DETERMINAREA EXPERIMENTALĂ A NIVELELOR DE CÂMP ELECTROMAGNETIC AMBIENTAL DATORAT EMISIILOR ECHIPAMENTELOR DE RADIOCOMUNICAȚII [308074]

[anonimizat], TELECOMUNICAȚII ȘI TEHNOLOGIA INFORMAȚIEI

DETERMINAREA EXPERIMENTALĂ A NIVELELOR DE CÂMP ELECTROMAGNETIC AMBIENTAL DATORAT EMISIILOR ECHIPAMENTELOR DE RADIOCOMUNICAȚII

Masterand: [anonimizat]-Florin Neguț

Prof. Coordonator: Tudor Palade

Cuprins

Introducere

Capitolul 1. Aspecte generale

1.1 Instrumente de măsură de bandă îngustă; Analizor spectral

1.2 Antene de banda îngustă (omnidirecționale)

Capitolul 2. Metodologie și standarde

2.1 Standardul IEEE pentru personalul militar expus la câmpul EM în intervalul 0-300GHz

2.2 Metodologie de măsurare a C.E.M.

2.3 Standard de bază pentru măsurarea in situ a intensității câmpului electromagnetic legată de expunerea omului în vecinătatea stațiilor de bază

2.4 [anonimizat] 3. Determinarea radiației ambientale

3.1 Aparatură folosită

3.2 Simulare folosind softul Empire XPU

3.3 Determinare experimentală

Capitolul 4. Concluzii

Bibliografie

Anexe

Introducere

Suntem permanent expuși la câmpuri electromagnetice (EMF) [anonimizat]. [anonimizat], [anonimizat], în special la locul de muncă.

Printre numeroasele dispozitive sau activități susceptibile de a [anonimizat], dispozitive medicale ([anonimizat]), [anonimizat], echipamente de securitate etc.

[anonimizat], [anonimizat], a [anonimizat]. [anonimizat] 1970, studiile au arătat creșteri mici în leucemie sau cancer la creier în grupuri de persoane care trăiesc sau lucrează în câmpuri magnetice de mare intensitate extrem de joasă. [anonimizat], sistemul nervos poate fi afectat. [anonimizat], vertij, greață sau un gust metalic în gură. [anonimizat].

Undele electromagnetice sunt unde transversale care au componentă magnetică și o [anonimizat]. Din punct de vedere al caracteristicilor ondulatorii spectrul radiațiilor electromagnetice se întinde de la undele radio lungi caracterizate prin frecvențe mici și lungimi de undă mari (km) [anonimizat].

Consecințele de sănătate ale supraexpunerii pot fi diferite în funcție de intensitatea și apropierea de surse. Simptomele efectelor acute sunt bine definite. În domeniul de frecvențe înalte (de ex. Radiodifuziune, radare) [anonimizat] ([anonimizat]), curenții induși pot produce efecte asupra funcției sistemului nervos central sau periferic , iar persoanele expuse pot avea, de asemenea, vertij, greață, sentimente de gust metalic sau magnetofosfene (flash-uri în ochi). În cazuri foarte rare, efecte indirecte dramatice asupra siguranței trebuie să se desfășoare și atunci când magneții puternici atrag un obiect feromagnetic și o prăbușesc într-o persoană care este plasată neintenționat între magnet și obiectul metalic. Principiile principale ale protecției lucrătorilor expuși la CEM au fost deja reglementați la nivelul UE în 1989 prin Directiva (89/391 / CEE) privind siguranța și sănătatea în muncă la nivelul UE, iar în 2004 prin cerințele minime privind dispozițiile specifice și limitele expunerii adoptarea Directivei 2004/40 / CE a Parlamentului European și a Consiliului. Dar această directivă nu a fost transpusă de marea majoritate a statelor membre și este acum înlocuită cu Directiva 2013/35 / UE privind cerințele minime de securitate și sănătate referitoare la expunerea lucrătorilor la riscurile generate de agenții fizici (câmpuri electromagnetice).

În spectrul radiațiilor electromagnetice, numai radiațiile x și Γ îndeplinesc condiția ca lungimea de undă să fie mai mică de 100 nm, deci numai acestea pot produce ionizări ale principalilor atomi din componența materiei vii. De aceea, radiațiile x și γ se numesc radiații ionizante.

Radiațiile cu lungimea de undă mai mare de 100 nm, începând cu UV (radiații ultraviolete) cele cu (100-190 nm) și mergând spre undele radio lungi sunt radiații non-ionizante. Radiațiile non-ionizante se întind de la spectrul vizibil până la cele de foarte joasă frecvență (ELF- Extremely Low Frequency), undele produse de stațiile de bază ale telefoniei mobile sunt radiații non-ionizante.

Principalele surse de câmpuri electromagnetice de radiofrecvență sunt antenele care emit programele radio și de televiziune, antenele de telefonie mobilă, antenele de comunicații (armată, trafic aerian, poliție, pompieri sau de serviciile de urgență), aparatele de telefonie mobilă, instalațiile de supraveghere a circulației, cuptoarele cu microunde, antenele telefoanelor fixe fără fir, sistemele de securitate și multe altele. Monitorul calculatorului de tip CRT este o sursă de radiații de unde electromagnetice provenite de la tubul catodic, iar cele mai periculoase sunt radiațiile cu frecvența extrem de joasă. Celulele expuse îndelung la acest tip de radiații suferă disfuncții și în plus pot apărea dereglări de metabolism.

Câmpul poate fi împărțit în două componente principale: componenta reactivă și cea radiativă.

Componenta reactivă se referă la energia înmagazinată în regiunea din apropierea sursei și este responsabilă de efectele asupra omului. Această regiune se găsește în jurul sursei, până la o distanță de aproximativ 1/6m~2m și se mai numește și regiunea câmpului apropiat. Măsurătorile în câmp apropiat sunt dificile, deoarece chiar introducerea sondei pentru măsurare poate modifica substanțial câmpul.

Componenta radiativă se găsește la distanțe mai mari de o lungime de undă, această regiune numindu-se și regiune a câmpului îndepărtat, în care unda electromagnetică poate fi descrisă ca o undă plană, raportul dintre intensitatea câmpului electric și cea a câmpului magnetic fiind constant. Această caracteristică este importantă, deoarece face suficientă măsurarea unei singure componente a câmpului, cea electrică sau cea magnetică. Între cele două regiuni mai există o zonă de tranziție, în care predomină componenta radiativă.

Pentru evaluarea expunerii la frecvențe mai mici de 100 kHz se recomandă utilizarea intensității câmpului electric din țesuturi, deoarece această mărime fizică se corelează cu efectele biologice și este la rândul ei corelată cu densitatea de curent.

Pentru frecvențe mai mari se utilizează rata de absorbție specifică a energiei SAR (Specific Absorbtion Rate) care se corelează cu pătratul intensității câmpului electric din țesut.

Rata de absorbție specifică (SAR) este o măsură a ritmului în care energia este absorbită de organism atunci când este expus la o frecvență radio (RF) a câmpului electromagnetic.

Fiecare telefon GSM are un emițător și un receptor radio, în scopul de a funcționa în rețeaua GSM. Acesta este construit în așa fel încât atunci când este folosit lângă ureche și când este purtat pe curea, nu va depăși limitele de expunere la energia de radiofrecvență decise de către autorități.

SAR este exprimată în unități de wați pe kilogram (W/kg). Nivelul maxim SAR pentru un telefon mobil utilizat lângă cap sau corp, în conformitate cu ghidurile internaționale ICNIRP (Europa) este 2W/kg pe gram de țesut, respectiv FCC/IC (SUA și Canada) este de 1.6W/kg pe 1 gram de țesut.

Telefoanele mobile sunt testate pentru a observa dacă sunt conforme cu limitele SAR la cel mai înalt nivel de putere atestat în condiții de laborator.

Pentru reglementarea utilizării câmpului electromagnetic, sub aspectul efectelor pe care acesta le are asupra corpului uman, a fost enunțat principiul PRECAUȚIEI înscris în Tratatul Uniunii Europene (Art. 130 R al Tratatului de la Maastricht – 7 feb. 1992), care stipulează că atunci când există elemente științifice suficiente, în absența unor certitudini sau probe absolute, ținând cont de cunoștințele științifice și tehnice ale momentului, autoritățile trebuie sa protejeze, înainte de toate, cetățenii, contra riscului si prejudiciilor cauzate de expunerea la CEM, și nu trebuie întârziată luarea de măsuri care să vizeze prevenirea unui risc de afectare gravă și ireversibilă asupra mediului.

Se vor lua următoarele măsuri:

– limitarea expunerii publicului la câmpurile electromagnetice de (0 – 300) GHz, asigurând un „nivel ridicat de protecție a sănătății contra expunerii la câmpuri electromagnetice”.

– este imperativ a proteja publicul contra efectelor nocive adeverite pentru sănătate, care pot surveni în urma expunerii la câmpuri electromagnetice;

– câmpurile electromagnetice ar trebui să ofere la toți cetățenii un nivel ridicat de protecție;

– organisme de normalizare: CENELEC (Comitetul European de Standardizare în Electrotehnică) și CEN (Comitetul European de Standardizare); statele membre au, conform tratatului, posibilitatea de a prevedea un nivel de protecție superior celui prevăzut prin prezenta recomandare;

– comisia încurajează cercetările asupra efectelor la scurt și lung termen de expunere câmpurilor electromagnetice la toate frecvențele.

Efectele CEM asupra corpului uman:

– termice: apar datorită conductibilității electrice a majorității țesuturilor biologice.

Câmpurile electrice induse în organism generează curenți electrici ai căror energie, prin disipare, determină creșterea temperaturii. Deoarece multe reacții biochimice sunt puternic dependente de temperatură, este plauzibil ca modificarea acesteia să ducă la efecte biologice. Se consideră că atâta timp cât limitele recomandate de ICNIRP nu sunt depășite, apariția unor efecte biologice datorate efectelor termice este improbabilă.

– netermice: pot apărea ca urmare a mai multor interacțiuni dintre câmpul electric și diferite componente ale țesuturilor biologice, de exemplu modificări în conformația proteinelor (Bohr, 2000) sau efecte asupra legării unor mediatori de receptori celulari – Ca2+ de exemplu (Chiabrera et al, 2000), procese care la rândul lor declanșează o cascadă de evenimente intra și intercelulare.

În privința studiilor epidemiologice se pot spune următoarele:

– Radiația de RF poate duce la efecte termice cu efecte negative numai dacă limitele propuse de ICNIRP sunt depășite.

– Câmpurile în pulsuri pot avea efecte auditive care însă nu determină efecte pe termen lung asupra stării de sănătate.

– Câmpurile de RF la care este posibil să fie expusă populația nu pot cauza cataractă oculară.

– Există puține date epidemiologice despre fertilitatea femeilor expuse la radiații, iar rezultatele sunt incerte (Higier și Baraska, 1967; Larsen et al, 1991). Probabil câmpurile nu induc avort spontan la femeile expuse în timpul sarcinii (Larsen et al, 1991; Taskinen et al, 1990) și nici creșterea malformațiilor congenitale (Kallen et al, 1982; Kurppa et al, 1982; Taskinen et al, 1990). date care să susțină convingător ipoteza conform căreia există un risc crescut de incidență a tumorilor cerebrale, a leucemiei sau a altor cancere în corelație cu folosirea telefoanelor mobile. Aceste studii nu se pot pronunța, însă, în privința riscului folosirii pe termen lung a telefoanelor mobile și a expunerii zilnice sau cumulative la nivele înalte de radiație sau a apariției unor tipuri rare de tumori.

În contextul existenței acestei incertitudini științifice privind efectele expunerii la câmpuri electromagnetice, se recomandă adoptarea principiului de precauție prin implementarea unor măsuri administrative, de exemplu, amplasarea antenelor de telefonie mobilă la distanță de zonele în care se desfășoară activități cu copii sau persoane bolnave, interzicerea utilizării telefoanelor mobile de către copii cu vârsta mai mică de 16 ani, informarea și formarea populației, în speță urmărirea stării de sănătate, mai ales de către persoanele cu risc de expunere la surse (utilizatori de perne electrice, procedee fizio-terapeutice, etc.) și nu în ultimul rând susținere din partea factorilor de decizie privind dezvoltarea unei logistici adecvate de monitorizare a câmpurilor și a efectelor.

Capitolul 1

Spectrul radio este o resursă limitată. Aranjarea frecvenței de transmisie devine necesară, deoarece interferențele s-au produs întotdeauna dacă transmisiile au avut loc în același timp, în aceeași zonă, cu aceeași frecvență. Acesta este motivul pentru care majoritatea țărilor instituie reglementări stricte de radio pentru aplicarea spectrului de frecvențe radio.

Metodele de comunicație radio sunt clasificate în Acces Multiple Access Division (FDMA), Acces Multiple Access Time Division (TDMA) și Acces Multiple Access Code (CDMA). FDMA este metoda convențională de comunicare care este utilizată pe scară largă pentru banda de frecvență sub 1 GHz. Din ce în ce mai multe tipuri de module radio de înaltă frecvență și de radio cu un singur chip pot fi găsite cu ușurință pe piață, ceea ce face mult mai ușor selecția componentelor pentru aplicații diferite.

Banda de frecvență de peste 1GHz, cum ar fi LAN-ul wireless, banda C utilizată pentru difuzarea prin satelit și banda KU, este bine adaptată pentru comunicațiile fixe. În timp ce banda de frecvență sub 1GHz este potrivită pentru comunicațiile mobile. După cum se știe, undele radio de înaltă frecvență au aceeași caracteristică ca lumina, banda de frecvențe de peste 1GHz are o caracteristică de transmisie direcțională mai puternică. În mod normal, banda de frecvențe de peste 1GHz este utilizată pentru comunicații de date fixe de mare viteză, în timp ce sub 1GHz este pentru comunicații mobile cu viteză mică sau medie.

În Europa, 434MHz a fost aprobat în banda de frecvențe a aplicațiilor ISM timp de decenii, iar banda de 868MHz a fost aprobată și în ultimii ani. Din ce în ce mai multe module radio și cip radio pentru aceste benzi de frecvență au fost furnizate de diverși producători. Dintre acestea, IC-urile integrate cu circuite de emisie-recepție și sintetizatoare PLL și cu tehnologii de conversie directă pe bază de modulație / demodulare cu cvadratură devin din ce în ce mai populare.

Fără licență radio, nu este permisă transmiterea puterii de ieșire ridicată. Deși fiecare țară are o reglementare proprie, în general 10mW este limita maximă de putere. În această limită, intervalul de transmisie solicitat este întotdeauna legat de costul produsului și de aplicație, dar intervalul va deveni punctul cheie dacă se adoptă un radio IC cu un singur chip sau un modul radio discret.

O antenă eficientă a transmițătorului și a receptorului este un factor important al domeniului de transmisie. Dar, pe baza rezultatului nostru de testare, se recomandă utilizarea unui dispozitiv radio cu o singură chip pentru aplicația cu costuri reduse, cu o rază de acțiune mai mică de 100 de metri. Modulul radio este recomandat pentru aplicațiile care solicită o distanță mai mare de 100 de metri.

Gama de transmisie a benzii înguste și a dispozitivului cu bandă largă este destul de diferită. Sensibilitatea receptorului pentru un radio IC cip este -100dBm, în timp ce un modul radio bun are sensibilitate cu -120dBm. Diferența este de 20dB. Această diferență de 20dB a sensibilității receptorului este egală cu diferența totală a transmițătorului de 1/100. Convertit la puterea de transmisie, diferența este la fel ca 100 uW și 10mW. Motivul acestei diferențe este că este dificil pentru un singur IC radio cip constituit numai de semiconductor să se limiteze lățimea de bandă a receptorului și IF (Intermediate Frequency) amplifică stadiul amplifică semnalul în bandă largă, cum ar fi amplificatorul video. În plus, pentru a face puritatea purtătoarelor de transmițător VCO a unei singure IC radio cip-uri este mai dificilă decât componentele discrete VCO.

Figura 1 prezintă spectrul de transmisie a modulului radio de bandă îngustă în frecvența de 434 MHz cu interval de 2MHz. Figura 2 prezintă spectrul de frecvență al modulului radio IC cu bandă largă. După cum puteți vedea că un cip radio IC prezintă o puritate mai slabă a purtătoarelor, prin urmare, numărul de dispozitive care pot funcționa în același timp este limitat. Receptorul discret (modulul radio) are un filtru SAW care blochează undele radio nedorite din bandă la amplificatorul de frecvență înaltă pentru a evita interferențele, un filtru de cristal monolit (CMF) cu selectivitate ascuțită pentru amplificatorul IF de prima etapă și un filtru ceramic la amplificatorul IF de a doua etapă pentru a face selectivitatea la 7.5kHz.

Deoarece lățimea de bandă a receptorului este îngustă, este dificilă comunicarea de date de mare viteză. În general, viteza de date este limitată la mai puțin de 9600 bps, iar cererea de stabilitate a frecvenței este mai multe PPM, care este cam la fel ca TCXO. Desigur, ca standard de frecvență, compensarea temperaturii este necesară pentru circuitul de oscilație a cristalului. Modulul radio cu bandă îngustă este alcătuit din aceste componente discrete, astfel costul este mai mare, iar dimensiunea este mai mare decât radioul cu bandă unică cu bandă largă IC. Acesta este dezavantajul.

Meritul comunicării în bandă îngustă este realizarea unei comunicări stabile pe distanțe lungi. În afară de aceasta, puritatea purtătoare a spectrului de transmisie este foarte bună, prin urmare, este disponibilă pentru gestionarea unei operații a mai multor dispozitive radio în aceeași bandă de frecvență în același timp. Cu alte cuvinte, aceasta conduce la o eficiență ridicată a utilizării undelor radio în aceeași bandă de frecvențe. Figura 3 prezintă spectrul de transmisie al benzii înguste, iar figura 4 prezintă selectivitatea receptorului caracteristică benzii înguste, care sunt măsurate la o distanță de 250kHz. După cum se arată în aceste figuri, nivelul de zgomot la 50kHz față de nivelul purtătorului fundamental este cu 80dB mai jos decât purtătorul, astfel încât este posibilă realizarea celeilalte comunicații radio în bandă. Comunicarea cu bandă îngustă este optimă în locul în care sunt utilizate multe echipamente de control radio, cum ar fi un șantier de construcții sau o instalație industrială.

Întrucât există repetor de post de radio armat, stație de bază GSM și TETRA care trimit în Europa valuri radio cu putere mare, este important să se respingă interferențele atunci când se utilizează echipamente cu putere redusă. De asemenea, se consideră că emisia de la alte dispozitive radio care deschid linia în aceeași bandă cauzează interferențe. Figura 5 prezintă caracteristica interferenței receptorului caracteristică benzii înguste și Figura 6 arată cea a benzii largi. Nivelul de eroare când semnalul de bruiaj, care este departe de transportator de 50 kHz, este aplicat receptorului în comunicare. Chiar dacă semnalul de bruiaj este de 50dB mai mare decât nivelul receptorului, eroarea nu apare cu receptorul de bandă îngustă, dar apare o eroare la receptorul de bandă largă prin aplicarea unui semnal de bruiaj ridicat de până la 5dB.

Radioul IC cu un singur cip este recomandat pentru sistemul de intrare fără chei care funcționează în poziția de blocare / deconectare a unei uși de mașină sau a unei părți radio a cititorului de coduri de bare care are funcția de retransmisie atunci când apare o eroare de date. Comunicarea în bandă îngustă este necesară în principal pentru utilizarea industrială, cum ar fi sistemul de telecontrol al echipamentelor de construcție necesare în comunicarea în timp real sau instalația industrială unde este necesară o comunicare stabilă în construcția pereților de beton.

1.1 Instrumente de măsură de bandă îngustă; Analizor spectral

La nivelul cel mai de bază, analizorul spectral poate fi descris ca un voltmetru de frecvență selectiv, care răspunde la vârf, calibrat pentru a afișa valoarea efectivă a unui val sinusoidal. Este important de înțeles că analizorul spectral nu este un contor de energie, chiar dacă poate fi utilizat pentru a afișa direct puterea. Atâta timp cât știm o valoare a unui val sinusoidal (de exemplu, vârf sau medie) și cunoaștem rezistența prin care măsuram această valoare, putem calibra voltmetrul nostru pentru a indica puterea. Odată cu apariția tehnologiei digitale, analizoarelor moderne de spectru li s-au dat mai multe capabilități.

Teoria lui Fourier ne spune că orice fenomen electric de domeniu temporal este alcătuit dintr-unul sau mai multe valuri sinusoidale cu frecvență, amplitudine și fază corespunzătoare. Cu alte cuvinte, putem transforma un semnal de domeniu de timp în echivalentul său de domeniu de frecvență. Măsurătorile în domeniul frecvenței ne indică cantitatea de energie prezentă la fiecare frecvență specifică. Cu o filtrare adecvată, o formă de undă cum ar fi în Figura 7 poate fi descompusă în valuri sinusoidale separate sau componente spectrale, pe care le putem apoi evalua independent. Fiecare undă sinusoidală este caracterizată de amplitudinea și faza sa. Dacă semnalul pe care dorim să îl analizăm este periodic, ca în cazul nostru aici, Fourier spune că undele sinusoidale constitutive sunt separate în domeniul frecvenței cu 1 / T, unde T este perioada semnalului.

Unele măsurători necesită păstrarea informațiilor complete despre semnal – frecvență, amplitudine și fază. Acest tip de analiză a semnalului se numește analiză vectorială a semnalului. Analizoarele de spectru moderne sunt capabile să realizeze o mare varietate de măsurători ale semnalelor vectoriale. Cu toate acestea, un alt grup mare de măsurători se poate face fără a cunoaște relațiile de fază dintre componentele sinusoidale. Acest tip de analiză a semnalului se numește analiză spectrală.

Teoretic, pentru a face transformarea din domeniul timpului în domeniul frecvenței, semnalul trebuie evaluat în orice moment, adică peste ± infinit. Cu toate acestea, în practică, folosim întotdeauna o perioadă de timp finită la efectuarea măsurătorilor. Transformările Fourier pot fi de asemenea făcute din frecvență în domeniul timpului. Acest caz necesită, de asemenea, teoretic, evaluarea tuturor componentelor spectrale de la frecvențe la ± infinit. În realitate, efectuarea măsurărilor într-o lățime de bandă finită care captează cea mai mare parte a energiei semnalului produce rezultate acceptabile. Atunci când se efectuează o transformare Fourier pe date de domeniu de frecvență, faza componentelor individuale este într-adevăr critică. De exemplu, o undă pătrată transformată în domeniul de frecvență și din nou înapoi ar putea deveni un semnal tip fierăstrău dacă faza nu ar fi fost păstrată.

Deci, ce este un spectru în contextul acestei discuții? Un spectru este o colecție de undă sinusoidală care, combinată în mod corespunzător, produce semnalul de domeniu temporal examinat. Figura 7 prezintă forma de undă a unui semnal complex. Să presupunem că speram să vedem un val sinusoidal. Deși forma de undă ne arată cu siguranță că semnalul nu este o sinusoidă pură, nu ne dă o indicație definitivă a motivului. Figura 8 prezintă semnalul complex în ambele domenii de timp și de frecvență. Afișajul pentru frecvența de frecvență afișează amplitudinea față de frecvența fiecărui val sinusoidal din spectru. După cum se arată, spectrul în acest caz cuprinde doar două valuri sinusoidale. Acum știm de ce forma de undă originală nu era un val sinusoidal pur. Acesta conține un al doilea val sinusoidal, al doilea armonic în acest caz. Acest lucru înseamnă că nu este nevoie a efectua măsurători în domeniul temporal? Deloc. Domeniul de timp este mai bun pentru mai multe măsurători, iar unele pot fi făcute numai în domeniul timpului. De exemplu, măsurătorile în domeniul timpului pur includ timpii de creștere și de cădere a pulsului și depășirea.

Domeniul de frecvență are, de asemenea, puterile sale de măsurare. Am văzut deja în Figurile 7 și 8 că domeniul de frecvență este mai bun pentru determinarea conținutului armonic al unui semnal. Persoanele implicate în comunicațiile fără fir sunt extrem de interesate de emisiile excluse și de cele improprii. De exemplu, sistemele radio celulare trebuie să fie verificate pentru armonici ale semnalului purtător care ar putea interfera cu alte sisteme care funcționează la aceleași frecvențe ca armonicile. Inginerii și tehnicienii sunt, de asemenea, foarte preocupați de distorsionarea mesajului modulat pe un transportator. Intermodulațiile de ordinul trei (două tonuri ale unui semnal complex care se modulează reciproc) pot fi deosebit de problematice, deoarece componentele de distorsiune pot intra în banda de interes și astfel nu vor fi filtrate.

Monitorizarea spectrului este o altă activitate importantă de măsurare a domeniului frecvenței. Agențiile guvernamentale de reglementare alocă diferite frecvențe diferitelor servicii radio, cum ar fi televiziunea și radioul difuzat, sistemele de telefonie mobilă, poliția și comunicațiile de urgență și o serie de alte aplicații. Este esențial ca fiecare dintre aceste servicii să funcționeze la frecvența atribuită și să rămână în lățimea de bandă a canalului alocată. Transmițătorii și alte radiatoare intenționate pot fi adesea obligați să funcționeze la frecvențe adiacente apropiate. O măsură cheie de performanță pentru amplificatoarele de putere și alte componente utilizate în aceste sisteme este cantitatea de energie semnal care se varsă în canalele adiacente și cauzează interferențe.

Interferența electromagnetică (EMI) este un termen aplicat emisiilor nedorite atât din radiatoare intenționate, cât și neintenționate. Aici, preocuparea este că aceste emisii nedorite, fie radiate sau dirijate (prin intermediul liniilor electrice sau a altor fire de interconectare), ar putea afecta funcționarea altor sisteme. Aproape orice persoană care proiectează sau fabrică produse electrice sau electronice trebuie să testeze nivelurile de emisie în raport cu frecvența, în conformitate cu reglementările stabilite de diverse agenții guvernamentale sau organisme industriale standard. Figurile 9 și 10 ilustrează unele dintre aceste măsurători.

Măsurătorile frecvente ale analizorului spectrului includ frecvența, puterea, modularea, distorsiunea și zgomotul. Înțelegerea conținutului spectral al unui semnal este importantă, mai ales în cazul sistemelor cu bandă limitată. Puterea transmisă este o altă măsură cheie. Prea puțină putere poate însemna că semnalul nu poate atinge destinația dorită. O prea mare putere poate scurge rapid bateriile, poate crea distorsiuni și poate cauza temperaturi de funcționare excesive.

Măsurarea calității modulației este importantă pentru a vă asigura că sistemul funcționează corect și că informațiile sunt transmise corect de sistem. Teste precum gradul de modulație, amplitudinea benzii laterale, calitatea modulației și lățimea de bandă ocupată sunt exemple de măsurători comune de modulație analogică. Măsurătorile de modulare digitale includ magnitudinea vectorului de eroare (EVM), dezechilibrul IQ, eroarea de fază versus timpul și o varietate de alte măsurători.

În comunicații, distorsiunea de măsurare este critică atât pentru receptor, cât și pentru transmițător. Distorsiunea armonică excesivă la ieșirea unui emițător poate interfera cu alte benzi de comunicare. Stadiile de pre-amplificare într-un receptor trebuie să nu conțină distorsiuni intermodulare pentru a împiedica interferența semnalului. Un exemplu este intermodularea transportatorilor de televiziune prin cablu în timp ce se deplasează pe trunchiul sistemului de distribuție și distorsionează alte canale pe același cablu. Măsurătorile obișnuite de distorsiune includ intermodularea, armonicile și emisiile parazite.

Zgomotul este adesea semnalul care se dorește a fi măsurat. Orice circuit sau dispozitiv activ va genera zgomot excesiv. Teste precum raportul semnal-zgomot (SNR) sunt importante pentru caracterizarea performanțelor unui dispozitiv și contribuția acestuia la performanța generală a sistemului.

În timp ce ne vom concentra pe analizorul de spectru superheterodină, există mai multe arhitecturi de analizoare de semnal. Un tip important non- superheterodină este analizorul Fourier, care digitizează semnalul domeniului de timp și apoi utilizează tehnici de procesare digitală a semnalului (DSP) pentru a efectua o transformare Fourier rapidă (FFT) și pentru a afișa semnalul în domeniul frecvenței. Un avantaj al abordării FFT este capacitatea sa de a caracteriza fenomenul din prima. Altul este faptul că faza și magnitudinea pot fi măsurate. Cu toate acestea, analizorii Fourier au unele limitări în raport cu analizorul de spectru superheterodină, în special în zonele de frecvență, sensibilitate și interval dinamic. Analizoarele Fourier sunt utilizate în mod obișnuit în aplicațiile de analiză a semnalului de bandă de bază până la 40 MHz.

Analizoarele de semnale ale vectorilor (VSA) digitizează, de asemenea, semnalul domeniului de timp ca și analizoarele Fourier, dar extinde capabilitățile la domeniul de frecvențe RF folosind convertoarele din fața digitizatorului. De exemplu, seria Agilent 89600 VSA oferă diferite modele disponibile până la 6 GHz. Acestea oferă măsurători rapide, de înaltă rezoluție, demodulare și analiză avansată în domeniul timpului. Acestea sunt utile în special pentru caracterizarea semnalelor complexe, cum ar fi semnalele de spargere, tranzitorie sau modulată utilizate în aplicațiile de comunicații, video, difuzare, sonar și ultrasunete.

Deși a fost definită analiza spectrului și analiza semnalului vector ca tipuri distincte, tehnologia digitală și procesarea digitală a semnalelor distrug acea distincție. Factorul critic este unde semnalul este digitizat. La început, când digitizatoarele au fost limitate la câteva zeci de kilohertzi, doar semnalul video (bandă de bază) a unui analizor de spectru a fost digitizat. Deoarece semnalul video nu conținea informații de fază, se puteau afișa numai date despre magnitudine. Dar chiar și această utilizare limitată a tehnologiei digitale a dat naștere unor progrese semnificative: afișarea fără pâlpâire a mișcărilor lente, marcatori de afișare, diferite tipuri de mediere și ieșiri de date la computere și imprimante.

Deoarece semnalele pe care oamenii trebuie să le analizeze devin din ce în ce mai complexe, cele mai recente generații de analizoare de spectru includ multe dintre capabilitățile de analiză a semnalelor vectoriale găsite anterior numai în analizoarele de semnale Fourier și vectoriale. Analizorii pot digitiza semnalul lângă intrarea instrumentului, după o amplificare sau după una sau mai multe etape de downconverter. În oricare dintre aceste cazuri, se păstrează faza relativă, precum și magnitudinea. Pe lângă avantajele menționate mai sus, pot fi efectuate măsurători vectoriale reale. Capabilitățile sunt apoi determinate de capacitatea de prelucrare a semnalului digital inerent în firmware-ul analizorului sau sunt disponibile ca software suplimentar care rulează fie pe plan intern, fie extern (software de analiză a semnalelor vectoriale) pe un computer conectat la analizor. Un exemplu de această capacitate este prezentat în Figura 11. Rețineți că punctele de simbol ale unui semnal QPSK (quadrature phase shift keying) sunt afișate ca clustere, nu ca puncte unice, indicând erori în modularea semnalului supus încercării.

Figura 12 este o diagramă bloc simplificată a unui analizor de spectru superheterodină. Heterodină înseamnă amestecare; Adică a traduce frecvența. Și super se referă la frecvențe super-audio sau frecvențe deasupra gamei audio. Referindu-ne la diagrama bloc din Figura 12, vedem că un semnal de intrare trece printr-un atenuator, apoi printr-un filtru trece-jos într-un mixer, unde se amestecă cu un semnal de la oscilatorul local (LO). Deoarece mixerul este un dispozitiv neliniar, ieșirea acestuia include nu numai cele două semnale originale, ci și armonicile acestora și sumele și diferențele dintre frecvențele originale și armonicile lor. Dacă oricare dintre semnalele mixte intră în bandă de trecere a filtrului de frecvență intermediară (IF), acesta este procesat în continuare (amplificat și poate comprimat la o scară logaritmică). Este în esență rectificată de detectorul de plicuri, digitalizată și afișată. Un generator de rampă creează mișcarea orizontală pe ecran, de la stânga la dreapta. Rampa ajustează, de asemenea, LO astfel încât schimbarea de frecvență să fie proporțională cu tensiunea de rampă.

Deoarece rezultatul unui analizor de spectru este o urmă X-Y pe un afișaj, să vedem ce informații obținem de la acesta. Afișajul este cartografiat pe o rețea (grilă) cu zece diviziuni orizontale majore și, în general, zece diviziuni verticale majore. Axa orizontală este calibrată liniar în frecvență care crește de la stânga la dreapta. Setarea frecvenței este un proces în două etape. Mai întâi se reglează frecvența de la linia centrală a barei cu ajutorul centralei de frecvență centrală. Apoi, ajustăm intervalul de frecvență între cele zece diviziuni cu ajutorul comenzii Frequency Span. Aceste controale sunt independente, deci dacă schimbăm frecvența centrală, nu schimbăm intervalul de frecvență. Alternativ, se pot seta frecvențele de pornire și oprire în loc de a seta frecvența centrală și intervalul de timp. În ambele cazuri, se poate determina frecvența absolută a oricărui semnal afișat și diferența de frecvență relativă dintre oricare două semnale.

Axa verticală este calibrată în amplitudine. Avem posibilitatea de a alege o scală liniară calibrată în volți sau o scală logaritmică calibrată în dB. Scara de log este folosită mult mai des decât scara liniară deoarece are o gamă mult mai largă de utilizare. Scara log permite ca semnalele să fie afișate simultan în amplitudine de 70 până la 100 dB (rapoarte de tensiune de la 3200 la 100000 și rapoarte de putere de la 10.000.000 la 10.000.000.000). Pe de altă parte, scara liniară este utilizabilă pentru semnale care nu diferă cu mai mult de 20 până la 30 dB (rapoarte de tensiune de la 10 la 32).

Analizorul de spectru R&S FSH-3 poate livra un număr mare de funcții astfel încât este util începând de la instalarea sau întreținerea unei stații de bază, până la aflarea defecțiunilor în cablurile de RF .

Caracteristici tehnice:

Gama de frecvență: 10KHz -3 GHz;

Rezoluția lărgimii de bandă: 1KHz – 1MHz;

Lărgimea de bandă video: 10Hz – 1MHz;

Zgomotul de fază SSB: < -100dBc (1Hz) la 100 KHz față de purtătoare;

Analizorul spectral poate fi utilizat pentru măsurători de pana la 3 GHz, 6 GHz si 18 GHz. Frecventele de 3 GHz si 6 GHz sunt disponibile cu sau fără generatorul intern de urmărire. Toate modelele sunt dotate cu un preamplificator reglabil, ceea ce permite măsurarea semnalelor foarte mici.

Măsurătorile de putere TDMA

Prin funcția TDMA POWER, analizorul efectuează măsurători de putere într-un interval de timp prin metodele TDMA. Toate setările necesare pentru standardele GSM si EDGE sunt prestabilite în memoria analizorului pentru a face aceste măsurători mai facile pentru utilizatori.

Măsurători ale puterii canalelor

Măsurarea puterii unui canal de emisie este determinata de analizator printr-o funcție specifică pentru standardele radio mobile digitale 3GPP WCDMA, cdmaOne si CDMA2000 1x.

Măsurători ale forței câmpului electromagnetic

La efectuarea acestor măsurători, analizorul ia în calcul caracteristicile tehnice antenei utilizate. Forța câmpului electromagnetic este afișată direct in dBµV/m. Daca este selectata unitatea de măsură W/m2, densitatea fluxului de putere este calculată și afișată. În plus, câștigul sau pierderea în funcție de frecvență a unui cablu sau amplificator poate fi corectată.

Măsurarea câmpului electromagnetic cu antena isotropică

Atunci când analizorul este utilizat cu antena isotropică, aparatul poate determina tăria câmpului rezultant, indiferent de direcția acestuia, în gama de frecvență 30MHz -3 GHz. Pentru măsurarea forței câmpului rezultant, antena are trei elemenți ortogonali. Analizorul activează succesiv cei trei elemenți ai antenei și calculează forța câmpului care rezulta. Procedura ia în considerare factorii antenei pentru fiecare element in parte, precum și pierderea în cablul conector.

Măsurători C/N

Analizorul are capacitatea de a măsura raportul C/N (purtătoare/zgomot) pentru determinarea raportului dintre puterea frecventei purtătoare și puterea zgomotului. Aparatul suportă trei moduri diferite pentru măsurarea puterii frecvenței purtătoare. În modul CW TX (continuous wave), se determină puterea purtătoarei nemodulate. În modul TX digital, se determină puterea canalului cu semnal modular digital (spre exemplu posturi de radio digitale). De asemenea, în modul TV analog, aparatul măsoară puterea maximă a purtătoarei în semnalele TV modulate în amplitudine.

Tabele de canale

Funcție de preferințe, aparatul poate fi acordat mai degrabă pe un număr de canale , decât introducând manual frecvența. În locul frecvenței, este afișat numărul canalului, fiind mult mai ușor de utilizat. În memoria aparatului sunt setate canalele TV pentru un anumit număr de țări.

Măsurători de putere direcțională

Senzorii de putere direcțională FSH-Z14 si FSH-Z44, care echipează analizorul, îl transformă pe acesta într-un măsurător complet al puterii direcționale cu o gamă de frecvență cuprinsă între 25MHz la 1 GHz, respectiv 200 MHz la 4 GHz. În aceste condiții, aparatul poate măsura în mod simultan puterea de ieșire, precum și acordul sistemului cu antena. Senzorii de putere măsoară puterea medie de până la 120 W, ceea ce elimină în mod normal necesitatea unor atenuatori suplimentari. Senzorii sunt compatibili cu standardele GSM/EDGE, 3GPP WCDMA, cdmaOne, CDMA2000 1X, DVB-T si DAB.

Măsurători pe cablu

Una dintre opțiunile analizorului permite determinarea rapidă și precisă, a oricărei defecțiuni în cablul de radiofrecvență.

Măsurători ale transmisiei scalare și reflexiei cu puntea VSWR

Generatorul de urmărire al analizorului determină caracteristicile de transmisie ale cablurilor, filtrelor, etc., cu un efort minim. Atunci când este echipat însă cu puntea VSWR, poate măsura și acordul cu antena. Puntea se înșurubează direct la intrarea de radiofrecvență și la ieșirea generatorului de urmărire.

Figura 13: Măsurarea RF folosind antena isotropică R&S®TSEMF-B2

Măsurarea transmisiei și reflexiei vectorilor

Comparativ cu măsurarea transmisiei scalare și reflexiei, opțiunea K2 a analizorului oferă o creștere semnificativă a preciziei măsurătorii și mai multe funcții de măsurare. Harta Smith permite afișarea simultană a fazei și magnitudinii pentru a face posibilă, de exemplu, analizarea acordului cu antena.

O linie definită de utilizator și o funcție de zoom devin foarte utile în evaluarea rezultatelor măsurătorilor.

Măsurarea pierderilor pe cablu la un singur capăt

Analizorul cu generator de urmărire încorporat și punte VSWR poate determina foarte ușor pierderea de semnal pe cablu. Un capăt al cablului se conectează la puntea VSWR, iar celălalt se termină cu un scurt-circuit sau se lasă deschis. Pierderea calculată a cablului reprezintă o valoarea medie în cadrul unei game de frecvență. Pierderea la numite frecvențe este determinată prin intermediul unor markeri. Această măsurătoare este posibilă numai pentru dispozitivele prevăzute cu opțiunea K2.

Măsurători de putere ale domeniului de cod 3GPP FDD la stațiile de bază

Opțiunea K4 permite măsurători de putere ale domeniului de cod 3GPP FDD la stațiile de bază. Măsoară puterea totală și puterea principalelor canale de cod, precum canalul comun pilot (CPICH), canalul de control fizic comun principal (P-CCPCH), canal principal de sincronizare (P-SCH) și canalul secundar de sincronizare (S-SCH). Mai mult, offsetul frecvenței purtătoare și magnitudinea vectorului de eroare (EVM) sunt măsurate și afișate. Un cod de criptare poate fi determinat la o apăsare de buton și poate fi folosit automat la decodarea canalelor codate. Analizorul poate afișa până la opt coduri de criptare împreună cu puterea lor CPICH. Opțiunea K4 asigură o setare automată a nivelului de referință.

Pentru afișarea valorilor măsurătorilor sunt necesare doar patru operațiuni:

Selectarea funcției 3GPP CDP

Introducerea frecvenței centrale

Utilizarea butonului Level Adjust pentru optimizarea nivelului

Pornirea căutării codului de criptare

Localizarea spoturilor cu compatibilitate electromagnetică (EMC) slabă

Sonda de proximitate HZ-15 este un instrument de diagnosticare pentru detectarea punctelor cu EMC slabă din circuite imprimate, circuite integrate, protecții, etc. Sonda poate măsura în gama 30MHz -3GHz. Sensibilitatea acesteia poate fi îmbunătățită prin adăugarea preamplificatorului HZ-16. Împreună cu analizorul, toate acestea reprezintă un mijloc eficient pentru a analiza și detecta sursele de interferență.

Cele trei axe ale senzorului Tri-Axis (antena isotropică) a TS-EMF sunt comutate la o singură ieșire prin intermediul comutatoarelor FET. Dacă nu se aplică tensiune de alimentare sau tensiune de comandă, comutatoarele FET se află într-o stare semi-conductivă nedefinită. Cele trei semnale de la axele individuale sunt însumate cu efecte de atenuare și efecte de interferență nedefinite și ca un alt efect, semnalul axei comutate se scindează foarte încet după ce tensiunea de alimentare / de control este îndepărtată. Astfel, chiar și în acele state nedefinite, semnalele recepționate pot fi văzute pe afișajul unui analizor de spectru conectat și poate fi dificil de determinat dacă axele senzorilor sunt corect comutate.

R&S TS-EMF este un sistem portabil de măsurare a forței câmpului electromagnetic. Este folosit in toate serviciile radio, în banda 30 MHz – 3 GHz, cum ar fi telefonia mobilă (GSM, CDM si UMTS), DECT, Bluetooth, WLAN (802.11b), emisie de sunet și TV.

Figura 14: Echipament de măsură

În combinație cu diferite analizoare de spectru FSH, sistemul de măsurare R&S TS-EMF detectează câmpurile EM de înalta frecvență din mediul înconjurător. Antena isotropică (sferică), împreună cu software-ul, scris special pentru măsurătorile de câmp EM, permite o evaluare simplă și precisă a emisiilor radio. Antena detectează câmpurile EM independent de direcție și polarizare.

Măsurarea emisiilor câmpului EM în conformitate cu standardele naționale și internaționale, reprezintă fundamentul pentru garantarea faptului că sistemele de emisie respectă limitele aplicabile impuse.

Capitolul 2

2.1 – Standardul IEEE pentru personalul militar expus la câmpul EM in intervalul 0-300GHz.

Acest standard oferă recomandări pentru protejarea personalului din instituțiile militare împotriva efectelor negative asupra sănătății vis-a-vis de expunerea la câmpurile EM, curenți și tensiuni de contact și induse în gama 0Hz – 300GHz. Aceste recomandări numite și limite dozimetrice de referință (DRL) și nivele de expunere de referință (ERL) încorporează factori de siguranță cu privire la incertitudini datorate datelor experimentale, măsurătorilor și diferențelor de prag date de măsurători individuale astfel încât să stabilească o marjă corespunzătoare de siguranță. DRL sunt exprimate în termeni de intensitatea câmpului electric la un moment dat, SAR și densitatea de putere incidentă. ERL sunt exprimate în termeni de câmpuri de expunere ambientală și densități de putere. Oricum, în cazul unui curent de contact, sunt furnizate numai date ERL. DRL și ERL sunt concepute să protejeze sănătatea umană împotriva efectelor asociate cu electrostimularea țesuturilor și încălzirea parțială și totală a corpului uman, dar nu pot proteja împotriva interferenței electromagnetice (EMI) la persoanele cu implanturi medicale. Acest standard nu se aplică expunerii subiecților voluntari din cadrul cercetărilor medicale și științifice.

Scopul acestui standard, este de a furniza anumite limite de expunere demonstrate științific spre a fi incorporate într-un program de risc al managementului în domeniul sănătății și securității ocupaționale, pentru protejarea personalului din instituțiile militare, față de efectele asociate expunerii la câmpurile EM, curenților și tensiunilor în gama 0-300GHz.

2.1.1 Limite de expunere la frecvențe mici

Tabel 2.1 Parametrii E0 și fe pentru calculul DRL aplicați regiunilor corpului.

Aceste limite au fost introduse pentru a proteja împotriva electrostimulărilor dureroase în gama de frecvență de la 0 la 5MHz și a încălzirii dăunătoare în gama de frecvență 100kHz – 300 GHz. În zona de tranziție de la 100kHz la 5MHz, protecția împotriva electrostimulării și efectelor termice este impusă prin 2 seturi separate de limite. Sub 100kHz se aplică numai limitele electrostimulării iar peste 5MHz, se aplică numai limitele termice.

2.1.2 Limite de expunere în gama 100kHz – 3GHz

În tabelul următor sunt prezentate DRL ale corpurilor unor animale de laborator, bazate pe întreruperi ale ciclului de alimentație. Pragul acestei schimbări de comportament este de 4W/kg și a fost asociat cu o creștere a temperaturii la nivelul întregului corp cu 1 grad Celsius. Această schimbare temporară a comportamentului s-a dovedit a fi cea sensibilă, des întâlnita și cu efecte dăunătoare asupra regnului animal. Similar standardelor anterioare, s-a introdus un factor de siguranță de valoare 10. ERL specifice Zonei 0 (medii fără restricție) prezintă un factor adițional de siguranță cu valoarea 5. De fiecare dată când personalul accesează o zonă a cărei expunere depășește ERL zonei 0, trebuie instituit un program de protecție a personalului.

Tabel 2.2 DRL pentru gama de frecvențe 100kHz – 3GHz

În zona de tranziție 100kHz – 5MHz, sunt aplicate 2 seturi de limite, conform tabelelor 2.1 și 2.2. DRL afișate în tabelul 2.2 sunt stabilite pentru a proteja împotriva creșterii excesive a temperaturii în orice parte a corpului uman, ca urmare a unei expuneri neuniforme sau concentrate. La orice volum calculat, de țesut, atât din corp cât și din extremități, fiecare trebuie luată în considerare în mod separat. Mai exact, la determinarea SAR medii la un cub de țesut uman de 10 grame, orice lipsă a țesutului din acesta, de la extremități sau glande trebuie considerată ca aer , de exemplu masa=0 și SAR=0. O aprofundare asupra calculului și metodologiei de măsurare a volumului de țesut poate fi găsită în IEEE Std C95.3™-2002 și IEEE Std 1528™-2013.

2.2 – Metodologie de măsurare a CEM

2.2.1 Considerente generale

Înainte de a începe aceste măsurători, trebuie determinate cat mai multe caracteristici posibile ale acestor surse și să se facă o estimare probabilă a propagării acestora. Aceste informații vor permite o mai bună estimare a forței estimate a câmpului, respectiv o alegere corespunzătoare a instrumentelor și procedurilor de lucru.

O astfel de listă de verificări a caracteristicilor sursei va include:

Tipul generatorului de RF și puterea de ieșire;

Frecvența purtătoare, semnal util, lățimea impulsului, repetiția impulsuri;

Caracteristicile modulației, valori medii și maxime, forma undei;

Intermitența

Numărul surselor de emisie.

Frecvențe datorate armonicelor radiate.

O listă de verificări a caracteristicilor de propagare poate include următoarele:

Distanța de la sursă la zona de interes

Tipul și proprietățile antenei, incluzând câștigul, lățimea de bandă, orientarea, programul de scanare, dimensiunile fizice relative la distanța de măsurare.

Polarizarea câmpurilor E și H

Existența unor obiecte care pot influența distribuția câmpului.

2.2.2 Determinarea calorimetrică a SAR unui corp întreg

Piesa de bază a sistemului de măsurare este calorimetrul însuși, fiind folosite preponderent dispozitivele de măsurare pe straturi. Calorimetrele au o tensiune de ieșire utilă care este proporțională cu energia rezultantă a dispozitivului (tensiune pozitivă) sau energie calorică care intră în dispozitiv. În condiții de laborator, măsurătorile calorimetrice SAR încep cu calibrarea termică a obiectului de testat. Temperatura se presupune a fi constantă și este aceeași cu a subiectului și a calorimetrului. Subiectul este apoi iradiat pentru o perioadă măsurată de timp, după care este imediat mutat înăuntrul calorimetrului. Tensiunea de ieșire a calorimetrului este monitorizată periodic până când toată căldura indusă a părăsit subiectul și a ajuns la temperatura inițială. Acest proces poate dura câteva ore sau zile, funcție de mărimea și masa subiectului de test. Până în acest moment, tensiunea calorimetrului este zero, iar suprafața de sub curba descrisă de variația în timp a tensiunii calorimetrului este proporțională cu energia înmagazinată în subiect. Această suprafață este înmulțită cu o constantă de calibrare a dispozitivului pentru a obține cantitatea totală de energie exprimată în Jouli. Împărțirea energiei cu timpul de radiație în secunde determină energia depusă (puterea) exprimată în Watts; Valoarea SAR medie este obținută prin divizarea puterii rezultante cu masa în kg a subiectului test.

2.3 – Standard de bază pentru măsurarea in situ a intensității câmpului electromagnetic legată de expunerea omului în vecinătatea stațiilor de bază

Acest standard de bază specifică, în vecinătatea metodelor de măsurare a stației de bază, sistemele de măsurare și post-procesare care vor fi utilizate pentru a determina câmpul electromagnetic in situ pentru evaluarea expunerii umane în domeniul de frecvență de la 100 kHz la 300 GHz.

Sunt luate în considerare toate sursele fixe de RF care operează între 10 MHz și 6 GHz. Se aplică eforturi rezonabile pentru identificarea surselor care operează între 100 kHz și 10 MHz și a surselor care operează deasupra celor 6 GHz (cum ar fi legăturile punct-la-punct, punct-la-multipunct sau radar). Astfel de surse pot fi identificate de exemplu prin inspecția vizuală, consultarea bazei de date, așa cum este definită în EN 50400, precum și măsurarea în bandă largă. Dacă sunt identificate surse, măsurătorile se efectuează în conformitate cu standardele aplicabile.

Dacă locația care urmează a fi evaluată nu se află în faza principală a antenelor care operează la frecvențe mai mari de 6 GHz, atunci câmpurile produse de astfel de surse pot fi ignorate, deoarece acestea nu sunt, în general, semnificative pentru evaluarea expunerii umane.

Obiectivul acestei clauze este de a determina, din analiza locului și contribuabilii, cantitățile care trebuie măsurate în funcție de distanța de la antenele sursă.

Câmpurile electromagnetice sunt compuse dintr-un câmp electric E (măsurat în V / m) și un câmp magnetic H (măsurat în A / m). Câmpul E și câmpul H sunt interdependenți din punct de vedere matematic în câmpul îndepărtat, dar ar putea fi necesar să fie măsurate separat în regiunea în apropierea câmpului.

Pentru fiecare contribuabil (sau grup de contribuabili) și în funcție de analiza site-ului, trebuie să măsuram E sau H, sau ambele conform tabelului. În general, toate cele trei condiții de mai jos trebuie îndeplinite pentru condiții de teren. În mod normal, una dintre aceste condiții este predominantă.

Unde

r reprezintă distanța față de antena în direcția principală

lungimea de undă

D extinderea cea mai mare a antenei

Tabelul de mai jos indică metoda la diferite distanțe față de stațiile radio.

Tabel 2.3 Determinarea condițiilor de măsurare

Distanțele pentru diferitele regiuni de câmp sunt valabile pentru condițiile de spațiu liber. Pentru stațiile de bază, această condiție este considerată îndeplinită dacă există o distanță minimă mai mare decât lungimea de undă între antenă și orice obiecte. În regiunea câmp apropiat I, densitatea de putere oscilează și, în funcție de locația de măsurare, pot fi obținute valori mai scăzute în apropierea antenei, spre deosebire de valorile mai înalte.

În această regiune, atât E cât și H trebuie măsurate. În regiunea câmp apropiat II, este acceptabil să se măsoare o componentă de câmp E sau H.

2.3.3 Cerințe ale sistemelor de măsurare

Sistemul de măsurare constă din următoarele componente:

– antenele de câmp E sau H considerate ca fiind sonda capabilă să evalueze isotropic intensitatea câmpului;

– echipamente de măsurare (de exemplu, analizor de spectru sau receptor în cazul măsurării selective a frecvenței);

– cablul (cablurile) sau fibrele care leagă sonda de echipamentul de măsurare;

– trepied pentru a ține și poziționa sonda;

– fie un sistem rotativ personalizat pentru măsurarea isotropică utilizând o sondă cu o singură axă sau un dispozitiv de comutare sau combinare pentru măsurarea isotropică utilizând o sondă triaxială. Mărimea antenei / sondei trebuie să fie mai mică decât lungimea de undă la cea mai mare frecvență. Antenele directive ar trebui utilizate numai cu metoda de măturare. Pe lângă aceste componente, pot fi utilizate echipamente suplimentare, de ex. Laptop pentru automatizarea, controlul măsurării, stocarea și postprocesarea măsurătorilor. Sub 6 GHz se utilizează măsurători isotropice pentru evaluarea expunerii umane. Antenele directive (de exemplu, cu câștig de peste 3 dB) pot fi utilizate pentru a evalua valoarea maximă spațială a diferitelor componente de câmp, dar nu sunt recomandate pentru evaluarea expunerii umane. În cazul cablului coaxial, sunt recomandate mărgele de ferită, pentru frecvența sub 800 MHz este obligatorie. Dacă este folosit, trepiedul trebuie să fie fabricat din materiale cu un grad scăzut de reflexie, cum ar fi plasticul sau lemnul.

Cerințe generale

Echipamentul pentru măsurarea în bandă largă a intensității câmpului electric sau magnetic se compune, de obicei, dintr-o sondă de bandă largă și dintr-o unitate de citire. Nivelul măsurat reprezintă puterea totală a câmpului în intervalul de frecvență acoperit de sonde. Măsurătorile în bandă largă se efectuează cu ajutorul unei sonde de câmp electric sau de câmp magnetic. Mai multe sonde pot fi utilizate pentru acoperirea domeniului de frecvență specificat, iar nivelul total al intensității câmpului se calculează în conformitate cu ecuația următoare.

N=numărul de probe

Sonda sau sistemul de măsurare completă trebuie montate pe un trepied stabil pentru a evita influența operatorului.

Tabel 2.4 Determinarea condițiilor de măsurare

Sistemul (sistemele) de măsurare acoperă domeniul de frecvențe de la 100 kHz la 6 GHz cel puțin și până la 40 GHz, dacă este necesar de către analiza site-ului.

Răspunsul la frecvență al sondei trebuie să fie liniar în limitele de ± 1,5 dB în intervalul de frecvență cuprins între 900 MHz și 3 GHz. Pentru alte frecvențe acoperite de sonde, răspunsul trebuie să fie de ± 3 dB. Limita minimă de detecție trebuie să fie mai mică de 2,5 mW / m2 (1 V / m sau 0,003 A / m).

Limita maximă de detecție trebuie să fie mai mare de 25 W / m2 (100 V / m sau 0,3 A / m). Linearitatea sistemului trebuie să fie de ± 1,5 dB în domeniul dinamic. Abaterea de izotropie a sistemului trebuie să fie sub 2 dB și trebuie evaluată pentru sistemul de măsurare complet. Echipamentul de măsurare trebuie calibrat ca sistem complet la frecvențele de măsurare. Pentru semnale cu factori înalți de creastă sau combinații de mai multe semnale, poate fi necesară o calibrare suplimentară pentru a evalua incertitudinea. Sistemul de măsurare acoperă cel puțin emisiile radio permanente în banda de frecvențe de la 10 MHz la 6 GHz. Dacă analiza site-ului a arătat posibile emisii între 100 kHz și 10 MHz sau peste 6 GHz, trebuie utilizate sisteme de măsurare adecvate.

Această gamă poate fi acoperită de utilizarea uneia sau mai multor antene și a sistemelor de măsurare.

Nivelul minim de densitate a puterii trebuie să fie mai mic de 0,01 mW / m2 (0,05 V / m), iar valoarea maximă trebuie să fie mai mare de 25 W / m2 (100 V / m). Sensibilitatea se definește la un raport semnal-zgomot de cel puțin 20 dB. Izotropia se determină în conformitate cu EN 50383. Izotropia unei sonde tri-axe sau a unei sonde cu o singură axă rotită trebuie să fie între ± 2,5 dB În domeniul de frecvență al echipamentului.

Figura 15: Măsurarea RF în interiorul camerei anecoice

Echipamentul de măsurare trebuie să fie etalonat în conformitate cu EN 50383. Atunci când se măsoară cu ajutorul unui analizor de spectru, setările echipamentului se definesc cu

În ceea ce privește lărgimea de bandă și caracteristicile semnalelor măsurate. de exemplu. Lățimea de bandă a rezoluției sistemului de măsurare trebuie fie să fie mai mare decât lățimea de bandă ocupată a semnalului, fie să se adauge toată contribuția în lățimea de bandă ocupată a semnalului pentru a găsi valoarea amplitudinii.

Echipamentul de măsurare trebuie calibrat pe parametrii de domeniu de cod de interes care sunt puterea CPICH-ului pilot comun, notat Ec, și raportul semnal / zgomot notat Ec / Io. Primul pas este de a calibra intervalul dinamic. Cablul receptorului este conectat la un generator WCDMA. Abaterea de liniaritate trebuie să fie mai mică de ± 2 dB pentru o putere de intrare care acoperă intervalul dinamic. Măsurătorile în afara domeniului liniar de putere nu trebuie luate în considerare. Al doilea pas este de a determina intervalul de încredere pentru Ec / Io în ceea ce privește nivelul de zgomot. Această procedură determină intervalul de decodificare pentru CPICH al dispozitivului. De obicei, pentru un singur emițător, raportul semnal / zgomot este un standard Ec / Io = -10 dB (standardele 3GPP). Cu toate acestea, această valoare poate fi mai mică în cazul unei configurații cu mai multe surse. Echipamentul de măsurare trebuie să poată măsura (decoda) un semnal pentru un Ec / Io> -20 dB (limita celulei UMTS). În acest scop, puterea de ieșire a generatorului este fixă ​​în timp ce puterea alocată CPICH variază de la (-3 dB la -20 dB). Valoarea măsurată trebuie să fie de ± 2 dB.

În toate cazurile, distanța minimă dintre vârful sondei de măsurare și corpul "operatorului", precum și orice obiect reflectorizant, trebuie să fie de 1m atunci când se măsoară mai puțin de 300 MHz și 0,5 m atunci când se măsoară peste 300 MHz.

În cazul evaluării cuprinzătoare a expunerii, măsurarea amplitudinii este considerată ca fiind puterea totală a semnalului de transmisie

Propagarea în mai multe căi înseamnă că semnalul dintr-o anumită locație este compus din componente de câmp diferite, care determină o fading rapidă. Domeniile EM variază spațial, astfel încât expunerea umană trebuie evaluată prin prelucrarea ulterioară a măsurătorilor efectuate pe o anumită linie sau suprafață.

Dacă se utilizează o sondă izotropă, măsurarea se efectuează utilizând achiziții directe.

Dacă se utilizează o sondă non-isotropică, se efectuează o serie de măsurători în direcții relevante și se combină pentru a evalua expunerea isotropică.

Pentru a evalua expunerea umană a întregului corp, este necesar un protocol de mediere. Trei puncte de măsurare sunt recomandate, însă, în funcție de locație (în raport cu punctul de măsurare) și de precizia cerută, numărul de puncte de măsurare în medie poate fi mărit la șase. Incertitudinea cu trei puncte de măsurare este de ~ 3 dB, incertitudinea cu șase puncte de măsurare este de ~ 2 dB.

Dacă obiectivul este de a evalua valoarea maximă a diferitelor componente de câmp într-un anumit volum, se poate folosi un protocol alternativ, cum ar fi baleiajul.

Valoarea de câmp mediană spațială se stabilește utilizând următoarea formulă pentru măsurarea în bandă largă:

Pentru măsurarea selectivă prin frecvență, formula de mai sus se evaluează separat pentru fiecare bandă de frecvență, adică pentru fiecare bandă de frecvență câmpul mediu spațiat raportat este medierea spațială triunghiulară a acestor puncte N.

Traficul induce variații de timp în amplitudinea câmpului în funcție de tehnologie. De exemplu, în cazul GSM, controlul puterii la downlink, transmisia discontinuă precum și proiectarea rețelei reduc densitatea teoretică a puterii electromagnetice emise la trafic maxim.

Dacă scopul este de a evalua expunerea maximă ținând cont de variațiile de trafic și de transmisie, atunci datele de măsurare instantanee pot fi utilizate cu prelucrarea ulterioară corespunzătoare a rezultatelor măsurătorilor. Dacă se utilizează post-procesare, se va avea grijă să nu se subestimeze expunerea.

Extrapolarea datelor de măsurare instantanee poate supraestima expunerea datorită: încărcării maxime limitate a rețelelor; Încărcarea diferitelor rețele nu este pe deplin corelată; O anumită marjă în ceea ce privește puterea maximă și / sau utilizarea canalelor va fi inclusă în planificarea rețelei.

Pentru GSM se utilizează măsurarea instantanee a canalelor pilot (BCCH), iar câmpul electric extrapolat se estimează cu unde indică raportul relevant dintre puterea maximă a stației de bază și puterea alocată canalului pilot (de obicei, numărul relevant de transmițătoare) iar indică numai câmpul electric măsurat instantaneu de la BCCH.

Pentru UMTS, se utilizează măsurarea instantanee a canalului pilot de stație de bază (CPICH), iar câmpul electric extrapolat este estimat de unde indică câmpul electric măsurat instantaneu doar de la CPICH iar reprezintă raportul relevant dintre puterea maximă alocată și puterea alocată canalului pilot.

Evaluarea incertitudinii descrie modalitatea de determinare a incertitudinii măsurătorilor efectuate în acest standard. Nu se aplică extracțiilor care să vizeze traficul maxim. Contribuțiile fiecărei componente a incertitudinii se înregistrează cu numele, distribuția probabilității și coeficientul de sensibilitate și valoarea de incertitudine. Rezultatele sunt înregistrate într-un tabel cu formularul de mai jos. Incertitudinea combinată va fi apoi evaluată conform următoarei formule:

Unde este coeficientul de ponderare (coeficient de sensibilitate). Incertitudinea extinsă trebuie evaluată utilizând un interval de încredere de 95%.

Rezultatele fiecărei măsurători și toate informațiile necesare pentru interpretarea evaluării trebuie raportate cu precizie, în mod clar, fără echivoc și obiectiv și în conformitate cu prezentul standard.

Locul de măsurare trebuie să fie descris pentru a identifica punctele în care au fost efectuate măsurătorile.

Trebuie furnizate condițiile de mediu, ora și data și numele persoanei responsabile de măsurare. Se înregistrează informații relevante privind setările, caracteristicile echipamentului și sondei și calibrarea acestora.

Protocolul de măsurare utilizat trebuie raportat.

Se raportează analiza incertitudinii și evaluarea incertitudinii.

Se vor raporta sursele identificate.

Dacă se utilizează, se explică datele de extrapolare și raționamentul pentru factorul de extrapolare.

Tabel 2.5 Surse de erori

2.4 Ghidul ICNIRP pentru limitarea expunerii la câmpurile electrice, magnetice și electromagnetice

Obiectivul principal al acestei publicații este de a stabili orientări pentru limitarea expunerii la CEM, care va oferi protecție împotriva efectelor adverse cunoscute asupra sănătății. Un efect negativ asupra sănătății determină afectarea detectabilă a sănătății individului expus sau a puilor acestuia; Un efect biologic, pe de altă parte, poate sau nu poate avea ca efect un efect negativ asupra sănătății.

Sunt descrise studii privind efectele directe și indirecte ale CEM; Efectele directe rezultă din interacțiunea directă a câmpurilor cu corpul, efectele indirecte implică interacțiuni cu un obiect la un potențial electric diferit față de corp. Rezultatele studiilor de laborator și epidemiologice, criteriile de bază ale expunerii și nivelurile de referință pentru evaluarea pericolului practic sunt discutate și orientările prezentate se aplică expunerii profesionale și publice.

Liniile directoare privind câmpurile electromagnetice de înaltă frecvență și 50/60 Hz au fost emise de IRPA / INIRC în 1988 și, respectiv, 1990, dar sunt înlocuite de prezentele linii directoare care acoperă întreaga gamă de frecvențe de EMF în timp (până la 300 GHz). Câmpurile magnetice statice sunt acoperite în orientările ICNIRP emise în 1994 (ICNIRP 1994).

La stabilirea limitelor de expunere, Comisia recunoaște necesitatea de a concilia un număr de opinii diferite ale experților. Trebuie luată în considerare valabilitatea rapoartelor științifice, iar extrapolările de la experimentele pe animale la efectele asupra oamenilor trebuie făcute. Restricțiile din aceste linii directoare s-au bazat numai pe date științifice; Cunoștințele disponibile în prezent indică totuși că aceste restricții oferă un nivel adecvat de protecție împotriva expunerii la EMF care variază în funcție de timp. Sunt prezentate două clase de orientare:

Restricții de bază: Restricțiile privind expunerea la câmpuri electrice, magnetice și electromagnetice care se bazează direct pe efectele stabilite asupra sănătății sunt denumite "restricții de bază". În funcție de frecvența câmpului, cantitățile fizice utilizate pentru a specifica aceste restricții sunt actuale Densitatea (J), rata specifică de absorbție a energiei (SAR) și densitatea de putere (S). Numai densitatea de putere în aer, în afara corpului, poate fi ușor măsurată la persoanele expuse.

Nivelurile de referință: Aceste niveluri sunt furnizate pentru evaluarea practică a expunerii pentru a determina dacă este posibil ca restricțiile de bază să fie depășite. Unele niveluri de referință sunt derivate din restricțiile de bază relevante care utilizează tehnici de măsurare și / sau computaționale și unele percepții de adresă și efecte indirecte negative ale expunerii la CEM. Cantitățile derivate sunt puterea câmpului electric (E), intensitatea câmpului magnetic (H), densitatea fluxului magnetic (B), densitatea de putere (S) și curenții care curg prin membre (IL). Cantitățile care abordează percepția și alte efecte indirecte sunt curentul de contact (IC) și, pentru câmpurile pulsate, absorbția specifică a energiei (SA). În orice situație de expunere particulară, valorile măsurate sau calculate ale oricăreia dintre aceste cantități pot fi comparate cu nivelul de referință corespunzător. Respectarea nivelului de referință va asigura respectarea restricției de bază relevante. Dacă valoarea măsurată sau calculată depășește nivelul de referință, nu rezultă în mod necesar că restricția de bază va fi depășită. Cu toate acestea, ori de câte ori este depășit un nivel de referință, este necesar să se testeze respectarea restricției de bază relevante și să se determine dacă sunt necesare măsuri suplimentare de protecție.

Aceste linii directoare nu abordează direct standardele de performanță ale produselor care sunt destinate să limiteze emisiile EMF în condiții de testare specificate și nici nu se referă la tehnicile utilizate pentru măsurarea oricăror cantități fizice care caracterizează câmpurile electrice, magnetice și electromagnetice.

Respectarea prezentelor orientări nu exclude neapărat interferența sau efectele asupra dispozitivelor medicale cum ar fi proteze metalice, stimulatoare cardiace și defibrilatoare și implanturi cohleare. Interferența cu stimulatoarele cardiace poate apărea la niveluri mai mici decât valorile de referință recomandate. Sfaturile privind evitarea acestor probleme depășesc domeniul de aplicare al prezentului document, dar sunt disponibile în altă parte (UNEP / WHO / IRPA 1993).

Aceste linii directoare vor fi periodic revizuite și actualizate, pe măsură ce se vor face progrese în identificarea efectelor negative asupra sănătății câmpurilor electrice, magnetice și electromagnetice care variază în funcție de timp.

În regiunea de câmp îndepărtat, modelul de undă plană reprezintă o bună aproximare a propagării câmpului electromagnetic. Caracteristicile unui val de avion sunt:

Fronturile valurilor au o geometrie plană;

Vectorii E și H și direcția de propagare sunt reciproc perpendiculari;

Faza câmpurilor E și H este aceeași, iar coeficientul amplitudinii E / H este constant în spațiu. În spațiul liber, raportul dintre amplitudinile lor E / H = 377 ohm, care este impedanța caracteristică a spațiului liber;

Densitatea de putere, S, adică puterea pe unitatea de suprafață normală față de direcția de propagare, este legată de câmpurile electrice și magnetice prin expresia:

Situația din regiunea din apropierea câmpului este mai complicată, deoarece maximele și minusurile câmpurilor E și H nu se întâmplă în aceleași puncte de-a lungul direcției de propagare, așa cum o fac în câmpul îndepărtat. În câmpul apropiat, structura câmpului electromagnetic poate fi extrem de neomogenă și pot exista variații substanțiale față de impedanța valurilor plane de 377 ohmi; adică pot exista câmpuri E aproape pure în unele regiuni și câmpuri aproape pure H în altele. Expunerile din câmpul apropiat trebuie să fie măsurate și deoarece modelele de câmpuri sunt mai complicate; În această situație, densitatea de putere nu mai este o cantitate adecvată de utilizat în exprimarea restricțiilor de expunere (ca în câmpul îndepărtat). Expunerea la EMF în funcție de timp are ca rezultat curenții corpului intern și absorbția de energie în țesuturi care depind de mecanismele de cuplare și frecvența implicată. Câmpul electric intern și densitatea curentului sunt legate de legea lui Ohm:

Unde este conductivitatea electrică a mediului.

Cantitățile dozimetrice utilizate în aceste linii directoare, luând în considerare diferitele intervale de frecvență și forme de undă, sunt următoarele:

Densitatea curentului, J, în domeniul de frecvență de până la 10 MHz;

Curent, I, în domeniul de frecvență de până la 110 MHz;

Rata specifică de absorbție a energiei, SAR, în intervalul de frecvențe 100 kHz-10 GHz;

Absorbție specifică a energiei, SA, pentru câmpuri pulsate în domeniul de frecvență 300 MHz-10 GHz;

Densitatea de putere, S, în domeniul de frecvențe 10-300 GHz.

Un rezumat general al mărimilor EMF și dozimetrice și unităților utilizate în aceste orientări este prezentat în tabelul următor:

Tabel 2.6 Mărimile electrice, magnetice, electromagnetice și dozimetrice și unitățile SI corespunzătoare.

Aceste recomandări pentru limitarea expunerii au fost elaborate în urma unei revizuiri aprofundate a tuturor literaturii științifice publicate. Criteriile aplicate în cursul revizuirii au fost concepute pentru a evalua credibilitatea diferitelor descoperiri raportate (Repacholi și Stolwijk 1991; Repacholi și Cardis 1997); Doar efecte stabilite au fost utilizate ca bază pentru restricțiile de expunere propuse. Inducerea cancerului datorită expunerii pe termen lung a CEM nu a fost considerată a fi stabilită, astfel că aceste orientări se bazează pe efecte imediate ale sănătății pe termen scurt, cum ar fi stimularea nervilor periferici și a mușchilor, șocurile și arsurile cauzate de atingerea obiectelor conducătoare și creșterea temperaturii țesuturilor care rezultă din absorbția energiei în timpul expunerii la CEM. În cazul potențialelor efecte pe termen lung ale expunerii, cum ar fi un risc crescut de cancer, ICNIRP a concluzionat că datele disponibile sunt insuficiente pentru a oferi o bază pentru stabilirea restricțiilor de expunere, deși cercetarea epidemiologică a furnizat dovezi sugestive, dar neconvingătoare, Între posibilele efecte carcinogene și expunerea la nivele de densități ale fluxului magnetic de 50/60 Hz substanțial mai mici decât cele recomandate în aceste directive.

Capitolul 3. Determinarea radiației ambientale

Formulele de predicție au fost determinate pentru estimarea densității medii de putere în apropierea (aproape de câmp) a unui terminal mobil sau pentru densitatea maximă de putere. Sa demonstrat că pentru o gamă colinară de elemente de antenă (fie omnidirecțională, fie sectorială), densitatea medie de putere are o descompunere cilindrică în regiunea radiativă a câmpului apropiat (d> λ) antenei și o descompunere sferică în câmpul său îndepărtat . O tehnică analitică permite analiza distribuțiilor câmpului spațial și a mecanismelor de radiație a rețelelor lineare periodice și neperiodice în câmpurile apropiate ale BSA. Rezultatele prezentate mai jos oferă informații extrem de utile atunci când evaluează respectarea limitelor de siguranță RF în special pentru expunerea profesională, unde iradierea în apropierea câmpului este inevitabilă.

Densitatea de putere a undelor plane echivalente este în general exprimată ca:

Caracterul cilindric al câmpului apropiat (radiativ) se transformă în caracter sferic la distanță de o antenă sectorială:

Unde φ3dB este lățimea fasciculului orizontal de jumătate (sau -3dB), DA este directivitatea laterală a antenei, L este înălțimea antenei.

Conform nivelurilor de referință ale ICNIRP, densitatea de vârf a puterii trebuie calculată și comparată cu valoarea standardizată. În acest caz, densitatea de vârf a puterii în regiunea apropiată a câmpului este dată de:

Și distanța de conformitate aferentă:

Unde q este:

3.1 Aparatură folosită

Pentru a efectua măsurătorile necesare au fost folosite următoarele dispozitive:

Terminal mobil LG G2 D802;

Laptop Lenovo B580;

Analizorul spectral Rohde & Schwarz FSH-3;

Antena isotropică Rohde & Schwarz TS-EMF.

Terminalul mobil este capabil de a opera pe următoarele benzi de frecvență:

GSM 850 MHz / 900 MHz / 1800 MHz / 1900 MHz;

HSDPA 850 MHz / 900 MHz / 1900 MHz / 2100MHz;

LTE benzile 1(2100 MHz), 3(1800 MHz), 7(2600 MHz), 8(900 MHz), 20(800 MHz).

Pe lângă asta, terminalul dispune de mai multe antene interne, cele mai importante fiind:

Antena pentru comunicarea cu BTS de la operatorul de telefonie;

Antena pentru WLAN și Bluetooth.

De asemenea, acesta a fost folosit în experiment și pentru a genera o rețea WLAN ad-hoc, folosind simultan și antena LTE, pentru comunicarea cu BTS-ul, cât și cea de WLAN, pentru comunicarea cu laptopul.

De la producător, în specificațiile terminalului mobil, valorile SAR sunt date după cum urmează:

– La nivelul capului (UE): 0.41W/kg;

– La nivelul corpului (UE): 0.47W/kg;

– La nivelul capului (SUA): 0.5W/kg;

– La nivelul corpului (SUA): 0.69W/kg;

Capabilitățile analizorului spectral și a antenei isotropice au fost descrise în capitolul anterior.

3.2 Simulare folosind softul Empire XPU

Folosind softul Empire XPU, am simulat un scenariu în care telefonul mobil este ținut la nivelul capului, fapt evidențiat în figurile următoare. În această simulare, a fost determinată și valoarea SAR a dispozitivului simulat, dar eroarea de măsurare a fost foarte mare, din cauza perioadei limitate de simulare. În plus, puterea de procesare a laptopului este direct proporțională cu numărul de simulări pe minut.

Astfel, scenariul simulat a fost constituit din:

Sweep 800MHz – 2.4GHz;

Cantitatea de tesut (masa): 1g, 10g;

Tip tesut: creier , model tesut: Cap;

Valori masurate: SAR, Amplitudinea semnalului;

Figura 16: Importarea modelului unui terminal mobil predefinit

Figura 17: Setarea plajei de frecvente pentru baleere

Figura 18: Simularea modelului

Figura 19: Randarea ansamblului

De menționat că, în lipsa unui model similar al terminalului mobil folosit în experimentul următor, pentru simulare am folosit un model predefinit de Alcatel POP C1, ce are valorile SAR mai mari ca dispozitivul folosit în experimentul fizic, după cum urmează:

La nivelul capului (UE): 0.702W/kg;

La nivelul corpului (UE): 1.1W/kg.

La nivelul capului (SUA): 1.18W/kg;

La nivelul corpului (SUA): 1.28W/kg.

Figura 20: Radiația în secțiune la nivelul capului

În Figura 20 se observă o iradiere mai pronunțată a zonei din jurul urechii (~3cm) după care valorile revin la normal. La expunerea de lungă durată (peste 30 minute), aceeași figură reprezintă și distrubuția temperaturii în secțiune.

Figura 21: Rezultatele simulării

După cum se observă și în Figura 21, valorile rezultate în urma simulării, la frecvența de 800MHz, au fost următoarele:

Valoarea SAR maximă: 5.824 W/kg în vecinătatea foarte apropiată a antenei terminalului, la o distanță de sub 5mm;

Valoarea SAR medie: 962 mW

Puterea totală a semnalului: 675 mW

3.3 Determinare experimentală

În prezent, în România există patru operatori de comunicații mobile: Vodafone (GSM/GPRS/EDGE 900MHz și 1800MHz, UMTS/HSPA/HSPA+/DC-HSDPA 900MHz și 2100MHz, LTE 800MHz și 1800MHz), Orange (GSM/GPRS/EDGE 900MHz și 1800MHz, UMTS/HSPA/HSPA+/DC-HSDPA 900MHz și 2100MHz, LTE 800MHz, 1800MHz și 2600MHz), Digi Mobil (3G 900MHz și 2100MHz; LTE 2600MHz și 2100MHz) și Telekom (GSM/GPRS/EDGE 800MHz, 900MHz și 1800 MHz; UMTS/HSPA/HSPA+/DC-HSDPA 2100MHz; LTE 800MHz, 1800MHz).

În experimentele efectuate a fost folosită rețeaua Vodafone, cât și rețeaua WLAN din laborator. Frecvențele folosite, în cazul Vodafone, au fost următoarele:

GSM 900MHz;

UMTS 1800MHz;

În ceea ce privește rețeaua WLAN, aceasta opera în standardul 802.11n, în banda de 2.4GHz.

Următoarele scenarii au fost luate în calcul:

Efectuare apel în GSM;

Efectuare apel în UMTS;

Stream video uplink în UMTS;

Stream video downlink în UMTS;

Web browsing pe WLAN;

Stream video pe WLAN.

Wi-Fi hotspot + video streaming folosind laptopul;

Capitolul 4. Concluzii

În primul rând, pot fi aplicate metode teoretice pentru nivelurile de densitate a puterii de câmp sau de putere de emisie RF pentru a avea o idee despre nivelul de expunere în terminal mobil. Este posibil să se evalueze densitatea de putere în câmpul apropiat al antenei, în condiții ideale pure și, de asemenea, densitatea de putere în zona radiativă. Cu toate acestea, acordul dintre calculele simple de propagare a spațiului liber și valorile măsurate ale densității maxime de putere, în special pentru situațiile de interior din jurul unui terminal, este destul de slab.

Analiza calitativă și cantitativă a rezultatelor metodelor simple de măsurare comparativ cu metodele mai complexe, pe baza unor măsurători extinse în condiții realiste, arată că metodele simple supraestimează, în general, situația medie a terenului. În timpul experimentului, reproductibilitatea măsurătorilor succesive poate fi scăzută.

Determinarea exactă experimentală a densității de putere a radiației RF într-un mediu complex este o sarcină dificilă. Acest lucru se datorează în principal existenței a trei proprietăți fizice fundamentale ale undelor electromagnetice: reflecție, absorbție și interferență. În condiții necontrolate, de exemplu în mediul acomodat, diferite măsurători pot duce la rezultate destul de diferite datorită condițiilor în schimbare. În plus, setările echipamentului de măsurare pot afecta sensibil valorile măsurate. Ar trebui acordată o atenție deosebită metodologiei de evaluare a expunerii.

Putem limita efectele ce pot avea un impact negative asupra tesutului daca:

Limitam durata unei convorbiri la maxim 20 minute

Folosim Mod Avion pe perioada de noapte.

Schimbam telefonul de pe o ureche pe alta

Folosim handsfree

Copiii si femeile gravide sa utilizeze cat mai putin terminalul mobil.

În timpul experimentului efectuat, nivelurile maxime de densitate a puterii de la terminalul mobil în câmpul apropiat nu au depășit niciodată nivelurile de referință prevăzute în liniile directoare INCNIRP care sunt în vigoare în țara noastră.

Bibliografie

Anexe