Analyse de situations standards et extrêmes

c
h
a
p
i
t
r
e
6
Analyse
de situations
standards et extrêmes
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 service “GSM” en milieu rural
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
C
Tilt
Hauteur de
l’émetteur = 45 m
0,13 V/m
à 800 m
0,12 V/m
à 185 m
B
A
0,05 V/m
à 55 m
Figure 1
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
du point
de mesure
Fréquence
(en MHz)
Service
Champ électrique
efficace moyen
mesuré (en V/m)
Valeur limite
(en V/m)
Niveau de champ moyen
mesuré par rapport
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 :
Er =
16
Pà l’antenne x Ge x 30 (où Ge est le gain de l’antenne d’émission
par rapport à une antenne isotrope)
d
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 :
E = Er x
ntrx
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-
Figure 2
gnement du pylône affiche un résultat similaire au point B. Concernant
Variation du champ électrique à proximité du point de mesure
Emetteur de type “GSM” dans un milieu sans obstacle
le point A, ce dernier n’étant pas situé dans l’axe privilégié des antennes, nous obtenons un champ extrêmement faible : malgré sa proxi-
0,2
mité du site d’émission, il bénéficie d’une atténuation supplémen-
0,18
taire par rapport à un point situé dans l’axe des antennes.
0,16
antenne "modélisée"
antenne "panneau"
Point B
0,14
Point C
d’un site est importante lorsque le point le plus exposé d’un espace
donné est recherché. Néanmoins, la variation constatée entre mesure
E (V/m)
C’est pourquoi il est primordial de rappeler combien l’analyse
0,12
0,1
0,08
et calcul théorique reste modérée, sachant que l’entrée dans le lobe
0,06
principal de l’antenne et l’accroissement du gain d’antenne qui en
0,04
résulte sont compensés par la diminution de champ rayonné en fonc-
0,04
tion de la distance par rapport à l’antenne.
0
200
400
600
800
1000
Distance par rapport à l’émetteur (m)
17
Le service “GSM” en milieu urbain
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 relevé des mesures réalisées sur toutes les émissions “GSM” significatives est le suivant :
Fréquence
(en MHz)
Service
Champ électrique
total par service
(en V/m)
Valeur limite
(en V/m)
Niveau de champ moyen
mesuré par rapport
à la valeur limite
939,80
958,60
GSM 900
0,626
40,36
64 fois inférieur
1875
GSM 1800
0,28
56,85
203 fois inférieur
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.
Aucun des points de mesure réalisés par l’Agence
Figure 3
Cartographie de la puissance reçue
20,0
+
n’a mis en évidence des phénomènes de “sur-champ”, c’est-àdire une brusque augmentation du champ électrique qui serait
due à une combinaison “constructive” des différents signaux
15,0
Axe y (m)
(ondes “directes” et “réfléchies”).
Antenne d'une
Station de bae
"GSM 900-1800"
10,0
1,56 V/m
à 30 m
5,0
0,0
-5,0
0,75 V/m
—
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
Axe x (m)
1,3 V/m
à 34 m
Les points les plus exposés se situent aux étages les plus élevés.
On peut trouver plusieurs cas de figure :
Figure 4
0,68 V/m
à 70 m
• un immeuble héberge une station de base;
• un immeuble est situé face à des antennes “GSM” sans aucun obstacle entre les deux.
Les niveaux mentionnés en Figure 4 présentent le cumul des niveaux des services “GSM 900” et “GSM 1800 – DECT” et sont le résultat de plusieurs 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 dépassent 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.
18
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 :
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.
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 :
Référence
du
Site
Emetteur de
Malzéville
Emetteur de
La Tour Eiffel
Fréquence
(en MHz)
Service
Champ électrique
total par service
(en V/m)
Valeur limite
(en V/m)
Niveau de champ moyen
mesuré par rapport
à la valeur limite
87,5 – 108 MHz
FM
0,379
28
74 fois inférieur
47 – 68 MHz
174 – 223 MHz
470 – 830 MHz
TV
0,778
28
36 fois inférieur
87,5 – 108 MHz
FM
0,26
28
107 fois inférieur
47 – 68 MHz
174 – 223 MHz
470 – 830 MHz
TV
0,946
28
29,5 fois inférieur
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.
19
Les services de radiocommunication en milieu urbain : un cas extrême
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.
Émetteurs GSM 900 MHz
Émetteurs GSM 900 MHz
Émetteurs TETRA
La Tour Eiffel (Emetteurs FM et TV)
• 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.
Le relevé des mesures réalisées sur toutes les émissions “GSM 900”, “GSM 1800 - DECT” et “PMR” significatives est le suivant :
Référence
du
point de mesure
1ère Mesure
Extérieure
Terrasse Sud
2ème Mesure
Extérieure
Terrasse Nord
Fréquence
(en MHz)
Service
Champ électrique
total par service
(en V/m)
Valeur limite
(en V/m)
Niveau de champ moyen
mesuré par rapport
à la valeur limite
108 – 862 MHz
Balises – PMR
1,758
27,5
15 fois inférieur
862 - 960 MHz
GSM 900
0,179
40,36
225 fois inférieur
1710 – 2700 MHz
GSM 1800
DECT
2,517
56,85
22 fois inférieur
108 – 862 MHz
Balises – PMR
0,835
27,5
32 fois inférieur
862 - 960 MHz
GSM 900
0,782
40,36
50 fois inférieur
1710 – 2700 MHz
GSM 1800
DECT
1,098
56,85
51 fois inférieur
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.
20
Une situation “extrême” de services de radiodiffusion en milieu isolé
Le cas d’un site sur la montagne de la Rhune (Pyrénées Atlantiques) ne semblait pas dans une première approche extrême. Le site est
isolé et accueille principalement des touristes de passage qui n’y restent que quelques heures. Cependant, l’analyse a mis en évidence une
erreur d’installation des antennes (selon l’expertise de l’ANFR) provoquant un dépassement des limites de la Recommandation européenne.
Antenne
d’émission FM
Antenne de radiodiffusion
en 107 MHz d’émission FM
Le système d’émission
est placé sur un pylônet de quelques
mètres à proximité d'une terrasse
d'observation ouverte au public.
Le site comporte également des
émetteurs de radiodiffusion FM, de télédiffusion TV,
de PMR (réseaux radioélectriques indépendants) et de GSM.
Le point de mesure était situé sur la terrasse devant l'antenne “FM” .
Le relevé des mesures réalisées sur toutes les émissions “FM” et “TV” significatives est le suivant :
Fréquence
(en MHz)
Service
Champ électrique
total par service
(en V/m)
Valeur limite
(en V/m)
Niveau de champ moyen
mesuré par rapport
à la valeur limite
87,5 – 108 MHz
FM
40,048
28
1,43 fois supérieur
47 – 68 MHz
174 – 223 MHz
470 – 830 MHz
TV
3
28
9,3 fois inférieur
Le champ électrique total en FM dépasse la recommandation : cela est dû à une émission particulière (à 107 MHz) dont le niveau atteint
39,98 V/m. Le reste des émissions représente un champ total de 2,3 V/m. La responsabilité de cette situation est réellement la conséquence
de cette émission à la fréquence 107 MHz. Cette dernière est émise depuis une antenne située au niveau de la terrasse. Etant données la position
et l'orientation de cette antenne, il est manifeste qu'il s'agit ici d'une erreur d'ingénierie, signalée à l’autorité responsable du site.
21
Les services de radiodiffusion en milieu urbain : un cas extrême
Le cas du site de Bonhoure (Haute Garonne) peut être considéré comme un cas extrême d'émission de radiodiffusion en milieu urbain :
les antennes sont installées sur des pylônes à proximité des habitations et le public peut s’approcher de cette installation à quelques mètres.
Localisation du point de mesure A :
• en vue directe du pylône de Bonhoure à 25 m du pied du pylône;
• le pylône porte des émetteurs de radiodiffusion FM, de télédiffusion TV,
de PMR, ERMES et DAB.
Les mesures ont été réalisées à l'intérieur d'un domicile.
Localisation du point de mesure B :
• en bordure du trottoir, sur un carrefour en vue directe du pylône de Bonhoure,
à 95 mètres de sa base.
Le relevé des mesures réalisées sur toutes les émissions “FM” et “TV” significatives est le suivant :
Référence
du
point de mesure
Point A
Point B
Fréquence
(en MHz)
Service
Champ électrique
total par service
(en V/m)
Valeur limite
(en V/m)
Niveau de champ moyen
mesuré par rapport
à la valeur limite
87,5 – 108 MHz
FM
3,636
28
7,7 fois inférieur
47 – 68 MHz
174 – 223 MHz
470 – 830 MHz
TV
0,415
28
67,5 fois inférieur
87,5 – 108 MHz
FM
7,76
28
3,6 fois inférieur
47 – 68 MHz
174 – 223 MHz
470 – 830 MHz
TV
0,709
28
39,5 fois inférieur
Des niveaux ont été relevés pour les émissions de radiodiffusion numérique (Digital Audio Broadcast) mais ces derniers ne sont pas très
significatifs, en moyenne 700 fois inférieurs aux limites. L'analyse de ces résultats montre que les niveaux moyens efficaces cumulés en FM de
3,63 V/m pour le point A et 7,76 V/m pour le point B sont relativement élevés mais sont tout de même très inférieurs à la valeur limite de 28 V/m.
On constate également que les mesures “intérieures” sont en moyenne deux fois plus faibles que les mesures “extérieures” alors que le point de
mesure “intérieur” se trouve être le plus proche du site d’émission (les deux points de mesure sont espacés de 70 m).
22
Le tableau suivant donne l'émission la plus forte mesurée sur chacun des points de mesure.
Référence
du point
de mesure
Fréquence
(en MHz)
Service
Champ électrique
efficace moyen mesuré
(en V/m)
Valeur limite
(en V/m)
Niveau de champ moyen
mesuré par rapport
à la valeur limite
Point A
(Intérieur)
104,3
(95,2)
FM
1,42
(1,20)
28
19,7 fois inférieur
(23,3 fois inférieur)
Point B
(Extérieur)
(104,3)
95,2
FM
(3,22)
3,37
28
(8,7 fois inférieur)
8,3 fois inférieur
Contrairement au site précédent de la Rhune, le niveau du champ total en FM n’est pas dû à une seule émission forte : ce site comporte
en effet un ensemble d’émissions FM de puissances comparables. La responsabilité du niveau du champ total est collective.
La Tour Eiffel : un site emblématique
Le site de la Tour Eiffel, vu du Trocadéro,
représente un autre cas type d'émission de radiodiffusion en milieu urbain.
Il n’est pas réellement extrême au sens où nous
l’entendons, puisque cet émetteur “fait partie du paysage”.
Cependant, l’Agence a souhaité afficher les valeurs relevées sur la pelouse
au centre de l’esplanade du Trocadéro en vue directe de la Tour Eiffel.
Ce lieu touristique accueille des millions de visiteurs chaque année.
Le relevé des mesures réalisées sur toutes les émissions “FM” et “TV” significatives est le suivant :
Fréquence
(en MHz)
Service
Champ électrique
total par service
(en V/m)
Valeur limite
(en V/m)
Niveau de champ moyen
mesuré par rapport
à la valeur limite
87,5 – 108 MHz
FM
2,983
28
9,4 fois inférieur
47 – 68 MHz
174 – 223 MHz
470 – 830 MHz
TV
2,480
28
11,3 fois inférieur
On constate que les niveaux mesurés sont encore bien inférieurs aux valeurs limites définies par la Recommandation européenne bien que
le point de mesure soit situé au pied d'un ensemble d'émetteurs de forte puissance. La comparaison avec les mesures effectuées sur le site de
Meudon montre en FM une augmentation du niveau de champ d’un facteur de 10 entre Meudon et le Trocadéro.
En conclusion, en ce qui concerne les situations considérées comme extrêmes par l’ANFR, les relevés du
champ électrique total pour les services considérés montrent en général un niveau de quelques volts par mètre,
soit un rapport typique de 10 avec les valeurs limites.
23