ELF-Pulsationen von Wi-Fi, 4G & 5G

Die Frage, ob Mobilfunk und Wi-Fi neben Erwärmungseffekten auch nicht-thermische biologische Wirkungen hervorrufen, ist nicht mehr so klar abgetan wie noch vor zehn Jahren. Strahlenschutzbehörden schliessen nicht-thermische Effekte heute mehrheitlich nicht mehr grundsätzlich aus. In der Schweiz bestreiten selbst Netzbetreiber diese Effekte nicht mehr; sie vertreten vielmehr die Position, die bestehenden Grenzwerte böten auch gegenüber nicht-thermischen Wirkungen ausreichenden Schutz. Der Schweizer Bundesbericht «Mobilfunk und Strahlung» des UVEK (2019) benennt den Einfluss der Signalcharakteristik auf biologische Effekte explizit als wissenschaftlichen Konsens – stellt aber die gesundheitliche Relevanz solcher Effekte weiterhin in Frage. Eine neue Studie trägt zu dieser Debatte bei – nicht mit biologischen, sondern mit messtechnischen Daten.

Dimitris Panagopoulos (Nationale Kapodistrias-Universität Athen und EMF-Biophysics Research Laboratory), Roman Litovsky (EMC Test Design LLC, Sarasota, USA) und Kent Chamberlin (University of New Hampshire) haben in Electromagnetic Biology and Medicine (online publiziert 19. April 2026, DOI 10.1080/15368378.2026.2654072) die Pulsationscharakteristik von Wi-Fi-, 4G-LTE- und 5G-NR-Signalen im Zeitbereich messtechnisch aufgezeichnet und ausgewertet.

Das Kernargument: Drahtlose Signale sind nie reine Hochfrequenzsignale

Mobilfunk- und Wi-Fi-Signale werden in der öffentlichen Debatte und in behördlichen Richtlinien regelmässig als «Mikrowellen» oder «Hochfrequenzstrahlung» bezeichnet und ausschliesslich in diesem Frequenzbereich (300 kHz bis 300 GHz) bewertet. Panagopoulos und Kollegen halten dem entgegen: Diese Beschreibung erfasst nur einen Teil der Realität.

Alle digitalen Funksignale werden diskontinuierlich, als Ein/Aus-Impulse (Pulse), übertragen. Diese Pulse wiederholen sich in charakteristischen Frequenzen – und diese Wiederholfrequenzen liegen im Bereich von ELF (Extremely Low Frequency: 3–3000 Hz) und ULF (Ultra-Low Frequency: 0–3 Hz). Zusätzlich wird die HF-Trägerwelle innerhalb der Pulse durch ELF/VLF-Signale amplituden- und phasenmoduliert, und das Gesamtsignal zeigt eine intensive zufällige Variabilität in der Amplitude, die hauptsächlich im ULF-Band liegt.

Kurz: Jedes reale WC-EMF-Signal ist eine Kombination aus einer hochfrequenten Trägerwelle und niederfrequenten ELF/ULF-Modulationen, Pulsungen und Amplitudenschwankungen.

Methodik: Spektrumanalysator im Zeitbereich als Oszilloskop

Zur Sichtbarmachung dieser ELF-Pulsationen ist eine spezifische Messmethodik erforderlich, die bei üblichen HF-Feldmessungen (Breitband-Messgeräte, Spektrumanalysatoren im Frequenzbereich) nicht eingesetzt wird.

Das Forschungsteam verwendete:

• Breitband-Spiralantenne (UWB, 510 MHz–10 GHz)
• Agilent RF-Spektrumanalysator (SA), kalibriert auf die Trägerfrequenz des jeweiligen Signals
• Zero-Span-Modus: Der SA wird auf eine schmale Frequenzbandbreite um die Trägerfrequenz fixiert und arbeitet wie ein Oszilloskop – er zeigt die Signalstärke (Amplitude) des Signals in Abhängigkeit von der Zeit, nicht vom Frequenzspektrum

Gemessene Quellen:

• Wi-Fi-Router (TP-Link WiFi-6) bei aktivem Video-Streaming auf einem verbundenen Gerät (Trägerfrequenz ~2,45 GHz)
• Apple iPhone 15 im 4G-LTE-Modus während eines aktiven Anrufs (Trägerfrequenz ~840 MHz)
• Apple iPhone 15 im 5G-NR-Modus während eines aktiven Anrufs (Trägerfrequenz ~1,878 GHz)

Für jede Bedingung wurden mindestens 10 Aufnahmen erstellt; aufgezeichnet wurden jeweils Kontrollmessungen bei abgeschalteter Quelle (Hintergrundrauschen).

Ergebnisse: ELF-Pulsationen bei Wi-Fi, 4G und 5G

Wi-Fi (2,45 GHz)

Wi-Fi sendet in Intervallen, die im Bereich von 5 bis 20 Hz (nominell ca. 10 Hz) liegen – sogenannte «Beacons». Der Leistungspegel der Pulse liegt ca. 20 dB über dem Hintergrundrauschen, bei einer Pulsdauer von ca. 20 ms. Bereits Zhou et al. (2010) hatten diese ~10-Hz-Pulsation als erste aufgezeichnet; die neue Studie bestätigt sie mit modernem Wi-Fi-6-Equipment und zeigt deren Variabilität deutlich.

LTE (4G, ~840 MHz)

Das 4G-LTE-Signal zeigt eine hierarchische Pulsstruktur mit mehreren gleichzeitig vorhandenen Pulsationsebenen:

Diese Pulsstruktur ist hochgradig variabel in Amplitude, Frequenz, Dauer und Form – sowohl innerhalb einer Aufnahme als auch zwischen verschiedenen Aufnahmen.

NR (5G, ~1,878 GHz)

Das 5G-NR-Signal zeigt eine ähnliche hierarchische Pulsstruktur:

Ein auffälliger Unterschied zu 4G: In 5G dauert die Gruppe von Frames («Multi-Frame») ca. 1 Sekunde (gegenüber ~100 ms bei 4G). Die Sub-Frames haben bei beiden Standards eine nominelle Wiederholfrequenz von 1000 Hz, wurden aber bei ca. 500 Hz aufgezeichnet – die Autoren interpretieren das dahingehend, dass nicht alle verfügbaren Sub-Frames gesendet werden, sondern nur so viele, wie der aktuelle Informationsfluss erfordert.

Variabilität als inhärente Eigenschaft

Ein zentraler Befund der Studie: Die ELF-Pulsationen aller aufgezeichneten Signale sind hochgradig variabel – in Amplitude, Wiederholfrequenz, Pulsform und -dauer. Diese Variabilität ist kein Messfehler, sondern eine Grundeigenschaft realer Funksignale: Die Pulsparameter hängen von Art und Menge der übertragenen Information, von der Netzauslastung und von zahlreichen anderen Faktoren ab. Diese Variabilität ist, so die Autoren, biologisch besonders relevant – weil lebende Organismen sich an ein hochvariables Signal nicht adaptieren können.

Der biophysikalische Mechanismus: IFO-VGIC

Die Studie stellt die messtechnischen Befunde in den Kontext des IFO-VGIC-Mechanismus (Ion Forced Oscillation and Voltage-Gated Ion Channel), den Panagopoulos und Kollegen seit den 2000er-Jahren entwickelt haben.

Voltage-Gated Ion Channels (VGICs) als Biosensoren

Spannungsgesteuerte Ionenkanäle (VGICs) sind in den Membranen aller Zellen aller lebenden Organismen abundante Strukturen. Sie öffnen und schliessen sich als Reaktion auf Spannungsänderungen an der Zellmembran und regulieren so den Ionenfluss – und damit fundamentale zelluläre Prozesse. VGICs reagieren nicht auf die normale statische Membranspannung (~100 mV), sondern nur auf Spannungsänderungen im Niedrigfrequenzbereich von 30–100 mV in der Membranspannung.

Was das für HF-Felder bedeutet

Eine unveränderliche, nicht-modulierte HF-Trägerwelle wechselt ihre Amplitude so schnell (Milliarden Male pro Sekunde), dass die Nettokraft auf die Voltage-Sensoren der VGICs – über die Zeit gemittelt – null ist. Daher können reine HF-Trägerwellen nach dem IFO-VGIC-Mechanismus keine anderen biologischen Effekte als Erwärmung erzeugen. Das stimmt überein mit der experimentellen Beobachtung, dass Versuche, biologische Effekte mit nicht-modulierten, nicht-gepulsten HF-Signalen zu erzeugen, systematisch ohne Erfolg blieben.

ELF-gepulste oder amplitudenmodulierte HF-Signale hingegen erzeugen eine effektive Nettokraft auf die Voltage-Sensoren der VGICs – weil die niederfrequenten Amplitudenschwankungen langsam genug sind, um eine gerichtete Oszillation der Ionen in den Bindungsstellen der VGICs zu erzwingen. Das führt zu einer erzwungenen Kanalöffnung, die Ionenkonzentrations-Verschiebungen und zelluläre Kaskaden auslöst – ohne jede Erwärmung des Gewebes.

Experimentelle Belege für die ELF-Hypothese

Die Autoren verweisen auf eine Reihe kontrollierter Experimente, die diesen Mechanismus stützen:

• Frei et al. (1988): Ein mit 500 Hz gepulstes 2,8-GHz-Signal erhöhte die Herzfrequenz von Ratten signifikant; das entsprechende nicht-gepulste Signal bei gleicher Leistung tat das nicht.
• Huber et al. (2002): Expostion gegenüber 900-MHz-Signal, ELF-pulsmoduliert, induzierte Veränderungen im menschlichen EEG; nicht-gepulstes Signal war wirkungslos.
• Franzellitti et al. (2010): Gepulstes 1,8-GHz-Signal verursachte DNA-Schäden in menschlichen Trophoblastzellen; nicht-gepulstes Signal der gleichen Expositionsdauer blieb ohne Wirkung.
• Bawin & Adey (1976): Die ELF-Signale, die zuvor zur Modulation eines HF-Signals verwendet worden waren, induzierten allein (ohne HF-Trägerwelle) Veränderungen der Ca²⁺-Konzentration in Gehirnzellen; die HF-Trägerwelle allein war wirkungslos.

Stellenwert der Studie

Was die Studie leistet

Die Studie ist primär eine Messdokumentation: Sie zeigt messtechnisch, mit einem reproduzierbaren Verfahren und gut beschriebenem Messaufbau, dass reale Wi-Fi-, 4G- und 5G-Signale ELF-Pulsationsanteile enthalten – und zwar in einer Weise, die mit konventionellen HF-Messgeräten im Frequenzbereich nicht erfasst wird.

Das ist aus wissenschaftlicher Sicht eine wichtige methodische Klärung: Wenn in Expositionsstudien oder bei Feldmessungen ausschliesslich der mittlere HF-Leistungspegel gemessen wird, bleibt die biologisch möglicherweise relevantere ELF-Pulsationsstruktur des Signals systematisch unberücksichtigt.

Was die Studie nicht leistet

Die Studie ist kein Beweis für eine Kausalität zwischen der beschriebenen ELF-Pulsation und bestimmten gesundheitlichen Wirkungen beim Menschen. Der IFO-VGIC-Mechanismus ist ein Erklärungsmodell; die biologischen und gesundheitlichen Auswirkungen der ELF-Pulsationen in realen WC-Signalen erfordern weitere kontrollierte experimentelle und epidemiologische Studien. Die Autoren selbst betonen, dass mehr Studien benötigt werden, die die biologischen Effekte ELF-modulierter HF-Felder mit denen entsprechender reiner ELF-Felder vergleichen.

Offene Forschungsfragen: Was genau in der Signalcharakteristik wirkt?

Die Studie von Panagopoulos et al. ist – und das ist ausdrücklich positiv gemeint – ein erster Schritt in die richtige Richtung. Sie dokumentiert messtechnisch, dass ELF-Pulsationen vorhanden sind und beschreibt deren Struktur. Sie beantwortet jedoch noch nicht die entscheidende Folgefrage: Was genau im Pulsationscharakter eines Signals ist biologisch ausschlaggebend?

Denkbar sind verschiedene Hypothesen, die weiter untersucht werden müssten:

• Ist es die blosse Dynamik (strak veränderliche vs. kontinuierliche Amplitude), die athermische Effekte erzeugt – unabhängig von der konkreten Signalformform?
• Spielen bestimmte niederfrequente Muster eine privilegierte Rolle – etwa weil sie mit biologischen Eigenfrequenzen interferieren?
• Ist die Flankensteilheit von Amplitudenänderungen entscheidend – also nicht die Frequenz der Pulse, sondern wie schnell die Signalstärke zu- und abnimmt - quasie der Umstand das vor allem die Gegenreaktion auf Änderungen entscheidend sind (Maxwell-Gleichungen, evtl. Quanteneffekte mit Ionen in biologischen Strukturen)?

Diese Fragen können mit dem derzeit dominierenden Dosismass – dem SAR (Specific Absorption Rate) – grundsätzlich nicht beantwortet werden. Der SAR misst den Energieeintrag pro Zeiteinheit ins Gewebe und ist für die Bewertung von Erwärmungseffekten das geeignete Mass. Auch die Grenzwerte der ICNIRP sind davon abgeleitet. Für athermische Effekte hingegen ist er ungeeignet: Er mittelt über die Zeit und filtert damit genau jene Modulationsinformation heraus, die biologisch relevant sein könnte. Unterschiedlich modulierte Signale mit identischem SAR werden gleichbehandelt – obwohl sie, wie Prof. Hugo Rüdiger (Universität Wien) gestützt auf die REFLEX-Studien bereits vor ca. 20 Jahren bemerkte, untschiedliche Wirkungen zeigen (Rüdiger: UMTS-modulierte Signal zeigen bei einem zehnfach tieferen SAR dieselbe genotoxische Wirkung wie das GSM-Signal).

Die Forschung zu athermischen Effekten hat dieses Dilemma bisher kaum systematisch adressiert: Die meisten Studien verwenden SAR als Kontrollgrösse, was einen Vergleich zwischen unterschiedlichen Modulationsformen methodisch erschwert und zum Teil verunmöglicht. Um die gesundheitliche Relevanz athermischer Effekte zu erforschen, braucht es zunächst ein taugliches Dosismass, das auch die Signalcharakteristik berücksichtigt – und danach systematische Studien, die dieses Mass variieren.

Konsequenzen für Expositionsmessung und Grenzwerte

Die Studie endet mit einer klaren Forderung an die Wissenschaftsgemeinschaft und die Gesundheitsbehörden: Sie sollten aufhören, Funk-Emissionen als reine HF-Signale mit ausschliesslich thermischen Wirkungen zu behandeln. Stattdessen sollten:

• Die ELF-Komponenten gemessen und in die Expositionscharakterisierung einbezogen werden
• Grenzwerte so überarbeitet werden, dass sie nicht-thermische biologische Effekte berücksichtigen, die bei HF-Leistungsdichten weit unterhalb der Erwärmungsschwelle auftreten können
• Neue Messmethoden entwickelt werden, die die ELF-Komponenten von Funksignalen mit geeigneten Messmitteln standardisiert erfassen

Konsequenz für die Grenzwertregelung in der Schweiz: Die NIS-Verordnung (NISV) regelt die Anlagegrenzwerte für Basisstationen auf Basis gemittelter Werte. Für die adaptiven Antennen, welche die Exposition noch dynamischer gestalten, wurden gar Korrekturfaktoren eingeführt, welche deutlich höhere Spitzenwerte erlauben, begründet damit, dass diese Antennen nicht permanent in die selbe Richtung senden. Eine Expositionscharakterisierung, die die ELF-Struktur berücksichtigt, würde das bestehende Bewertungssystem grundlegend verändern – und ist methodisch bisher nicht standardisiert. Ob und wie die NISV in dieser Hinsicht weiterzuentwickeln ist, dürfte in den kommenden Jahren eine zunehmend wichtige politische Frage werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass das Umweltschutzgesetz (USG) eine Emissionsbeschränkung aus vorsorglicher Sicht vorschreibt.

Einordnung und Vorbehalt

Die Studie stammt von einer Forschergruppe, die seit Jahren zu EMF-Bioeffekten publiziert und einen klaren Standpunkt vertritt. Das ist kein Grund, die Ergebnisse anzuzweifeln – der Messaufbau ist klar beschrieben, die Befunde (ELF-Pulsationen in Funksignalen) sind physikalisch plausibel und durch viele ältere, z.T. auch umstrittene Studien (nicht alle davon sind umstritten) bestätigt. Wer sich mit dem Thema auseinandersetzt, sollte die Studie jedoch im Kontext der laufenden wissenschaftlichen Diskussion lesen: Foster et al. (2025) vertreten in Health Physics die Gegenposition, dass die Modulation von 4G- und 5G-Signalen biologisch irrelevant sei («rauschähnlich» und ohne biologische Bedeutung). Foster et al. können real beobachtete athermische Effekte jedoch nicht anderweitig schlüssig begründen. Die mikrothermische Theorie als Alternative kann nicht wirklich überzeugen. Ich persönlich schliesse eine Wirkung von viel schnelleren Amplitudenänderungen (hervorgerufen durch die Kombination von QAM und OFDMA, da sind wir dann beim sehr dynamischen Rauschen von Foster et al.) als nur welche im ELF-Bereich nicht aus. Die Kontroverse wird wissenschaftlich zu klären sein.

Unabhängig davon, wie diese Diskussion endet, liefert die Studie einen methodisch sehr wertvollen Beitrag: die Sichtbarmachung der ELF-Pulsstruktur moderner Funksignale und ein Messverfahren (das ist zwar auch nicht neu, Zero-Span wenden wir zur Beurteilung von Signalen schon lange an, haben wir es aber nie in dieser Konsequenz dokumentiert), das für die Forschung und die messtechnische Praxis verwendet werden kann.