Analyse de situations standards et extrêmes

Le service “GSM” en milieu rural
chapitre6
Analyse
de situations
standards et extrêmes
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Les situations standards ont été choisies parmi les sites dont la configuration ne crée pas en général d’interrogations dans le public :
les infrastructures de l’émetteur et les antennes sont acceptées et intégrées à l’environnement. A l’inverse, les situations appelées extrêmes
correspondent à des sites dont la configuration des émetteurs a fait l’objet de controverses, soit qu’ils aient été proches d’habitations,
soit que le nombre d’émetteurs apparents ait été important. L’objectif de ce chapitre est de donner quelques valeurs caractéristiques
à des situations que le public est susceptible de rencontrer dans son environnement.
Le cas exposé ici apparaît comme une configuration
type pour un émetteur “GSM” installé dans une zone
de faible densité de population.
Le système d’émission est placé sur un pylône
de 45 m et composé d’antennes “panneau”
classiques. Les points de mesure étaient
localisés conformément à la Figure 1
TiltTilt
0,05 V/m
à 55 m
B
A
C
0,12 V/m
à 185 m
0,13 V/m
à 800 m
Hauteur de
l’émetteur = 45 m
Hauteur de
l’émetteur = 45 m
Le seul émetteur visible à proximité des points de mesures était le pylône supportant les antennes “GSM”. Le relevé des mesures
réalisées sur toutes les émissions “GSM” significatives (dont le niveau est supérieur au millième de la valeur limite fixée par la Recommandation
européenne) est le suivant :
Référence Fréquence Champ électrique Valeur limite Niveau de champ moyen
du point (en MHz) Service efficace moyen (en V/m) mesuré par rapport
de mesure mesuré (en V/m) à la valeur limite
Point A 954,94 GSM 900 0,05 40,36 807 fois inférieur
Point B 954,94 GSM 900 0,12 40,36 336 fois inférieur
Point C 954,94 GSM 900 0,13 40,36 301 fois inférieur
Les niveaux sont extrêmement faibles, plusieurs centaines de fois inférieurs aux limites et les calculs théoriques rendent bien compte de
ce que l’on observe sur le terrain, ce que nous vérifions ci dessous.
Il est en effet intéressant de rechercher la distribution de l’énergie pour ce type de stations, c’est-à-dire comment la puissance d’une
station de base annoncée en watts se “transforme” en champ électrique exprimée en V/m. La puissance de l’émission est de l’ordre de la
dizaine de watts (dans le cas présent 20 W). Les pertes dans la chaîne d’émission sont évaluées à 16 W, la puissance à l'entrée de l’antenne
sera alors de 4 W. Si nous retenons ensuite les hypothèses d’une propagation dans un milieu avec très peu d’obstacles, alors le champ
électrique sera calculé selon la formule suivante :
(où Ge est le gain de l’antenne d’émission
par rapport à une antenne isotrope)
Figure 1
Er = Pà l’antenne x Ge x 30
d

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Compte tenu des caractéristiques de la station de base (la hauteur du pylône est de 45 m et l’inclinaison de l’antenne communément
appelée “tilt” est réglée à 0,5°) et du lieu choisi pour le point initial de mesure (à 185 m du pylône pour le point B), le gain Ge sera de l’ordre de 1,5.
Il en résulte un champ électrique de 0,071 V/m. Conformément au protocole de mesure de l’ANFR, ce niveau est extrapolé au maximum de
trafic par la formule suivante :
ou ntrx est le nombre total d’émetteurs
sur la cellule, soit trois pour cette commune
La valeur du champ calculé au maximum de trafic pour cette cellule est alors de 0,12 V/m conformément au résultat du point de mesure B.
Le résultat ci-dessus peut être également complété par une présentation de la variation du champ électrique au voisinage du point de
mesure. Cela renseigne sur les variations de l’exposition subie par un individu se déplaçant autour de la station de base.
Dans le cas “type” étudié (une station de base sur un pylône en milieu rural), les mouvements se situent généralement dans le plan
horizontal (éloignement ou rapprochement de l’individu par rapport à l’émetteur). La Figure 2 présente le résultat de ce déplacement :
on constate une légère remontée du champ électrique lorsque l’on s’éloigne de l’émetteur au-delà du point initial de mesure B, du fait de la
forme des diagrammes d’antennes (un résultat de la directivité des émissions “GSM”, car le point de mesure initial n’était pas situé dans
l’émission principale de la station de base). Ce graphique présente
également le résultat du point C, ce dernier en effet malgré son éloi-
gnement du pylône affiche un résultat similaire au point B. Concernant
le point A, ce dernier n’étant pas situé dans l’axe privilégié des anten-
nes, nous obtenons un champ extrêmement faible : malgré sa proxi-
mité du site d’émission, il bénéficie d’une atténuation supplémen-
taire par rapport à un point situé dans l’axe des antennes.
C’est pourquoi il est primordial de rappeler combien l’analyse
d’un site est importante lorsque le point le plus exposé d’un espace
donné est recherché. Néanmoins, la variation constatée entre mesure
et calcul théorique reste modérée, sachant que l’entrée dans le lobe
principal de l’antenne et l’accroissement du gain d’antenne qui en
résulte sont compensés par la diminution de champ rayonné en fonc-
tion de la distance par rapport à l’antenne.
0,04
0
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
0,2
200 400 600 800 1000
Point B
Point C
antenne "modélisée"
antenne "panneau"
Figure 2
E = Er x ntrx
Variation du champ électrique à proximité du point de mesure
Emetteur de type “GSM” dans un milieu sans obstacle
E (V/m)
Distance par rapport à l’émetteur (m)

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Fréquence Service Champ électrique Valeur limite Niveau de champ moyen
(en MHz) total par service (en V/m) mesuré par rapport
(en V/m) à la valeur limite
939,80 GSM 900 0,626 40,36
64 fois inférieur
958,60
1875 GSM 1800 0,28 56,85 203 fois inférieur
Aucun des points de mesure réalisés par l’Agence
n’a mis en évidence des phénomènes de “sur-champ”, c’est-à-
dire une brusque augmentation du champ électrique qui serait
due à une combinaison “constructive” des différents signaux
(ondes “directes” et “réfléchies”).
Les niveaux demeurent faibles mais légèrement supérieurs au cas précédent. Par ailleurs, la variation du champ électrique E au voisinage
du point de mesure pour ce cas “type” est extrêmement complexe. L’équation utilisée pour le cas précédent ne peut être reprise car elle ne prend
pas en compte les phénomènes de réflexion et de diffraction. Néanmoins une indication peut être apportée par des simulations beaucoup
plus complètes. Ainsi la Figure 3 représentant la répartition de l’énergie dans l’espace met en évidence au niveau du sol une distribution
de puissance homogène en raison des réflexions sur les murs verticaux des bâtiments.
Le cas proposé
apparaît comme une configuration standard pour un émetteur “GSM”
installé dans un site urbain. Le système d’émission est placé sur un bâtiment d’une hauteur
de 40 m dans un ensemble d’immeubles.
Le point de mesure était localisé au milieu des immeubles, à proximité d'une église et d'une école.
Dans ce cas également, les seuls émetteurs visibles à proximité du point de mesure étaient
des antennes “GSM”.
Le service “GSM” en milieu urbain
Les niveaux mentionnés en Figure 4 présentent le cumul des niveaux des services “GSM 900” et “GSM 1800 – DECT” et sont le résultat de plu-
sieurs points de mesure : il s’agit donc de valeurs moyennes issues de quelques cas. Ces résultats montrent évidemment que les points les plus
exposés sont situés à l’extérieur et sur le point le plus élevé. Sur un ensemble de 13 points de mesure, les niveaux dans les lieux de vie ne dépas-
sent pas en moyenne les 2 V/m soit 5 % de la valeur limite la plus faible pour les bandes de fréquences considérées. Ces mesures confirment les
simulations présentées précédemment.
Le relevé des mesures réalisées sur toutes les émissions “GSM” significatives est le suivant :
Figure 3
Axe y (m)
Axe x (m)
Cartographie de la puissance reçue
0,0
-5,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0
—
+
5,0
10,0
15,0
20,0
1,56 V/m
à 30 m
1,3 V/m
à 34 m
0,68 V/m
à 70 m
Antenne d'une
Station de bae
"GSM 900-1800"
0,75 V/m
Figure 4
Les points les plus exposés se situent aux étages les plus élevés.
On peut trouver plusieurs cas de figure :
• un immeuble héberge une station de base;
• un immeuble est situé face à des antennes “GSM” sans aucun obs-
tacle entre les deux.

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Emetteur de la Tour Eiffel
Le système d’émission est placé au dernier niveau de la Tour Eiffel à 320 m.
Le point de mesure était localisé au milieu d'une zone pavillonnaire à 7 km de la Tour Eiffel,
sur les terrasses de l'observatoire de Meudon.
Les seuls émetteurs visibles à proximité du point de mesure étaient ceux situés sur la Tour Eiffel.
Le relevé des mesures réalisées sur toutes les émissions “FM” et “TV” significatives est le suivant :
Bien que différents par leur configuration et le choix des points de mesure (respectivement situés à 1 km et 7 km du site d’émission), les résultats
montrent que les niveaux “TV” sont approximativement 30 fois inférieurs aux limites les plus basses, et les niveaux “FM”, 90 fois inférieurs aux
limites les plus basses. A noter que pour ces deux cas, le champ électrique total par service est le résultat de la sommation de niveaux
approximativement équivalents entre eux.
En conclusion, sur les situations considérées comme standards par l’ANFR, les relevés de champ électrique
total pour les services considérés montrent en général un niveau inférieur ou voisin de 1 V/m, les rapports de
ces derniers avec leur valeur limite étant de l’ordre de 30 à 100.
Emetteur de Malzéville
Le système d’émission est installé sur un pylône de 210 m.
Le point de mesure était localisé au milieu d'une zone pavillonnaire à 1 km du pylône.
Les seuls émetteurs visibles à proximité du point de mesure étaient ceux situés sur le pylône,
à savoir TV et FM.
Les services de radiodiffusion
Le cas des émetteurs de Malzéville et de la Tour Eiffel sont considérés comme standards pour des services de radiodiffusion. Ils sont en
effet installés sur des structures imposantes de grande hauteur et sont en service depuis plusieurs années. Par ailleurs, les infrastructures de
ces systèmes, situées à quelques kilomètres des habitations, sont visibles à “l’horizon” et semblent aujourd’hui intégrées à leur environnement.
Les caractéristiques des sites en question sont les suivantes :
Référence Fréquence Champ électrique Valeur limite Niveau de champ moyen
du (en MHz) Service total par service (en V/m) mesuré par rapport
Site (en V/m) à la valeur limite
87,5 – 108 MHz FM 0,379 28 74 fois inférieur
Emetteur de 47 – 68 MHz
Malzéville 174 – 223 MHz TV 0,778 28 36 fois inférieur
470 – 830 MHz
87,5 – 108 MHz FM 0,26 28 107 fois inférieur
Emetteur de 47 – 68 MHz
La Tour Eiffel 174 – 223 MHz TV 0,946 28 29,5 fois inférieur
470 – 830 MHz

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Le relevé des mesures réalisées sur toutes les émissions “GSM 900”, “GSM 1800 - DECT” et “PMR” significatives est le suivant :
Référence Fréquence Champ électrique Valeur limite Niveau de champ moyen
du (en MHz) Service total par service (en V/m) mesuré par rapport
point de mesure (en V/m) à la valeur limite
108 – 862 MHz Balises – PMR 1,758 27,5 15 fois inférieur
1ère Mesure
Extérieure 862 - 960 MHz GSM 900 0,179 40,36 225 fois inférieur
Terrasse Sud 1710 – 2700 MHz GSM 1800 2,517 56,85 22 fois inférieur
DECT
108 – 862 MHz Balises – PMR 0,835 27,5 32 fois inférieur
2ème Mesure
Extérieure 862 - 960 MHz GSM 900 0,782 40,36 50 fois inférieur
Terrasse Nord 1710 – 2700 MHz GSM 1800 1,098 56,85 51 fois inférieur
DECT
Les services de radiocommunication en milieu urbain : un cas extrême
On constate que les niveaux mesurés sont nettement inférieurs aux valeurs limites définies par la Recommandation européenne et ce bien
que les émetteurs soient en vue directe, à moins de 50 m et souvent sur un même plan.
Le cas d’un appartement
situé à Paris sur le boulevard
des Maréchaux peut être considéré
comme un cas extrême d'émissions
de radiocommunications en milieu
urbain. Divers systèmes d’émission
entourent l'habitation et présentent
les caractéristiques suivantes :
• les antennes sont installées
sur des terrasses d’immeubles.
• plusieurs émetteurs
de radiotéléphonie GSM,
de PMR (réseaux radioélectriques
indépendants) et de radiodiffusion
FM et de TV (Tour Eiffel) sont
directement visibles depuis
l'appartement.
Les points de mesure étaient localisés
sur les terrasses d'un appartement.
Émetteurs GSM 900 MHzÉmetteurs GSM 900 MHz
Émetteurs TETRA La Tour Eiffel (Emetteurs FM et TV)