Radyo frekanslarında elektromanyetik kirliliğe gsm bandlarının etkisinin istatistiksel analizi
Statistical analysis of the effects of gsm bands to the electromagnetic pollution in the rf frequencies
Yazar: ÖZGÜR GENÇ
Danışman: PROF. DR. MEHMET BAYRAK
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, 3 GHz'e kadar olan radyo frekans spektrumunda ortamdaki elektromanyetik (EM) kirliliğe GSM bandlarının etkisi incelenmiştir. Konu ile ilgili önceki çalışmalardan farklı olarak belirlenen frekans spektrumundaki EM kirliliğe; televizyon vericileri, radyo vericileri ve GSM baz istasyonlarının etkileri incelenmiştir.Çalışma kapsamında pilot bölge olarak, Ankara kent merkezinde EM kirlilik kaynaklarının yoğun olarak bulunduğu bölgeler seçilmiştir. Halkın nüfus bakımından kalabalık olduğu bölgelerde çevresel EM kirlilik ölçümü yapılmıştır. Ayrıca radyo-televizyon vericilerinin ve baz istasyonlarının yoğun olarak bulunduğu Dikmen Çaldağı ve Yenimahalle Şentepe bölgelerinde de EM kirlilik ölçümleri yapılmıştır. Bu bölgelerde 75 MHz? 3 GHz frekans spektrumunda SRM3000 cihazı ve izotropik probu ile elektrik alan şiddeti ölçümü gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, ICNIRP'a ait genel alan maruz kalma referans değerleri ile karşılaştırılmış ve EM kirliliğin azaltılması yönünde önerilerde bulunulmuştur.Ölçümlerde elektrik alan şiddeti (E) değeri ve bir GPS yardımıyla ölçülen noktanın koordinat değeri kaydedilmiştir. Bu şekilde elde edilen elektrik alan şiddeti ve koordinat değerleri Ankara kent merkezine ait sayısal harita üzerine bindirilerek ortamın EM kirlilik dağılım haritaları elde edilmiştir. EM kirlilik haritalarının elde edilmesinde ArcGIS programında; ?doğal komşuluk enterpolasyonu? ve ?mesafenin tersine göre enterpolasyon? teknikleri kullanılmıştır. Önceki çalışmalardan farklı olarak; ölçülen spektrumdaki her bir EM kirlilik kaynağı için ayrı ayrı kirlilik dağılım haritaları elde edilmiştir.Çevredeki EM kirliliğin tahmini konusunda farklı bir yöntem olarak istatistiksel analizler gerçekleştirilmiştir. Ölçümlerde elde edilen veriler SPSS 17.0 ve E-Views istatistik paket programları ile analiz edilmiştir. 75 MHz - 3 GHz frekans spektrumunda yapılan ölçümlerde; ortamdaki toplam elektrik alan şiddeti değerini, GSM bandlarının ne seviyede ve ne şekilde etkilediği analiz edilmiştir. Ayrıca diğer EM kirlilik kaynaklarının da etkileri istatistiksel olarak irdelenmiştir. Analizlerde ölçülen her EM kirlilik kaynağı ?değişken? olarak nitelendirilmiş ve bu değişkenlere ait ölçüm değerlerinden birer zaman serisi oluşturulmuştur. Dickey-Fuller (DF) birim kök testi kullanılarak bu zaman serilerinin durağanlık testi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen tüm zaman serilerinin durağan olduğu sonucuna ulaşılmış ve sonrasında çoklu regresyon ve korelâsyon analizleri yapılmıştır. Bu sayede, her bir değişkenin toplam EM kirliliğe etkisi belirlenmiştir. Ölçüm bölgelerindeki EM kirliliğin gelecekte tahmin edilebilmesi amacıyla; çevresel ölçümler, Dikmen Çaldağı ve Yenimahalle Şentepe bölgeleri için farklı regresyon modelleri elde edilmiştir. Bu modeller kullanılarak tahmin edilen toplam elektrik alan şiddeti değeri ile ölçüm sonucu karşılaştırılmıştır. Ve analiz modellerinin doğru sonuçlar verdiği görülmüştür.

Abstract:
In this study, contribution of the GSM bands to the electromagnetic (EM) pollution in the 75 MHz ? 3 GHz frequency spectrum has been examined. Unlike previous studies on the subject, effects of television transmitters, radio transmitters and the impact of GSM base stations to the EM pollution over a certain frequency spectrum were investigated.The city center of Ankara is chosen as pilot study areas where many number of EM pollution sources are located. Environmental EM pollution measurements were made for the regions where the population is concentrated. EM pollution measurements were made in Dikmen Çaldağı and Yenimahalle Şentepe regions where the number of TV, radio and GSM transmitters are dense. EM pollution measurements in these regions were made by using the SRM3000 measurement device and an isotropic antenna operating in 75 MHz to 3 GHz frequency spectrum. Results obtained are compared to the ICNIRP?s exposure limits reference values and suggestions were made to reduce the EM pollution. Measured electric field strength (E) values and the GPS coordinates of the measurement locations were recorded. EM pollution distribution maps were obtained by means of superimposing the recorded electric field intensity values and the coordinates on a digital map of the Ankara city center. In order to obtain the EM pollution maps "Natural neighbor interpolation" and "Inverse distance interpolation" techniques are used in ArcGIS software. Unlike previous studies, the EM pollution distribution maps were obtained separately for each EM pollution source operating within the chosen frequency spectrum.In the last chapter, a statistical analysis was carried out to estimate the environmental EM pollution as a different method. The obtained data from the measurements were analyzed by using the SPSS 17.0 and the E-Views statistical package programs. The impact level of the GSM bands and how they affect to the total electric field intensity in the environment were analyzed during the measurements in the 75 MHz ? 3 GHz frequency spectrum. In addition, effects of the other EM pollution sources were statistically analyzed. Each pollution source measured was considered as a "variable" and a time series was created for each variable. The time series stability tests were carried out by utilizing the Dickey-Fuller (DF) unit root test. As a result of the Dickey-Fuller (DF) tests, it was concluded that all obtained time series were stable and the multiple regression and correlation analysis were carried out. In this way, the contribution of each variable to the total EM pollution intensity was determined. In order to estimate the future EM pollution levels in the measurement regions, different regression models were utilized for Dikmen Çaldağı and Yenimahalle Şentepe regions. Estimated total electric field strength values obtained from these models were compared to the actual measurement results. As a result, it is concluded that the analysis models provide accurate results.