Brevet FR2827389A1 — publié le 20030117

fermée, une entrée dudit circuit sommateur (14). DISPOSITIF PORTABLE POUR LA MESURE ET L'ANALYSE DU CHAMP ELECTROMAGNETIQUE AMBIANT L'invention concerne les mesures du rayonnement électromagnétique ambiant. La multiplication des appareils électriques et électroniques tels que les appareils ménagers, les téléviseurs et les téléphones mobiles a entrané une augmentation des rayonnements électromagnétiques dans l'espace ambla nt. L'influence de ce rayonnement sur l'orga n isme est en co re ma l connue. Néanmoins, I'Agence Nationale des Fréquences (ANFR) a déjà publié un document provisoire visant à établir un "Protocole de mesure in situ" des émissions électromagnétiques pour des niveaux de champs compris entre 9 kHz et 300 GHz. Ce document fixe en particulier des niveaux de référence du champ électrique et du champ magnétique pour différentes gammes de fréquences. Ces niveaux de référence sont repris dans la " recommandation du Conseil de l'unlon Européenne " du 12 juillet 1999 relative à la limitation de l'exposition du public aux champs électromagnétiques (acte publié au Journal Officiel des Communautés européennes du 30 juillet 1999). Le but de l'invention est de fournir un outil permettant de détecter et de mesurer de rayonnement électromagnétique ambiant, et en particulier le rayonnement émis par les stations de bases (BTS) d'un réseau cellulaire. A cet effet, I'invention propose un dispositif portable d'analyse du champ électromag nétiq ue amb la nt, caractérisé en ce q u ' il com pren d des moyens de détection du champ électromagnétique, un analyseur de spectre qui est relié à ces moyens de détection et qui analyse le spectre du champ électromagnétique détecté, et une unité de traitement apte à déterminer des valeurs qui caractérisent le champ électromagnétique ainsi analysé par l'analyseur de spectre. Ce dispositif permet avantageusement de rénliser des mesures de champ électromagnétique au point géographique auquel on souhaite conna^tre l'intensité du rayonnement électromagnétique ambiant. Dans une mise en _uvre de ce dispositif, les moyens de détection comportent au moins deux antennes, I'une dont la bande passante s'étend de 20 Hz à 1 MHz, I'autre dont la bande passante s'étend de 80 MHz à 3 GHz. L'invention concerne en outre un procédé d'analyse du champ électromagnétique ambiant, au moyen de l'unité de traitement d'un dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes selon lesquelles: - on mesure dans le temps, pour plusieurs fréquences d'une gamme de fréquence que 1'on échantillonne, I'intensité du champ électromagnétique, - on détermine pour chaque fréquence, à partir des mesures ainsi effectuées, un paramètre caractéristique du champ électromagnétique à cette fréquence, - on détermine à partir des valeurs ainsi déterminées pour ce paramètre caractéristique la fréquence qui correspond aux signaux émis par des stations de base d'un réscau de télécommunication cellulaire. Dans une mise en _uvre de ce procédé, pour une fréquence donnée, le paramètre caractéristique est l'intensité moyenne du champ électromagnétique à cette fréquence, et en ce qu'on détermine les fréquences des stations de base d'un réseau de télécommunication cellulaire en prenant en considération celles pour lesquelles l'intensité moyenne est maximale. Cette méthode permet avantageusement de détecter les niveaux de champs électromagnétiques générés par les stations de base les plus proches. Dans une autre mise en _uvre du procédé, pour une fréquence donnée, le paramètre caractéristique est l'écart-type normalisé de la variation de l'intensité du champ électromagnétique mesuré à cette fréquence, et en ce qu'on détermine les fréquences des stations de base d'un réscau de télécommunication cellulaire en prenant en considération celles pour lesquelles l'écart-type normalisé est minimal. Dans une autre mise en _uvre du procédé, pour une fréquence donnée, le paramètre caractéristique est la période de variation du champ électromagnétique à cette fréquence, et en ce qu'on détermine les fréquences des stations de base d'un réseau de télécommunication cellulaire en prenant en considération celles pour lesquelles l'intensité du signal est périodique. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard de la figure 1 annexée représentant un dispositif de détection du champ électromagnétique conforme à l'invention. Les stations de base (BTS) transmettent réqulièrement sur le canal "Broad Casting Channel" (BCCH) des informations de localisation vers les stations mobiles. La puissance émise par ces stations de base est constante de manière à ce que la station mobile puisse être localisée en fonction du niveau de puissance qu'elle reçoit. Ainsi, le rayonnement électromagnétique ambiant est plus important à proximité des stations de base. Sur la figure 1, le dispositif de détection du champ électromagnétique comprend un PC portable 1 comprenant un logiciel de contrôle et des moyens de traitement, connecté à un analyseur de spectre 2. L'analyseur de spectre 2 peut être par exemple du type HP 8560EC fourni par la société Hewlett Packard. Il est relié à des moyens d'alimentation autonomes 3. Le dispositif comprend en outre des moyens de détection 4 pouvant être connectés à l'analyseur de spectre 2. Les moyens de détection 4 utilisés dépendent des gammes de fréquence que l'on souhaite analyser. Ces moyens de détection comprennent des amplificateurs 5 chacun associé à une antenne 6. Les antennes 6 sont disposée à l'endroit précis o l'on souhaite conna^'tre le champ électromagnétique. Pour la détection des fréquences comprises entre 10Hz et 1 MHz, on utilise par exemple une antenne boucle 7604 de diamètre 13 cm fournie par Electrometrics associée à un amplificateur basse fréquence HP 11729 60014 fourni par Hewlett Packard. Pour la détection des fréquences comprises entre 10MHz et 2900MHz, on utilise un amplificateur haute fréquence HP 87405A fourni par Hewlett Packard associé à une antenne biconique ARC PCD8250. L'ANFR a définit les " niveaux d'exposition de référence " permettant la comparaison avec les valeurs de champ électrique et de champ magnétique mesurées. Ces niveaux de référence sont donnés pour chaque gamme de fréquence entre O et 300 GHz dans le tableau 1: Champ électrique Champ magnétique Gamme de fréquences E (V/m) H (A/m) O à 1 Hz 32 000 1 à 8 Hz 10 000 3200: 2 8 à 25 Hz 10 000 400f 0,025 à 0,8 kHz f a:/f 0,8 à 3 kHz 25:f 5 3 à 150 kHz 87 5 0,15 à 1 MHz 37 0,7/ 1 à 10 MHz f 0,7t à 400 MHz 28 0,073 400 à 2000 MHz 1,375 x f 0,0037 x f 2 2 à 300 GHz 61 0,1 6 f est la fréquence à laquelle I champ est mesurée considérée dans l'unité indiquée dans la colonne de la gamme de fréquence. Tableau 1: Valeurs de référence préconisées dans la recommandation du Conseil de l'union Européenne du 12 juillet 1999 relative à la limitation de l'exposition du public aux champs électromagnétiques (de 0 à 300 GHz). Pour chaque gamme de fréquence définie précédemment, on réalise un nombre n d'acquisitions échelonnées dans le temps. A cet effet, on installe l'antenne 6 appropriée aux fréquences à détecter. On saisit à l'aide du PC 1 les informations nécessaires à la définition de cette gamme. Le logiciel de contrôle cherche dans un fichier les paramètres de confguration de l'analyseur de spectre 2 et le configure en conséquence. Le logiciel commande ensuite à l'analyseur de spectre l'acquisition des n traces spectrales. Les données de mesure sont enregistrées dans un nouveau fichier. Après avoir réalisé les mesures en utilisant les différentes antennes sur l'ensemble des gammes de fréquences, I'utilisateur commande l'analyse du spectre total obtenu. Les moyens de traitement permettent de détecter sur cette bande, à partir de ces n acquisitions les fréquences fBccH des signaux BCCH et leur intensité EBCCH. A cet effet, dans une première mise en _uvre du procédé de détection, les moyens de traitement réalisent pour chaque fréquence fj échantillonnée du spectre, une moyenne Emj des intensités Ej mesurées sur les n acquisitions réalisées. Les fréquences fBccH correspondant aux signaux BCCH sont considérées comme étant les fréquences pour lesquelles l'intensité moyenne est maximale. Ainsi, selon cette première mise en _uvre, on applique: n Z(Ei)j i = j n EB(CH = max(E",j) fB(:(:H f ( EBC(H) Dans une deuxième mise en _uvre du procédé de détection, le logiciel commande à l'analyseur de spectre l'acquisition des n traces spectrales dans les différentes gammes de fréquences. Les moyens de traitement déterminent l'écart-type j des intensités Ej pour chaque fréquence fj échantillonnée du spectre total. Les intensités EBCCH correspondant aux signaux BCCH sont considérées comme étant les intensités présentant les écarts-type normalisés les plus faibles. (Par écart- type " normalisé ", on entend le rapport entre l'écart-type et l'intensité moyenne). En effet, les signaux BCCH sont émis à une puissance quasi- 1 0 constante. Ainsi, seion cette deuxième mise en _uvre, on a: n Enîj = É(Ei)j j=l i =:z ((Ei) j-Eni) E.RC( H = E(min(7)) fsccH f(EBccH) Dans une troisième mise en _uvre du procédé de détection, le logiciel de commande commande à l'analyseur de spectre l'acquisition des n traces spectrales dans les différentes gammes de fréquences. Les n traces spectrales sont acquises avec un intervalle de temps fixe entre chaque acquisition j. Pour chaque fréquence fi échantillonnée, les moyens de traitement déterminent la période Tj de variation des valeurs d'intensité E' mesurces. Les signaux BCCH sont des signaux périodiques, ce qui permet de les différencier des autres signaux. Ainsi, selon cette troisième mise en _uvre, on a: Tj = période((E') j) tel que [' f Les signaux BCCH issus d'un réseau GSM présentent une amplitude dont les variations dans le temps apparaissent comme aléatoires. Ces variations dépendent notamment de facteurs tels que l'environnement ambiant et le taux de chargement du réscau. Pour les fréquences des stations de base ainsi déterminées, les moyens de traitement com pa rent les niveaux d'intensité maximaux du champ électromagnétique mesuré aux fréquences des stations de bases déterminée avec les valeurs de référence proposées par exemple dans le tableau 1. On péut prévoir que le PC affiche le résultat de cette comparaison de manière graphique pour que l'utilisateur puisse immédiatement visualiser les fréquences pour lesquelles les niveaux de champ électromagnétique de référence sont dépassés. REVENDICATION 1. Dispositif portable d'analyse du champ électromagnétique ambiant, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détection (4) du champ électromagnétique, un analyseur de spectre (2) qui est relié à ces moyens de détection (4) et qui analyse le spectre du champ électromagnétique détecté, et une unité de traitement (1) apte à déterminer des valeurs qui caractérisent le champ électromagnétique ainsi analysé par l'analyseur de spectre (2). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de détection comportent au moins deux antennes, I'une dont la bande passante s'étend de 20 Hz à 1 MHz, I'autre dont la bande passante s'étend de 80 MHz à 3 GHz. 3. Procédé d'analyse du champ électromagnétique ambiant, au moyen de l'unité de traitement d'un dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes selon lesquelles: - on mesure dans le temps, pour plusieurs fréquences d'une gamme de fréquence que l'on échantillonne, I'intensité du champ électromagnétique, - on détermine pour chaque fréquence, à partir des mesures ainsi effectuées, un paramètre caractéristique du champ électromagnétique à cette fréquence, - on détermine à partir des valeurs ainsi déterminées pour ce paramètre caractéristique la fréquence qui correspond aux signaux émis par des stations de base d'un réseau de télécommunication cellulaire. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'intensité du champ électromagnétique est déterminée à partir de la mesure du champ magnétique eVou du champ électrique. 5. Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que, pour une fréquence donnée, le paramètre caractéristique est l'intensité moyenne du champ électromagnétique à cette fréquence, et en ce qu'on détermine les fréquences des stations de base d'un réseau de télécommunication cellulaire en prenant en considération ceiles pour lesquelles l'intensité moyenne est maxImale. 6. Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que, pour une fréquence donnée, le paramètre caractéristique est l'écart type de la variation de l'intensité du champ électromagnétique mesuré à cette fréquence, et en ce qu'on détermine les fréquences des stations de base d'un réseau de télécommunication cellulaire en prenant en considération celles pour lesquelles l'écart-type normalisé est minimal. 7. Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que, pour une fréquence donnée, le paramètre caractéristique est la période de variation du champ électromagnétique à cette fréquence, et en ce qu'on détermine les fréquences des stations de base d'un réscau de télécommunication cellulaire en prenant en considération celles pour lesquelles l'intensité du signal présente une variation périodique. 8. Procédé selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'on compare les niveaux d'intensité du champ électromagnétique mesuré aux fréquences des stations de bases déterminée avec des valeurs de