ITU-R BS 1698 FRENCH-2005 Evaluating fields from terrestrial broadcasting transmitting systems operating in any frequency band for assessing exposure to non-ionizing radiation《在任何频.pdf

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1、 Rec. UIT-R BS.1698 1 RECOMMANDATION UIT-R BS.1698 Evaluation des champs provenant des systmes dmission de radiodiffusion par voie hertzienne de Terre fonctionnant dans nimporte quelle bande de frquences pour estimer leffet de lexposition aux rayonnements non ionisants (Question UIT-R 50/6) (2005) D

2、omaine de comptence La prsente Recommandation est destine fournir une base pour calculer et estimer les valeurs des rayonnements lectromagntiques provenant dune station de radiodiffusion certaines distances bien prcises du site de lmetteur. Les organisations responsables pourront alors, sur la base

3、de ces informations, laborer des normes appropries susceptibles dtre utilises pour protger lhomme contre une exposition indsirable des rayonnements nocifs. Les valeurs effectives appliquer, quelle que soit la rglementation, dpendront bien entendu des dcisions auxquelles les organismes sanitaires con

4、cerns seront parvenus, lchelle nationale ou internationale. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que lnergie radiolectrique peut avoir des effets dangereux sur le corps humain; b) que lnergie radiolectrique peut induire des potentiels lectriques prjudiciables dans les matriaux co

5、nducteurs; c) que lnergie radiolectrique peut avoir des effets prjudiciables sur certains quipements (appareils de radiocommunication, instruments de navigation, stimulateurs cardiaques, matriel scientifique ou mdical, etc.); d) que lnergie radiolectrique peut conduire la combustion accidentelle de

6、matires inflammables ou explosives; e) que les autorits comptentes dterminent actuellement les niveaux de rayonnements et de potentiels lectriques dangereux, en termes de contenu spectrale, dintensit, deffets cumulatifs, etc.; f) que les autorits comptentes dterminent actuellement les zones dans les

7、quelles les valeurs des champs radiolectriques et des potentiels lectriques sont suprieures aux niveaux de scurit; g) que des personnes non concernes peuvent tre exposes accidentellement de tels rayonnements (notamment les voyageurs ariens) et de tels potentiels lectriques; h) que les personnes char

8、ges de lexploitation et de la maintenance des metteurs radiolectriques peuvent tre appeles travailler proximit de la source de ces rayonnements, recommande 1 que lAnnexe 1 de la prsente Recommandation devrait tre utilise pour valuer les champs lectromagntiques gnrs par des systmes dmission de radiod

9、iffusion par voie hertzienne de Terre fonctionnant dans nimporte quelle bande de frquences, pour estimer leffet de lexposition aux rayonnements non ionisants. 2 Rec. UIT-R BS.1698 Annexe 1 Evaluation des champs provenant des systmes dmission de radiodiffusion par voie hertzienne de Terre fonctionnan

10、t dans nimporte quelle bande de frquences pour estimer leffet de lexposition aux rayonnements non ionisants TABLE DES MATIRES Page 1 Introduction 3 2 Caractristiques des champs lectromagntiques. 4 2.1 Caractristiques gnrales 4 2.1.1 Composantes du champ . 4 2.1.2 Champ lointain. 5 2.1.3 Champ proche

11、 7 2.1.4 Polarisation. 8 2.1.5 Modulation. 8 2.1.6 Diagrammes de brouillage . 14 2.2 Niveaux du champ proximit dantennes de radiodiffusion. 14 2.2.1 Bandes des ondes kilomtriques/hectomtriques (150-1 605 kHz) 14 2.2.2 Bandes des ondes dcamtriques (3-30 MHz). 14 2.2.3 Bandes des ondes mtriques/dcimtr

12、iques (30 MHz-3 GHz) 15 2.2.4 Bande des ondes centimtriques (3-30 GHz). 15 2.3 Champ de frquence mixte . 17 2.4 Champs lectromagntiques lintrieur de btiments. 18 3 Calculs 18 3.1 Procdures. 18 3.1.1 Solutions en boucle ferme 19 3.1.2 Procdures numriques 19 4 Mesures. 22 4.1 Procdures. 22 4.1.1 Bande

13、s des ondes kilomtriques/hectomtriques. 22 4.1.2 Bandes des ondes dcamtriques . 22 4.1.3 Bandes des ondes mtriques/dcimtriques. 22 4.1.4 Bandes des ondes centimtriques. 22 Rec. UIT-R BS.1698 3 Page 4.2 Instrumentation. 23 4.2.1 Introduction 23 4.2.2 Caractristiques des instruments de mesure du champ

14、 lectrique et du champ magntique 24 4.2.3 Types dinstruments bande troite et spcifications de ces instruments . 25 4.3 Comparaison entre les prvisions et les mesures 26 5 Prcautions prendre au niveau des stations dmission et leur proximit . 26 5.1 Prcautions prendre pour limiter les effets directs d

15、es rayonnements RF sur la sant 26 5.1.1 Mesures de prcaution pour les employs (travailleurs) 26 5.1.2 Mesures de prcaution pour le public 28 5.2 Prcautions prendre pour se protger contre les effets indirects des rayonnements RF 28 Appendice 1 lAnnexe 1 Exemples des valeurs calcules du champ proximit

16、 dantennes de radiodiffusion. 29 Appendice 2 lAnnexe 1 Comparaison entre prvisions et mesures. 43 Appendice 3 lAnnexe 1 Limites et niveaux 63 Appendice 4 lAnnexe 1 Autres mthodes dvaluation. 72 Appendice 5 lAnnexe 1 Dispositifs lectromdicaux . 77 Appendice 6 lAnnexe 1 Rfrences bibliographiques. 78 1

17、 Introduction Les effets des rayonnements lectromagntiques sont tudis depuis de nombreuses annes et on a essay de fixer des limites prcises qui permettraient de protger lhomme contre des effets indsi-rables de ces rayonnements. Les tudes effectues par diverses organisations dans de nombreux pays ont

18、 abouti llaboration de divers rglements administratifs. On notera, et ceci est compr-hensible, que tous ces efforts nont pas abouti llaboration dune norme unique dans ce domaine. 4 Rec. UIT-R BS.1698 La prsente Recommandation est destine fournir une base pour calculer et estimer les valeurs des rayo

19、nnements lectromagntiques provenant dune station de radiodiffusion certaines distances bien prcises du site de lmetteur. Les organisations responsables pourront alors, sur la base de ces informations, laborer des normes appropries susceptibles dtre utilises pour protger lhomme contre une exposition

20、indsirable des rayonnements nocifs. Les valeurs effectives appliquer, quelle que soit la rglementation, dpendront bien entendu des dcisions auxquelles les organismes sanitaires concerns seront parvenus, lchelle nationale ou internationale. On notera que la prsente Recommandation UIT-R et des Recomma

21、ndations UIT-T traitent de sujets similaires tout en faisant ressortir diffrents aspects du mme thme gnral. Par exemple, la Recommandation UIT-T K.52 (Directives concernant les valeurs limites dexposition des personnes aux champs lectromagntiques) et la Recommandation UIT-T K.61 (Directives pour la

22、mesure et la prdiction numrique des champs lectromagntiques pour lobservation des limites dexposition humaine aux rayonnements des installations de tlcommunication) donnent des indications sur lobservation des limites dexposition pour les systmes de tlcommunication. Des renseignements pertinents de

23、rfrence sont inclus dans lAppendice 6. 2 Caractristiques des champs lectromagntiques 2.1 Caractristiques gnrales Le prsent paragraphe sintresse aux caractristiques particulires des champs lectromagntiques prsentant un intrt pour la prsente Recommandation, et fait en particulier la distinction entre

24、champ proche et champ lointain. Des quations simples sont donnes pour calculer la densit de puissance et le champ dans la rgion de champ lointain. Les termes de polarisation et de diagrammes de brouillage sont dfinis la fin du paragraphe. 2.1.1 Composantes du champ Le champ lectromagntique rayonn pa

25、r une antenne comprend diverses composantes de champ lectrique et magntique dont les valeurs diminuent en fonction de la distance, r, par rapport la source du rayonnement. Les principales composantes sont les suivantes: le champ lointain (Fraunhofer), appel galement champ de rayonnement, dont la val

26、eur diminue de faon inversement proportionnelle la distance, 1/r; le champ proche rayonnant (Fresnel), appel galement champ inductif. Sa structure dpend beaucoup de la forme, des dimensions et du type de lantenne, mme si divers critres ont t dfinis et sont couramment utiliss pour caractriser ce comp

27、ortement; le champ proche ractif (Rayleigh), appel galement champ quasi statique, dont la valeur diminue dans un rapport de 1/r 3. Etant donn que les valeurs du champ inductif et du champ quasi statique diminuent rapidement au fur et mesure que la distance par rapport la source de rayonnement augmen

28、te, ces champs ne sont significatifs qu proximit de lantenne dmission, cest-dire dans la rgion dite de champ proche. Par ailleurs, le champ de rayonnement est llment dominant dans la rgion dite de champ lointain. Cest en effet ce champ que traverse un signal radiophonique ou un signal de tlvision de

29、puis lmetteur jusqu un rcepteur distant. Rec. UIT-R BS.1698 5 2.1.2 Champ lointain Dans la rgion de champ lointain, le champ lectromagntique prsente essentiellement la forme dune onde plane, cest-dire que le champ lectrique et le champ magntique sont en phase et que le rapport de leurs amplitudes es

30、t constant. En outre, le champ lectrique et le champ magntique sont en angle droit lun par rapport lautre et sont situs dans un plan perpendiculaire au sens de la propagation. On considre souvent que les conditions propres au champ lointain sappliquent des distances suprieures 2D2/, o D est la dimen

31、sion linaire maximale de lantenne. Toutefois, il faut tre prudent si on applique ce critre une antenne de radiodiffusion pour les raisons suivantes: ce critre dcoule de considrations relatives des antennes plans; on suppose que D est grande par rapport . Lorsque les conditions susmentionnes ne sont

32、pas remplies, il convient dutiliser pour le champ lointain une distance suprieure 10 . 2.1.2.1 Densit de puissance Le vecteur densit de puissance, vecteur de Poynting S, dun champ lectromagntique est donn par le produit vectoriel de la composante lectrique E et de la composante magntique H du champ:

33、 S = E H (1) Pour la rgion de champ lointain, dans des conditions idales, cest-dire lorsquil est important que le sol ou dautres obstacles naient pas dinfluence, cette quation peut tre simplifie car le champ lectrique, le champ magntique et le sens de propagation sont perpendiculaires entre eux. Par

34、 ailleurs, le rapport des amplitudes du champ lectrique, E, et du champ magntique, H, est une constante Z0, appele impdance caractristique de lespace libre1, gale environ 377 (ou 120 ). Ainsi, dans la rgion de champ lointain, la densit de puissance, S, en espace libre est donne par lquation non vect

35、orielle suivante: S = E 2/Z = H 2Z0 (2) La densit de puissance quelle que soit la distance et quelle que soit la direction peut tre calcule dans la rgion de champ lointain laide de lquation suivante: S = P Gi/(4 r 2) (3) o: S : densit de puissance (W/m2) dans une direction donne P : puissance (W) fo

36、urnie la source de rayonnement, dans lhypothse dun systme sans perte Gi: facteur de gain de la source de rayonnement dans la direction considre, rapport un lment rayonnant isotrope r : distance (m) par rapport la source de rayonnement. 1En gnral, limpdance caractristique dun milieu est donne par la

37、formule )/( =z o est la permabilit magntique (= 1,2566 106F/m en espace libre) et est la permittivit (= 8,85418 1012H/m en espace libre). HES rrr =6 Rec. UIT-R BS.1698 Le produit PGidans lquation (3) est appel p.i.r.e. et reprsente la puissance quun lment rayonnant isotrope fictif devrait mettre pou

38、r produire la mme intensit de champ au point de rception. Il faut tenir compte du diagramme dantenne pour des densits de puissance dans dautres directions. Pour utiliser lquation (3) avec une antenne dont le gain Gaest rapport une antenne de rfrence de gain isotrope Gr, par exemple un doublet demi-o

39、nde ou une antenne unipolaire courte, il faut remplacer le facteur de gain Gi par le produit Gr Gacomme dans lquation (4). Le facteur Gr pertinent est donn dans le Tableau 1: S = P GrGa/(4 r 2) (4) TABLEAU 1 Facteurs de gain isotrope pour diffrents types dantenne de rfrence Ainsi, lorsque le gain da

40、ntenne Gd(Ga= Gd) est rapport celui dun doublet demi-onde: S = 1,64 PGd/(4 r 2) (5) o: Gd: gain de lantenne rapport un doublet demi-onde. De mme, lorsque le gain de lantenne Ga= Gmest rapport celui dune antenne unipolaire courte: S = 3,0 PGm/(4 r 2) (6) o: Gm: gain de lantenne rapport une antenne un

41、ipolaire courte. 2.1.2.2 Champ Dans les quations (2) (10) on suppose que les conditions sont celles propres la rgion de champ lointain o le champ se prsente sous forme dune onde plane; elles ne concernent pas les calculs pour la rgion de champ proche. Si on insre lquation (2) dans lquation (3) pour

42、liminer S et si on introduit un facteur C pour tenir compte de la caractristique de direction de la source de rayonnement, on obtient alors lquation (7) qui permet de calculer le champ lectrique (E), dans la rgion de champ lointain, dune source de rayonnement: iiPGrCCrPGZE 3040= (7) Type dantenne de

43、 rfrence Facteur de gain isotrope, GrApplications types concernes par le type dantenne de rfrence Elment rayonnant isotrope 1,0 Radar, liaison radiolectrique par satellite ou de Terre Doublet demi-onde 1,64 Tlvision, radiodiffusion en ondes mtriques et parfois en ondes dcamtriques Antenne unipolaire

44、 courte 3,0 Radiodiffusion en ondes kilomtriques, hectomtriques et parfois dcamtriques Rec. UIT-R BS.1698 7 o: E : champ lectrique (V/m) Z0= 377 , impdance caractristique de lespace libre P : puissance fournie la source de rayonnement (W), dans lhypothse dun systme sans perte C : facteur (0 C 1) qui

45、 tient compte de la caractristique de direction de la source de rayonnement (dans la direction principale du rayonnement, C = 1). Si le gain de lantenne est rapport celui dun doublet demi-onde ou dune antenne unipolaire courte et non celui dun lment rayonnant isotrope, il convient dutiliser en lieu

46、et place de Gi, les facteurs Gdet Gmrespectivement dans les quations (8) et (9). ddPGrCCrPGZE 2,4964,140= (8) mmPGrCCrPGZE 90340= (9) Pour calculer le champ magntique, dans la rgion de champ lointain, dune source de rayonnement, on utilise lquation (10): H = E / Z0 (10) o: E : champ lectrique (V/m)

47、H : champ magntique (A/m) Z0= 377 (120), impdance caractristique de lespace libre. 2.1.3 Champ proche La structure du champ dans la rgion de champ proche est plus complexe que celle dcrite ci-dessus pour la rgion de champ lointain. Dans la rgion de champ proche, il y a une relation de phase et damplitude arbitraire entre le vecteur champ lectrique et le vecteur champ magntique et les valeurs de champ varient considrablement dun point un autre. Par consquent, pour dterminer la nature du champ