der Maschine durch Schrauben fixiert und die elektrischen Anschlüsse durch Klemmverbindungen herstellt, gilt damit nach meiner Ansicht als fest und dauerhaft eingebaut.

Daraus folgt dann, dass die Funksteckdose oder Funk-Drehzahlregelung die wir als komplette Einheit lediglich zwischen den Schukostecker und die Wandsteckdose stecken, nicht dazu führt, dass das Endresultat – also die nun drahtlos steuerbare Pumpe unter die Funkanlagenrichtlinie fällt. Hier werden die Funkanlage und die Pumpe jeweils als separate Endprodukte gesehen, wobei nur die Funkanlage der RED unterliegt.

Auf die Besonderheiten im Konformitätsbewertungsverfahren im Zusammenspiel Funkanlagenrichtlinie, Niederspannungsrichtlinie und EMV-Richtlinie gehe ich in einem gesonderten Podcast ein. Heute geht es nur um die Betrachtung in wie mit Funkanlagen kombinierte Produkte möglicherweise unter die RED fallen.

Schauen wir uns dazu noch ein interessantes Beispiel an – jetzt geht um Satellitenfunktechnik. Ich habe dieses Beispiel gewählt, weil es eine ganz andere, hochspannende technische Seite der Arbeit in der technischen Redaktion sein kann – zumindest für den, der sich für diese Thematik interessiert.

Satellitenfunk findet – im Gegensatz zum terrestrischen Rundfunk und anderen Funkanwendungen – überwiegend in sehr hohen Frequenzbereichen statt. Sehr hoch heißt: zwischen 2 und 70 GHz. Also auf Wellenlängen zwischen 15 cm und 4 Millimeter. Zum Vergleich: Die Wellenlänge des klassischen UKW-Radiosenders beträgt im Mittel 3 m, die eines Kurzwellenradiosenders im sogenannten Tropenband je nach Frequenz zwischen 60 und 120 m. Funkanwendungen im unteren Längstwellenbereich bei 30 kHz haben sogar Wellenlängen von rund 10.000 m.

Das bedeutet wiederum, dass eine Antenne, die eine vollständige Schwingung der jeweiligen Frequenz aufnehmen muss in ihrer Ausdehnung der Wellenlänge der jeweiligen Frequenz entsprechen muss. Dies hat zwangsläufig Auswirkungen auf die Konstruktion der Antenne und weiteren signalverarbeitenden Komponenten –  dazu gleich etwas mehr. Selbstverständlich gibt es hier noch andere Möglichkeiten und Gegebenheiten zu beachten, aber das soll nicht Thema dieses Podcast sein.

Auch in der Satellitentechnik werden verschiedene Baugruppen wie Splitter, Koppler, Diplexer, Combiner, Filter und andere mehr verwendet die in anderen   Funkanwendungen weitaus niedrigerer Frequenzbereiche zum Einsatz kommen.

Nun stellt die Hochfrequenztechnik bei Frequenzen ab dem VHF-Bereich aber andere Anforderungen an die Konstruktion dieser Komponenten als beispielsweise im Kurzwellenbereich.

So werden Komponenten wie Splitter aus sogenannten Hohlleiterelementen gefertigt. Dies sind Metallkomponenten, die in verschiedenen Profilen also beispielsweise in rechteckiger oder kreisförmiger Form ausgeführt werden. Die physikalischen Hintergründe die eine solche Ausführung erfordern, sind recht komplex und sollen daher nicht weiter erörtert werden. Ein Hohlleiterfilter beispielsweise ist ein sogenanntes passives Bauelement. Er besteht nur aus metallischen Komponenten verschiedener Ausführungen, Bauelemente wie Spulen, Kondensatoren Operationsverstärker und andere, welche aktive Filter auszeichnen, wird man hier vergebens suchen.

Und damit sind wir auch schon wieder bei der Funkanlagenrichtline.

Stellen Sie sich bitte eine einfache Satellitenschüssel vor – nehmen wir die, die Sie möglicherweise am Haus haben um TV- und Radiosender empfangen zu können. Fällt diese Antenne Ihrer Meinung nach unter die Funkanlagenrichtlinie?

Wollen wir versuchen das zu analysieren:

Schauen wir nochmals auf die Definition der Funkanlage in der RED. Sie finden diese in Artikel 2, Abs. 1 Satz 1. Uns interessiert hier der erste Halbsatz – Zitat: „Funkanlage ist ein elektrisches oder elektronisches Erzeugnis, das zum Zweck der Funkkommunikation und/oder der Funkortung bestimmungsgemäß Funkwellen ausstrahlt oder empfängt …“

Ich interpretiere das nun so, dass eine Antenne unter diesen Passus fällt. Die Aufgabe einer Antenne ist qua Definition der Empfang elektromagnetischer Wellen – oder eben ihre Abstrahlung. Man unterscheidet je nach Anwendung auch schon mal in reine Empfangsantennen oder Sendeantennen. Kleiner Einschub: Eine Sendeantenne wird in der Regel immer auch als Empfangsantenne fungieren können, eine Empfangsantenne aber nicht zwingend gleichzeitig auch als Sendeantenne. Auf die Unterschiede brauchen wir an dieser Stelle aber nicht weiter eingehen.

Antennen sind offensichtlich also Sende- und/oder Empfangseinrichtungen für elektromagnetische Wellen und müssten daher der Funkanlagenrichtlinie unterliegen. Nun wird im ersten Halbsatz aber auch ein elektrisches oder elektronisches Erzeugnis erwähnt. Eine funktionierende Antenne erfordert allerdings nicht zwingend Elektronik. Ein auf die Sende- und Empfangsfrequenz angepasster Kupferdraht und in entsprechender Umgebung montiert kann bereits eine ausreichend wirkungsvolle Antenne sein. Dies ist eine sogenannte passive Antenne. Kommt Elektronik mit ins Spiel, reden wir von aktiven Antennen. Eine Empfangsantenne mit einem nachgeschalteten Verstärker – dies wird baulich oft in einer Einheit realisiert – ist eine solche aktive Antenne.

Meine Ableitung ist nun möglicherweise etwas gewagt, aber glücklicherweise gibt es ja den RED-Guide. Diesen Leitfaden zur RED lege ich Ihnen dringend ans Herz, sollten Funkanlagen zu Ihrem Arbeitsgebiet in der Entwicklung oder technischen Redaktion gehören.

Hier gibt es den Artikel 1.6.3.4.

Dieser handelt von Antennen und unterscheidet in aktive und passive Ausführungen. Und hier wird es spannend: Aktive Antennen sind definiert als Antennen die mit einer oder mehreren aktiven elektronischen Komponenten (das sind beispielsweise Transistoren und Dioden) ausgerüstet sind die mit dem Hochfrequenzsignal interagieren. Einer der bekanntesten Vertreter dieser Kategorie ist der im Volksmund etwas fälschlich genannte und bereits erwähnte Antennenverstärker. Seine Aufgabe ist es, das über die Antenne empfangene Signal so zu verstärken, dass der Signalpegel für die nachgeschalteten Empfänger – also beispielsweise den Fernseher – ausreichend stark ist um ein sauberes Bild und einen sauberen Ton zu erhalten.

Eine passive Antenne – sie hat also keinerlei elektronische Komponenten angeschlossen – wird gemäß Artikel 1.6.3.4 des RED Guide nicht von der RED erfasst, wenn sie als eine einzelne kommerzielle Einheit in Verkehr gebracht wird. Artikel 1.6.3.4 des RED-Guide nimmt hierzu im vierten Satz des ersten Absatzes auch Bezug auf die Definition der Funkanlage in Artikel 2 der RED.

Und unsere aktive Antenne – die mit dem nachgeschalteten Verstärker?

Folgt man Artikel 1.6.3.4 des RED Guide fällt sie in diesem Fall unter die RED.

Und was ist, wenn man die aktiven Komponenten – also die Verstärker, Splitter, Konverter, etc. für sich betrachtet?

Hier führt der RED Guide in Artikel 1.6.3.5 aus, dass die Anwendbarkeit der RED davon abhängt, welchen Verwendungszweck der Hersteller für sie angibt. Gibt er vor, wie diese Komponenten an eine Antenne anzuschließen sind, fallen sie unter die RED.

Nochmal zurück zu unserem passiven, aus Hohlleiterkomponenten aufgebauten, Splitter. Es handelt sich hierbei zwar um eine Komponente, die zwecks der Signalverarbeitung mit der Antenne verbunden wird. Da der Splitter jedoch aufgrund seiner Konstruktion ein passives Element ist, dürfte er nicht unter die RED fallen.

Soweit einige Betrachtungen zur Anwendung der RED. Diese erheben keinesfalls den Anspruch auf Rechtsverbindlichkeit und Vollständigkeit, und ich möchte eindringlich darauf hinweisen, dass hinsichtlich der Anwendbarkeit der RED und der Wirkungen in Verbindung mit der Niederspannungsrichtlinie, der EMV-Richtline und weiteren Richtlinien und Normen wie immer eine gewissenhafte eigene fallbezogene Recherche erforderlich ist.

Halten wir also fest:

• Die Kombination einer Maschine oder eines sonstigen Produktes ohne jegliche Funkeigenschaften mit einem Modul zur drahtlosen Kommunikation ist nicht selten eine große Herausforderung in konstruktiver wie formeller Hinsicht.
• Produkte, die fest und dauerhaft mit einer Funkanlage kombiniert werden, fallen gewöhnlich unter die RED.

• Produkte, die so mit einer Funkanlage kombiniert werden, dass die Funkanlage einfach und ohne Eingriffe in das Produkt wieder entfernt werden kann, fallen für gewöhnlich nicht unter die RED.
• Jede Kombination eines Produktes mit einer Funkanlage muss nicht nur in technischer, sondern auch in formeller Hinsicht einzelfallbezogen und akribisch geprüft werden.