Procédures de mesure selon le Code de sécurité 6 (CS6
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NT-329 Février 2011 Gestion du spectre et télécommunications Note technique Procédures de mesure selon le Code de sécurité 6 (CS6) (environnements non contrôlés) Also available in English – TN-329 Table des matières 1.0 But ..................................................................................................................................................1 2.0 Introduction....................................................................................................................................1 3.0 Processus d'évaluation...................................................................................................................1 3.1 Sites de transmission FM, de radio numérique, de télé VHF/UHF/numérique et des systèmes de distribution multipoint (SDM)............................................................................3 3.2 Sites de transmission AM .......................................................................................................5 3.3 Sites de transmission à micro-ondes (fixes point à point) ......................................................7 3.4 Sites de transmission point-à-multipoint pour les services mobiles terrestres, cellulaires, SCP et à micro-ondes..............................................................................................................7 3.5 Sites de transmission radar......................................................................................................7 4.0 Rapport ...........................................................................................................................................8 Références .................................................................................................................................................8 Annexe A – Schéma des procédures de mesure sur place......................................................................9 Annexe B – Limites imposées par le Code de sécurité 6 (CS6) relativement aux environnements non contrôlés ....................................................................................................10 i Liste d'acronymes et d'abréviations AM CPC CS6 DP E EMA FM GPS H LD NT RF SBDCR SCP SGAL Modulation d'amplitude Circulaire des procédures concernant les clients Code de sécurité 6 Densité de puissance Champ électrique Exposition maximale admissible Modulation de fréquence Système mondial de localisation Champ magnétique Lignes directrices Note technique Radiofréquence Base de données en radiodiffusion Service de communications personnelles Système de gestion des assignations et des licences ii Procédures de mesure selon le Code de sécurité 6 (CS6) (environnements non contrôlés) 1.0 NT-329 But La présente note technique a pour but de décrire les procédures employées pour différents types d'emplacements de radiocommunications et de radiodiffusion afin de vérifier leur conformité aux limites du CS6 concernant les « environnements non contrôlés ». 2.0 Introduction Tel qu'il est indiqué dans la CPC-2-0-03 intitulée Systèmes d'antennes de radiocommunications et de radiodiffusion, Industrie Canada exige que toutes les installations radio soient utilisées d'une manière conforme aux exigences énoncées dans le document publié par Santé Canada, intitulé Limites d'exposition humaine à l’énergie électromagnétique radioélectrique dans la gamme de fréquences de 3 kHz à 300 GHz – Code de sécurité 6 (2009) pour la protection du grand public. Industrie Canada produit divers outils, lignes directrices et documents permettant de vérifier la conformité aux limites d'exposition RF. Par exemple, Industrie Canada a publié le document LD-01, Lignes directrices relatives à la mesure des champs radioélectriques de la gamme de fréquences de 3 kHz à 300 GHz, afin de vérifier la conformité au CS6. Les LD-01 traitent des procédures de mesure associées aux installations de radiodiffusion, micro-ondes, radio mobiles terrestres, de service de télé-appel, de service cellulaire, de SCP et radar. La note technique NT-261, intitulée Modèle d’évaluation de l'exposition aux champs de radiofréquences selon le Code de sécurité 6 (CS6) (environnements non contrôlés), est un outil d'évaluation rapide qui permet de vérifier la conformité aux limites d'exposition RF des sites à antenne unique, à l'aide de calculs mathématiques. HIFIELD, un logiciel mis au point par Industrie Canada, permet d'effectuer des évaluations de conformité relatives au CS6 pour les sites de radiocommunications et de radiodiffusion. Ce logiciel utilise à la fois la base de données de radiocommunications (SGAL) et la base de données de radiodiffusion (SBDCR) pour relever les stations situées dans une zone donnée et pour calculer les niveaux RF relatifs aux limites d’expositions aux environnements non contrôlés. Les calculs peuvent aussi être réalisés au moyen de tableurs ou de logiciels de modélisation computationnelle tenant compte des zones du champ proche et du champ éloigné, ainsi que des limites fixées par le CS6. La présente note technique (NT-329) fournit un résumé des procédures de mesure des RF sur place. Toutefois, les documents LD-01 et NT-261 doivent être consultés lorsque des renseignements détaillés sont requis. 3.0 Processus d'évaluation Les sites dotés d'antennes de radiocommunications et de radiodiffusion doivent satisfaire les limites imposées par le CS6 concernant les environnements non contrôlés. Pour s'assurer de leur conformité, on devra suivre les étapes suivantes : 1 Procédures de mesure selon le Code de sécurité 6 (CS6) (environnements non contrôlés) NT-329 (i) Une étude de l'environnement devra être effectuée avant de procéder aux mesures sur place. Il faudra recueillir toutes les données se rapportant aux stations de radiodiffusion localisées dans un rayon de 1 km de même qu'il faudra fournir des renseignements concernant les émetteurs terrestres fixes des services radio mobiles, cellulaires, SCP, micro-ondes, radar et de radiolocalisation situés dans un rayon de 100 m des sites dont les champs RF seront mesurés. (ii) Des calculs1 doivent être effectués afin d'estimer les niveaux RF dans le champ lointain pour les sites d'émission évalués de façon à identifier les emplacements approximatifs qui doivent faire l'objet de mesures (c.-à-d. les emplacements dont le niveau RF dépasse 50 % de la limite aux environnements non contrôlés). Nota : Si l'analyse théorique révèle qu'en aucun emplacement l'intensité est supérieure à 50 % de la limite aux environnements non contrôlés (dans les zones accessibles au grand public), on estime que l'emplacement est conforme et qu'il n'est pas nécessaire de prendre des mesures sur place. (iii) Il faut tenir compte de la distance du champ lointain au moment de choisir les emplacements devant faire l'objet de mesures. En règle générale, si un emplacement est situé dans le champ lointain de tout élément rayonnant, une mesure de champ E est suffisante. Autrement, il faut mesurer les champs E et H. (iv) Le choix du matériel à bande étroite et/ou à large bande utilisé pour effectuer les mesures sur place repose sur les résultats l'étude de l’environnement. (v) En utilisant les emplacements indiqués au paragraphe (ii) comme points de départ, on doit faire un tour rapide de l'emplacement selon la méthode figurant la LD-01 afin d'identifier les points où les niveaux RF sont élevés (≥ 50 % de la limite aux environnements non contrôlés, incluant l'incertitude des mesures). (vi) Il faut voir clairement les antennes au moment d'effectuer les mesures sur place. Dans le cas des emplacements situés sur un toit d’immeuble, on doit, au minimum, effectuer des mesures aux emplacements où un membre du grand public pourrait être exposé au faisceau principal de l'antenne. (vii) Un document écrit dans lequel figurent les emplacements de mesures, les niveaux mesurés et la durée de la prise de mesures devrait être conservé. 2 (viii) Il faut tenir compte des incertitudes de mesure lors de la vérification de la conformité. 1 2 Les calculs peuvent être effectués à l'aide de la NT-261 ou de HIFIELD (ou de tout logiciel commercial de calcul du champ RF) afin de déterminer l'emplacement des niveaux maximums d'exposition RF pour les sites en question. La ligne directrice LD-01 fournit un aperçu de la sélection du matériel permettant de mesurer le champ RF. 2 Procédures de mesure selon le Code de sécurité 6 (CS6) (environnements non contrôlés) NT-329 3.1 Sites de transmission FM, de radio numérique, de télé VHF/UHF/numérique et des systèmes de distribution multipoint (SDM) 3.1.1 Caractérisation des sites Le technicien ou la personne chargée des mesures doit d'abord procéder à la caractérisation du site d’émission en fonction de la variation temporelle des signaux RF. Pour ce faire, il faut placer l’appareil de mesure approximativement à l'endroit où l'évaluation théorique indique l'intensité maximale et, à l'aide de l’appareil de mesure, trouver l'endroit à proximité de ce point de départ où l'intensité du signal est maximale. Il faut ensuite installer l’appareil de mesure sur un trépied non métallique, à une hauteur de 1 à 2 mètres, à l'endroit où l'intensité est maximale. Les mesures sont recueillies pendant 6 minutes afin d'évaluer la magnitude des variations temporelles des signaux. Si les variations temporelles du champ sont inférieures à 20 % (ou 36% en densité de puissance), ce qui est généralement prévu dans le cas des sites de radiodiffusion, il ne sera pas nécessaire de calculer la moyenne temporelle pour le reste de la vérification (réf. : CS6). Si les variations du champ sont supérieures à 20 % (ou 36 % en densité de puissance), il faut calculer la moyenne temporelle pendant 6 minutes est nécessaire pour le reste des mesures. Les transitoires qui se manifestent dans l'instrument de mesure ou les effets sporadiques instantanés peuvent créer des variations brusques du signal RF mesuré. Au moment d'établir la variation temporelle du signal, on ne doit pas tenir compte des pointes temporelles créées par ces brusques variations. 3.1.2 Tour rapide Une fois la caractérisation temporelle terminée, le technicien ou la personne chargée des mesures doit faire un tour rapide de l'emplacement à l'aide d'un appareil de mesure de la densité de puissance ou d'un appareil de mesure profilée, comme il est décrit à la section 3.0, et identifier les emplacements où l'exposition au champ est élevée, en s’aidant des résultats de l'évaluation théorique comme point de départ. En règle générale, la personne chargée des mesures doit tenir l’appareil de mesure loin de son corps et ne doit pas se placer directement devant ou derrière l’appareil de mesure. Également, aucun objet ne doit se trouver à proximité de quelques mètres de la personne. L’appareil de mesure doit également être orienté en direction de l’antenne émettrice. De plus, il doit être maintenu à une hauteur de 1 à 2 mètres au-dessus du sol, à l'endroit où le signal est maximal. Des mesures détaillées utilisant au besoin des moyennes temporelles et spatiales sont requises aux emplacements où le signal RF s'approche de la limite aux environnements non contrôlés mentionnées dans le CS6 (c'est-à-dire que le signal est égal ou supérieur à 50 % des limites aux environnements non contrôlés, tel que spécifié dans le CS6). 3.1.3 Mesures détaillées 3.1.3.1 Moyenne temporelle non nécessaire Si la caractérisation du site indique qu'il n'est pas nécessaire de mesurer la moyenne temporelle, un balayage rapide de la section transversale du corps humain est effectué à l'aide de l’appareil de mesure afin de déterminer la valeur de la moyenne spatiale pour chaque emplacement de mesure. En règle générale, si le temps de réponse de l’appareil de mesure est rapide, le balayage peut être effectué sur une durée d’environ 30 secondes. 3 Procédures de mesure selon le Code de sécurité 6 (CS6) (environnements non contrôlés) 3.1.3.2 NT-329 Moyenne temporelle nécessaire Si la mesure de la moyenne temporelle est nécessaire, chaque point de la matrice en 9 points représentant la section transversale du corps humain doit faire l'objet d'une mesure d'une durée de 6 minutes, et la moyenne doit être calculée. Dans ce cas, l’appareil de mesure doit être placé sur un trépied non métallique pour des raisons pratiques. Figure 1 - Exemple d'une grille utilisée pour mesurer le champ électrique non uniforme et calcul de la densité de puissance moyenne de 1 800 MHz Exemple 1 : L'appareil de mesure indique 5 % de la limite applicable aux environnements contrôlés figurant dans le CS6. Pour obtenir le pourcentage relatif à la limite d’environnement non contrôlés, on multiplie par 5 le pourcentage par rapport à la limite d’environnements contrôlés ce qui porte le pourcentage à 25 %. Si l'incertitude de l'appareil est de 3 dB, le pourcentage relatif au CS6 peut atteindre 50 % de la limite aux environnements non contrôlés. Par conséquent, il faut envisager d'effectuer des mesures détaillées à cet emplacement. Exemple 2 : L'appareil de mesure indique 2 % de la limite applicable aux environnements contrôlés figurant dans le CS6. Pour obtenir le pourcentage relatif à la limite d’environnement non contrôlés, on multiplie par 5 le pourcentage par rapport à la limite d’environnements contrôlés ce qui porte le pourcentage à 10 %. Si l'incertitude de l'appareil est de 3 dB, le pourcentage relatif au CS6 peut atteindre 20 % de la limite aux environnements non contrôlés. Par conséquent, il n'est pas nécessaire d'effectuer des mesures détaillées à cet emplacement. 4 Procédures de mesure selon le Code de sécurité 6 (CS6) (environnements non contrôlés) 3.1.4 NT-329 Mesures du courant induit et du courant de contact En ce qui concerne le courant induit et le courant de contact, il faut effectuer des mesures si les émetteurs qui se trouvent dans l'environnement en question fonctionnent à des fréquences égales ou inférieures à 110 MHz. Sous certaines conditions, le courant induit peut dépasser les limites figurant dans le tableau 2 de l'Annexe B, même si l'intensité du champ électrique est inférieure aux limites figurant dans le tableau 1 de l'Annexe B. Ces conditions peuvent se manifester lorsque l'intensité du champ électrique n'atteint que 25 % de la limite d'exposition. Par conséquent, lorsque le champ électrique est égal ou supérieur à 25 % de la limite aux environnements non contrôlés, on peut mesurer le courant induit qui circule à travers un ou deux pieds à l'aide d’une sonde de courant induit installée à la cheville ou à l'aide d'une plateforme basse composée de deux plaques conductrices parallèles superposées et isolées l'une de l'autre. Les premières mesures du courant induit doivent être effectuées aux emplacements où l'intensité du champ est maximale. De même, sous certaines conditions, le courant de contact peut dépasser les limites figurant dans le tableau 2 de l'Annexe B, même si l'intensité du champ électrique, (qui représente un élément important du courant de contact), est inférieure aux limites figurant dans le tableau 1 de l'Annexe B. Ces conditions peuvent se manifester lorsque l'intensité du champ électrique n'atteint que 25 % de la limite d'exposition. Dans le cas des objets métalliques conducteurs avec lesquels une personne peut entrer en contact et qui sont situés dans un champ RF à haute intensité, il faut mesurer les courants de contact lorsque l'intensité du champ électrique est égale ou supérieure à 25 % des limites aux environnements non contrôlés Les mesures doivent être effectuées à l'aide d'un circuit électrique dont l'impédance est égale à celle du corps humain ou avec une pince ampérométrique (sonde). 3.2 Sites de transmission AM En raison de la distance entre les antennes (pylônes) des réseaux AM, il faut vérifier chaque pylône séparément. On peut également utiliser le tableau 1 ci-dessous pour définir, pour chaque pylône, une distance radiale pratique, à partir de laquelle on peut commencer les mesures en se dirigeant vers le pylône. 5 Procédures de mesure selon le Code de sécurité 6 (CS6) (environnements non contrôlés) NT-329 Tableau 1 : Prédiction de l'emplacement des différents contours d'exposition pour les systèmes d'antennes AM3 Intensité du champ électrique (V/m) Intensité du champ magnétique (A/m) Puissance d'entrée à la base du pylône (kW) 50 25 10 5 2,5 1,0 0,5 0,25 0,10 25 0,06 109 83 60 47 37 27 22 18 13 50 0,13 65 51 37 29 23 18 14 11 8 75 0,19 49 38 28 23 18 13 11 8 6 100 0,25 40 31 23 19 15 11 9 7 5 150 0,38 30 24 18 15 11 8 6 5 4 200 0,50 25 20 15 12 9 7 5 4 3 280 0,74 21 17 12 10 7 5 4 3 2 300 0,75 20 16 11 9 7 5 4 3 <2 400 1,00 16 13 9 7 6 4 3 <2 <2 500 1,25 14 11 8 6 5 3 3 <2 <2 750 1,88 11 8 6 5 4 3 <2 <2 <2 1000 2,50 9 7 5 4 3 <2 <2 <2 <2 Nota : Distance (en mètres) à laquelle on prévoit que les champs produits par les systèmes d'antennes AM seront inférieurs à divers niveaux d'intensité de champ (source : Federal Communications Commission OET Bulletin 654 [en anglais seulement]). Des distances intermédiaires peuvent être estimées par interpolation linéaire des deux distances données les plus proches. Quand la méthode fondée sur le tableau est utilisée, la zone de mesure de chaque pylône doit être définie en fonction de la puissance d'entrée pertinente à sa base. Il ne s'agit que d'une méthode approximative, mais elle est assez précise dans la plupart des situations. En cas de doute, dans le cas des pylônes à faible puissance, il est recommandé d'utiliser un rayon de mesure d'au moins 5 mètres. Les limites précisées par le CS6 se trouvent le long d'une zone généralement circulaire ou légèrement ovoïde autour de la base de chaque pylône. Pour obtenir des mesures détaillées, il faut prendre au moins quatre lectures sur chaque rayon de chaque pylône, à partir de la distance de mesure maximale et en se dirigeant vers le pylône. En général, il ne faut tenir compte que du pylône le plus « chaud », c'est-à-dire celui où le courant est le plus élevé. Le rayon de mesure calculé pourrait devoir être prolongé quand les lectures au point de départ dépassent déjà les limites aux environnements non contrôlés recommandées dans le CS6. 3 4 Ce tableau peut servir pour toutes les fréquences AM et toutes les hauteurs d'antenne. Les données du présent tableau s'appliquent à la fois à l'intensité du champ électrique et à celle du champ magnétique correspondant (en supposant une impédance en espace libre égale à 377 W). Federal Communications Commission (FCC) OET65 (http://www.fcc.gov/oet/info/documents/bulletins/) 6 Procédures de mesure selon le Code de sécurité 6 (CS6) (environnements non contrôlés) NT-329 Il convient de se reporter à la section 3.1 afin de connaître les étapes à suivre pour prendre les mesures. Cependant, comme les mesures des champs RF pour les stations AM sont habituellement prises dans le champ proche, les champs électrique et magnétique devraient être mesurés au moment de la prise de mesures détaillées. Il faudra prendre les mesures du courant induit et du courant de contact. 3.3 Sites de transmission à micro-ondes (fixes point à point) Lorsque les mesures de l'intensité du champ sont requises pour les emplacements d'émetteurs à micro-ondes, il faut tenir compte des éléments suivants : Si la source de rayonnements n'est pas hautement directive (c.-à-d. largeur de faisceau inférieure à 5 degrés), il faut supposer qu'il y a des conditions de champ lointain au-delà d'un mètre pour les fréquences au-dessus de 300 MHz. Si des conditions de champ lointain sont prévues, le CS6 permet la mesure du champ E, du champ H ou de la densité de puissance (DP). Si des conditions de champ proche sont prévues, le CS6 exige la mesure distincte du champ E et du champ H dans la plage de fonctionnement des appareils de mesure commerciaux. Toutefois, si l'on ne sait pas s'il faut prévoir des conditions de champ proche ou de champ lointain, il faut supposer qu'il y aura des conditions de champ proche et il faut mesurer séparément les champs E et H. Les procédures de mesure des niveaux de RF décrites à la section 3.1 devraient être respectées pour les emplacements d'émetteurs à micro-ondes, y compris pour les mesures du courant induit et du courant de contact. 3.4 Sites de transmission point-à-multipoint pour les services mobiles terrestres, cellulaires, SCP et à micro-ondes Les installations d'émission associées aux services radio mobiles terrestres, de télé appel, bidirectionnels, à partage de canaux, cellulaires et SCP fonctionnent dans la plage de fréquences de 30 MHz à 2 GHz. Les procédures de mesure des niveaux de RF décrites à la section 3.1 devraient être respectées pour ces types d'emplacements. En ce qui concerne le courant induit et le courant de contact, il convient de prendre des mesures si les émetteurs qui se trouvent dans l'environnement en question fonctionnent à des fréquences égales ou inférieures à 110 MHz. 3.5 Sites de transmission radar En ce qui a trait aux emplacements d'émetteurs radar, il faut porter une attention particulière à la moyenne temporelle sur une période de 6 minutes. Toutefois, une méthode détaillée pour ce type d'installation sera décrite dans une version ultérieure de la présente note technique. Entre-temps, il convient de suivre la procédure décrite dans le document LD-01. Les mesures relatives au courant induit et au courant de contact ne sont pas requises pour ce type d'installations. 7 Procédures de mesure selon le Code de sécurité 6 (CS6) (environnements non contrôlés) 4.0 NT-329 Rapport Le document LD-08, intitulé Lignes directrices pour la préparation de rapports de conformité sur l’exposition aux radiofréquences (RF) pour les systèmes d’antenne de radiocommunication et de radiodiffusion devrait être utilisé pour rédiger le rapport d'essai suite à des mesures d’exposition RF. Références (1) LD-01 Lignes directrices relatives à la mesure des champs radioélectriques de la gamme de fréquences de 3 kHz à 300 GHz (2) LD-08 Lignes directrices pour la préparation de rapports de conformité sur l’exposition aux radiofréquences (RF) pour les systèmes d’antenne de radiocommunication et de radiodiffusion (3) NT-261 Modèle d’évaluation de l'exposition aux champs de radiofréquences selon le Code de sécurité 6 (CS6) (environnements non contrôlés) (4) Santé Canada, Limites d'exposition humaine à l’énergie électromagnétique radioélectrique dans la gamme de fréquences de 3 kHz à 300 GHz (5) IEEE C95.3, Recommended Practice for Measurements and Computations of Radio Frequency Electromagnetic Fields with Respect to Human Exposure to Such Fields, 100 kHz-300 GHz, 2003 (en anglais seulement) 8 Procédures de mesure selon le Code de sécurité 6 (CS6) (environnements non contrôlés) NT-329 Annexe A – Schéma des procédures de mesure sur place Étude de l'environnement Calcul pour estimer les niveaux et les contours selon le CS6. Détermination des emplacements approximatifs où l'intensité RF est égale ou dépasse 50 % de la limite aux env. non cont. Sélection du matériel (c.-à-d. dispositif à large bande ou à bande étroite) Placer la sonde à l'emplacement dont l'intensité prédite est la plus élevée. Déplacer localement la sonde et varier sa hauteur de manière à identifier l’emplacement où l’intensité est maximale. Caractériser la variation temporelle du site en mesurant l'intensité du champ à l'aide de la sonde placée sur un trépied pendant 6 min. La moyenne temporelle est requise si la variation du champ est de plus de 20 %. Un emplacement dont l'intensité est élevée (égale ou plus de 50 %* de la limite aux env. non cont. selon le CS6) a-t-il été trouvé en marchant autour du site avec la sonde entre 1 et 2 m ? Non Oui Oui Moyenne temporelle requise? Calculer une moyenne spatiale en 9 points avec 6 minutes de moyenne temporelle pour chaque point. Oui Champs E > 25% des limites du CS6? Non Calculer une moyenne spatiale sur une superficie équivalente à la coupe transversale verticale du corps humain pour un minimum de 30 secondes. Oui Mesure du courant induit et du courant de contact requise. Rédiger un rapport ou verser au dossier. *Tient compte de l’incertidude des mesures. 9 Fréquence de fonctionnement de 110 MHz ou moins? Non Procédures de mesure selon le Code de sécurité 6 (CS6) (environnements non contrôlés) NT-329 Annexe B – Limites imposées par le Code de sécurité 6 (CS6) relativement aux environnements non contrôlés Tableau 1 : Limites de l’intensité du champ et densité de puissance aux environnements non contrôlés Intensité de champ magnétique (A/m eff.) 2,19 Densité de puissance (W/m2) 0,003 – 1 MHz Intensité de champ électrique (V/M eff.) 280 - Temps de calcul de moyenne (minutes) 6 1 – 10 MHz 10 – 30 MHz 30 – 300 MHz 300 – 1500 MHz 1 500-15 000 MHz 15 000 – 150 000 MHz 150 000 –300 000 MHz 280 / f 28 28 1,585 f0,5 61,4 61,4 0,158 f0,5 2,19 / f 2,19 / f 0,073 0,0042 f0,5 0,163 0,163 4,21 x 10-4f0,5 2 f/150 10 10 6,67 x 10-5f 6 6 6 6 6 616 000/f1,2 616 000/f1,2 Gamme de fréquences Tableau 2 : Limites du courant de contact et du courant induit aux environnements non contrôlés Gamme de fréquences (MHz) Courant induit; valeur efficace (mA) à travers les deux pieds chaque pied 0,003 – 0,1 900 f 450 f 0,1 – 110 90 45 10 Courant de contact; Temps valeur efficace pendant (mA) lequel la prise en main moyenne est calculée et à travers chaque pied 450 f 1s 45 6 min
