Mediciones de antenas de telefonía móvil usando · PDF fileLas antenas de telefonía móvil emiten radiación en ... 384 THz >780 nm Luz visible ... microondas para las emisiones

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Mediciones de antenas de

telefonía móvil

usando medidores

Spectran HF

Dr. Martyn J. Key Ph.D.Radiansa Consulting

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Índice

1. Radiación electromagnética y límites de exposición.............. 3

1.1 Ondas electromagnéticas...................................... 31.2 Los componentes eléctricos y magnéticos................ 41.3 El campo próximo y el campo lejano...................... 41.4 Antenas de telefonía móvil..................................... 51.5 Reflexión y absorción de micro-ondas..................... 71.6 Normativa vigente y límites de exposición............... 71.7 Unidades de medición........................................... 9

2. Medidores Spectran........................................................... 10

2.1 Modelos disponibles.............................................. 102.2. Precauciones....................................................... 102.3 Pilas y Alimentación.............................................. 112.4 Dentro del maletín................................................. 112.5 Montando el instrumento....................................... 122.6 Pantalla del Spectran............................................. 132.7 Teclado del Spectran............................................. 142.8 Modos de Operación............................................ 142.9 Modo límites de exposición.................................... 152.10 Modo Análisis de Espectros.................................. 172.11 Modo Audio....................................................... 172.12 Opciones y funciones de la tecla “MENU”............ 172.13 Software de análisis............................................. 19

3. Protocolos de medición...................................................... 20

3.1 Unas definiciones.................................................. 203.2 Puntos de medición............................................... 203.3 Procedimiento usando un medidor Spectran............ 213.4 Obligación de los operadores................................ 233.5 Mediciones en una vivienda de Madrid................... 243.6 Medición de una antena en Girona........................ 253.7 Una nota sobre precisión....................................... 273.8 Sistemas de blindaje.............................................. 28




1. Radiación electromagnética y límites de exposición

1.1 Ondas electromagnéticas

Las antenas de telefonía móvil emiten radiación en forma de ondaselectromagnéticas. Una onda electromagnética representa la transferencia deenergía a través del espacio. El conjunto de ondas electromagnéticas de todas lasfrecuencias posibles de llama el espectro electromagnético.

El espectro electromagnéticoRegión Sub-región Banda de frecuencias Longitud de onda

FrecuenciaExtremadamente Baja

30Hz - 300Hz > 1000 km

Frecuencia de Voz 300 Hz - 3 kHz > 100 km

Muy Baja Frecuencia 3 kHz - 30 kHz > 10 km

Frecuencias Bajas 30 kHz - 300 kHz > 1 km

Frecuencias Medias 300 kHz - 3 MHz > 100 m

Alta Frecuencia 3 MHz - 30 MHz > 10 m

Radio

Frecuencias Muy Altas 30 MHz - 300 MHz > 100 cm

Ultra Alta Frecuencia 300 MHz - 3 GHz >10 cm

Frecuencia Superaltas 3 GHz - 30 GHz >1 cmMicroondaFrecuencia Extra Altas 30 GHz - 300 GHz >1mm

Infa-rojos 300 GHz - 384 THz >780 nm

Luz visible 384THz - 789 THz 780 nm - 380 nm

Cercano 789 THz - 1,5 PHz 380 nm - 200 nmUltravioleta

Extremo 1,5 - 30 PHz 200 nm - 10 nm

Rayos - X > 30 PHz < 10 nm

Rayos gamma > 30 EHz < 10 pm

La radiación electromagnética emitida por las antenas de las redes de telefoníamóvil ocupa la región de microondas del espectro electromagnético. En concreto,las estaciones base usan 3 bandas de frecuencia distintas dentro de la región demicroondas para las emisiones de las estaciones base de telefonía móvil:

Frecuencias de telefonía móvil usados por las estaciones baseSistema FrecuenciasGSM900 925 MHz - 960 MHzGSM1800 1805 MHz - 1880 MHzUMTS (3ª) 2110 MHz - 2170 MHz




1.2 Los componentes eléctricos y magnéticos

Una onda electromagnética se compone de dos componentes, el campo eléctrico yel campo magnético, polarizados en un sentido perpendicular a la dirección depropagación:

Onda electromagnética

1.3 El campo próximo y el campo lejano

El campo de radiación generado por una antena se divide en dos regionesgeométricas, el campo próximo, y el campo lejano. El campo próximo se extiendedesde la antena hasta una cierta distancia. Fuera del campo próximo, o sea, en elcampo lejano, los componentes eléctricos y magnéticos de las ondaselectromagnéticas están fuertemente acoplados, y solo necesitamos medir un solocomponente para obtener mediciones fiables de la intensidad de radiación.

De hecho, la mayoría de equipos de medición están diseñados para su uso en elcampo lejano, y por tanto necesitamos saber a que distancia de la antena empiezael campo lejano.

Se usan varias expresiones para pronosticar el umbral entre el campo próximo y elcampo lejano. Una regla general sencilla y práctica es suponer que el campo lejanoempieza a un distancia 3 veces el longitud de onda, es decir

λ×= 3R

(también se pueden ver valores como 10 x para el limite del campo próximo).Usando esta expresión, obtenemos las siguientes distancias para el campo lejano:

Extensión del campo próximofrecuencia Longitud de onda Limite de campo

próximo900 MHz (GSM900) 33 cm 1 metro1800 MHz (GSM 1800) 17 cm 50 cm2,1 GHz (UMTS) 14 cm 40 cm

Es decir, para medir la intensidad de radiación que proviene de una antena de GSM900, tenemos que situarnos al menos 1 metro de la antena para asegurar queestamos en el campo lejano y podemos tomar una medición fiable.




1.4 Antenas de telefonía móvil

Una antena típica de una estación base telefonía móvil se compone de un o más(habitualmente 3) antenas “sectorial”: cada antena sectorial concentra sus emisioneshacia el frente y en horizontal, en forma de un haz sensiblemente plano, y abarca unsector entre 60 y 120 grados. Las emisiones son casi inexistentes en el resto dedirecciones (atrás, abajo y arriba).

Estación base sectorial con 3 celdas

Esquema de radiación de una sola antena emisora sectorial

Dado que las varias antenas sectoriales de que se compone la estación base,emiten un haz muy asimétrico, se puede esperar una variación importante en el nivelde la señal según la posición relativa a la estación base, incluso aunque la distanciasea la misma.

En el caso de que la antena tenga que servir a pocos usuarios (en zonas rurales porejemplo), se suele instalar una antena omni-direccional, que se compone de una

antena receptora

antena emisora




antena varilla central (emisora), y dos antenas receptoras a cada lado. Este tipo deantena emite radiación de intensidad casi igual en todas direcciones horizontales.

Antena omni-direccional

El radio de acción de cada estación base es limitado, dependiendo del número deusuarios y de los obstáculos que las ondas encuentren en su camino. En campoabierto, el alcance del señal de estaciones base puede llegar a varios kilómetros dedistancia. Sin embargo, en las ciudades la presencia de los edificios reduce el rangode las emisiones drásticamente. Para mantener la cobertura de la red, además deinstalar más estaciones base se suelen instalar una gran cantidad de antenas máspequeñas denominadas antenas “micro-celda”, a menudo montadas en paredes enla calle y también dentro de edificios.

Antena micro-celda ubicada en una fachada

Una antena micro-celda ubicada en la “sombra” de un edificio para extender la cobertura de la red




1.5 Reflexión, absorción y difracción de micro-ondas

En teoría, la radiación de alta frecuencia disminuiría según una ley inversocuadrado, lo que significa que la intensidad de radiación varía inversamente alcuadrado de la distancia de la fuente, o sea que, si aumentamos la distancia de lafuente de radiación 2 veces, la intensidad de radiación se reduce por un factor de 4.Sin embargo, en la práctica, la radiación de alta frecuencia casi nunca disminuyecomo una sencilla función de la distancia, debido a reflexiones, difusiones ydifracciones causadas por las interacciones con edificios, árboles, materiales deconstrucción etc. Estos efectos pueden dar lugar a gran variabilidad en la intensidadde la radiación encontrada de una parte a otra de la zona de medición.

Reflexiones de radiación microonda en un entorno urbano

a) b)Absorción (a) y difracción (b) de radiación microonda por edificios

1.6 Normativa vigente y límites de exposiciónLa normativa Española sobre la exposición a la radiación de telefonía móvil (RealDecreto 1066/2001, de 28 de septiembre) por el que se aprueba el Reglamentoque establece condiciones de protección del dominio público radioeléctrico,restricciones a las emisiones radioeléctricas y medidas de protección sanitaria frentea emisiones radioeléctricas, se basa en las recomendaciones de la ComisiónInternacional de Protección contra la Radiación No Ionizante (ICNIRP en sus siglasen inglés). Los límites de exposición del ICNIRP están incorporados en lasrecomendaciones de la Comisión Europea, a través de la Recomendación delConsejo 1999/519/CE, de 12 de julio de 1999, relativa a la exposición del públicoen general a campos electromagnéticos (0 Hz a 300 GHz).

La ICNIRP evalúa los resultados de estudios científicos realizados en todo el mundo.Basándose en un análisis en profundidad de todas las publicaciones científicas, laICNIRP elabora unas directrices en las que establece límites de exposición




recomendados. Estas directrices se revisan periódicamente y, en caso necesario, seactualizan.

Los criterios aplicados por la ICNIRP en su estudio fueron fijados para evaluar lacredibilidad de las diversas conclusiones alcanzadas; únicamente se utilizaron comobase para las recomendaciones efectos comprobados, es decir, efectos térmicos queresultan en el calentamiento del cuerpo humano por las emisiones de antenas detelefonía móvil. La determinación de los límites de exposición especificados por lanormativa se hace estableciendo parámetros mesurables en las instalaciones detelefonía móvil. Un parámetro importante es la "Tasa Específica de Absorción" (TAE,o SAR por sus siglas en inglés) que se relaciona con la energía absorbida por elcuerpo humano. Una TAE de 4 W/kg se considera dentro de los márgenes en losque el organismo humano dispone de mecanismos de autorregulación de latemperatura corporal.

Entonces, la normativa establece la relación entre la TAE y una cantidad mesurable,el nivel de densidad de potencia del campo electromagnético, que se mide enW/m2. Se establece una Tasa de Absorción Específica máxima de 0,08 W/Kg a lasfrecuencias utilizadas en telefonía móvil, corresponden a unos límites de densidadde potencia de 4,5 W/m2, 9 W/m2 y 10 W/m2, para frecuencias de 900 MHz, 1800MHz, y 2100 MHz respectivamente (estos límites corresponden a 41 V/m, 58 V/m y61 V/m en términos de intensidad de campo eléctrico)

Orden Ministerial CTE/23/2002, de 11 de enero, por la que se establecencondiciones para la presentación de determinados estudios y certificaciones poroperadores de servicios de radiocomunicaciones, desarrolla el decreto 1066/2001.

Niveles de referencia ICNIRP, mostrando la dependencia de la frecuencia de los limites de exposición




Sin embargo, varios países han adoptado niveles de referencia más restrictivos quelos de las recomendaciones del ICNIRP:

Limites de exposición a una frecuencia de 900 MHz (sistemas GSM 900)España (y Alemania, Francia, ReinoUnido entre otros) – limite ICNIRP

4,5 W/m2

Canadá 3 W/m2

Nuevo Zelanda 2 W/m2

Italia 0,16 W/m2

Polonia 0,1 W/m2

Rusia 0,02W/m2

Además, se pueden encontrar otros limites de exposición establecidos por variasorganizaciones, por ejemplo los “límites cautelares de Salzburg”, que especificanlímites de exposiciones (banda amplia) de 10 µW/m2 (Salzburg2, al aire libre), y 1µW/m2 (Salzburg 3, interiores). Sin embargo, la base científica de estasrecomendaciones está abierta a debate.

1.7 Unidades de medición

Para caracterizar la intensidad de radiación electromagnética, podemos elegir entrevarias unidades de medición:

Densidad de potencia (S) – unidades de W/m2 (nW/m2, µW/m2, mW/m2 etc)

Intensidad de campo eléctrico (E)– unidades de V/m

Intensidad de campo magnético (H) – unidades de A/m

Intensidad como porcentaje de limite ICNIRP - equivalente al porcentaje dellimite legal en España

Las cantidades se relacionan por las siguientes expresiones matemáticas (solovalidas en el campo lejano):

E = 377×H

S = E×H

S = E2 ÷ 377

Habitualmente, las mediciones medioambientales se hacen en términos de W/m2

(densidad de potencia) o V/m (intensidad de campo eléctrico).

Como ya hemos visto, en el campo lejano no es necesario medir el componentemagnético H y el componente eléctrico E por separados para caracterizar el campode radiación; por convención, las mediciones de intensidad de campo se suelenpresentar en unidades de V/m, en vez de A/m.




2. Medidores Spectran

La gama de medidores Spectran (fabricante: Aaronia, Alemania), junto coninstrumentos de otros fabricantes como Gigahertz Solutions (Alemania), y ROMElektronic (Alemania) representan una nueva clase de medidor de radiación de altafrecuencia, de precios más accesibles (< 1000 ) que los medidores de fabricantesmás establecidos en la industria de telecomunicaciones como PMM, Narda yHoladay (> 10000 ). Los instrumentos nuevos han permitido la posibilidad queparticulares, ayuntamientos, asociaciones de vecinos, profesionales de prevención,etc, puedan realizar mediciones fiables sobre las exposiciones a la radiaciónmicroonda en cualquier sitio a cualquier momento, por un presupuesto económico ysin comprometer la calidad de la información obtenida.

2.1 Modelos disponibles

Modelo Rango de frecuenciaHF2025E 700 MHz - 2,5 GHzHF4040 10 MHz - 4 GHzHF4060 10 MHz - 6 GHzHF6060 1 MHz - 6 GHzHF6080 1 MHz - 7 GHz

Los modelos a partir del HF4040 disponen de una función para el registroautomático de datos, y proporcionan una medición verdadero RMS, que da unpoco más precisión a las lecturas obtenidas.

2.2. Precauciones

El Spectran HF2025E es un instrumento sensible y se debe manipular y funcionarcon cuidado.

Nunca exponer el Spectran al agua.Nunca utilizar el instrumento al aire libre mientras que está lloviendo.Evitar el calentamiento excesivo del instrumento.No dejar caer el Spectran o la antena.Utilizar siempre la maleta para el almacenaje y transporte.Unir la antena con cuidado y sin fuerza excesiva; utilizar la llave plástica paraunir los conectores.Solamente limpiar el Spectran externamente con un paño húmedo; no utilizarningún detergente.




2.3 Pilas y Alimentación

Es necesario cargar la pila durante 24 horas antes de usar el equipo por primeravez, para ello deberá conectar el Spectran a la corriente utilizando el cargador delequipo como se muestra (con el Spectran apagado). La pila proveeráaproximadamente 4 horas de funcionamiento continuo. El Spectran también puedefuncionar conectado a la corriente eléctrica con el cargador.

Posición de entrada de alimentación externa/cargador de batería

2.4 Dentro del maletín

Medidor Spectran y accesorias dentro del maletín de transporte (el cable se ubica en el maletín pordebajo de la sonda Hyperlog)

antenavarilla

sonda direccionalHyperlog

medidorSpectran

llavecargadormango / trípode




2.5 Montando el instrumento

Una el mango a la sonda enroscandocuidadosamente el mango en la parteinferior de la antena. Note que elmango se puede utilizar también comotrípode.

Usando la llave plástica del equipo,una cuidadosamente el cable de 1m alSpectran; entonces una el otro extremodel cable a la sonda direccional. Usesolo la llave plástica ya que protege lasconexiones del uso de una fuerzaexcesiva.

El Spectran y la sonda están ahora listospara realizar una medición.

Nota que se puede usar la antenavarilla para realizar mediciones rápidasde frecuencias, pero no se puede medirla intensidad de radiación con laantena varilla - debe usar la sondadireccional.




2.6 Pantalla del Spectran

Gráfico de barrasLa escala crecerá o disminuirá de acuerdo conla intensidad de la señal; muestra el valor delseñal en unidades de dBm (decibelio-millivatios)

Cuadro Indicador de funciónIndica cuando la función HOLD esta activada.

Campo de InformaciónMuestra el rango de frecuencia programado(GSM900, GSM 1800, UMTS, etc)

Cuadro Indicador de ModoMuestra el modo de operación actual:“SPECTRUM” - Modo análisis de espectros“EXPOS.-LIMITS” - Modo límites de exposición“AM” - Modo audio

Campo PrincipalMuestra el nivel de la señal más fuerte en V/m,dBm, etc (en la foto se muestra el valor delseñal en unidades de dBm)

Campo de FrecuenciasMuestra la frecuencia y nivel de las señales másfuertes (hasta 3 señales)

Campo de GráficosMuestra varias informaciones dependiendo delmodo de uso, por ejemplo frecuencia de losespectros, límites de exposición, menú principal,etc. (En la foto a la izquierda se muestra en“Modo análisis de espectros”)




2. 7 Teclado del Spectran

1 TECLAS NUMERICAS 5 PUNTO

2 INTERRUPTOR ON/OF 6 SHIFT (CAMBIO)

3 CLEAR (BORRAR) 7 ENTRAR

4 FLECHAS(izquierda/derecha/arriba/abajo)

8 MENU

2.8 Modos de Operación

El botón ENTRAR se usa para alternar entre los siguientes modos de operación:

1) Modo análisis de espectros

muestra un espectro de frecuencias, y el nivel del señal

2) Modo límites de exposiciónPara obtener mediciones de la intensidad de señal (V/m, etc)Para obtener mediciones de la densidad de potencia (W/m2, etc)Para obtener mediciones en términos de porcentaje del limite legal

3) Modo audiotransforma la señal electromagnética en sonido audible




2.9 Modo límites de exposición

Este modo resulta muy útil porque nos facilita una lectura de la señal en unidadesde V/m, y muestra el valor de potencia como un porcentaje del límite legal (o ladensidad de potencia en W/m2) simultáneamente.

Una nota: para evitar una gran cantidad de ceros en la lectura de densidad depotencia, el Spectran automáticamente pone el valor en la unidad más oportuna –microvatios/m2 (µW/m2), nanovatios/m2 (nW/m2), etc:

Conversión entre unidades de densidad de potencia

Cantidad simbolo equivalente a

nanovatios por metro cuadrado nW/m2 0,000000001 W/m2

microvatios por metro cuadrado µW/m2 0,000001 W/m2

millvatios por metro cuadrado mW/m2 0,001 W/m2

En el siguiente ejemplo mostramos las etapas básicas seguidas para medir laintensidad de radiación dentro de una banda de frecuencias específica (GSM900,GSM1800 o UMTS).

1) Encender el instrumento

Presionando el INTERRUPTOR ON

2) Elegir una banda de frecuencias

El Spectran ya tiene unas bandas de frecuencia pre-programadas en sumemoria, incluyendo las bandas que correspondan a los sistemas detelefonía móvil GSM900, GSM1800 y UMTS. Se selecciona una banda defrecuencias presionando una tecla numérica; las teclas numéricas estánprogramadas con las siguientes bandas:

Tecla Banda1 0 - 1 GHz2 1 - 2 GHz3 2 - 3 GHz4 3 - 4 GHz5 4 - 5 GHz6 5 - 6 GHz7 GSM9008 GSM18009 UMTS0 DECT




3) Entrar en “modo límites de exposición”

Presionar ENTRAR hasta que aparezca “EXPOS.-LIMITS” en el CuadroIndicador de Modo

El Spectran está ahora en Modo límites de exposición. Laparte inferior de la pantalla ahora muestra la densidad depotencia de la señal más fuerte (en la foto 25,68 µW/m2);Spectran selecciona la escala automáticamente - los valoresse muestran en nW/m2, µW/m2, etc. El dígito principal de lapantalla muestra el nivel de la señal en V/m (0.098 V/men la foto), pero se puede cambiar esta lectura a otraunidades por vía del botón MENU (ver sección 2.12)

4) Medir la radiación como porcentaje del límite legal

Para que se muestre en la parte inferior de la pantalla laintensidad de radiación como porcentaje de los límites deexposición del ICNIRP, incorporados en la normativaespañola, presione la tecla FLECHAS (derecha) y seleccione"ICNIRP"; en la foto se indica un valor de 0,23% del límite.

Con el botón flecha izquierda, la pantalla vuelve mostrar ladensidad de la señal en W/m2.

5) Mantener la lectura más alta en la pantalla - función “Hold”

Notará como la pantalla constantemente cambia de acuerdo con laintensidad de la radiación. Habitualmente, según el protocolo de medición,lo interesante es encontrar el punto de intensidad más alta. Para ello,activaremos la función “HOLD” presionando la tecla PUNTO; las letras“HOLD” aparecerán en el Cuadro indicador de función. Ahora la pantallamostrará únicamente el valor más alto, y solo se actualiza cuando la señalsupera la lectura existente. Para salir de la función “Hold”, presione la teclaPUNTO. (La función “HOLD” esta disponible también en el Modo de Análisisde Espectros).




2.10 Modo Análisis de Espectros

- Presionar ENTRAR hasta que el Cuadro Indicador de Modo muestra“SPECTRUM”

En el Modo “análisis de espectros”, la parteinferior de la pantalla muestra un espectro de lasfrecuencias detectadas dentro del rango demedición especificado. En la foto se puede verque estamos midiendo la banda de frecuenciasGSM900 y se detectan tres señales (quehabitualmente corresponderían a las tres redesVodafone, Movistar y Orange).

2.11 Modo Audio

El Spectran puede transformar la señal electromagnética en sonido audible deforma que se puede usar esta función para localizar la fuente de la señal. Note quela pantalla se congela en este modo. Se pueden seleccionas varios filtros defrecuencias usando la tecla FLECHAS (arriba/abajo).

2.12 Opciones y funciones disponibles por vía de la tecla “MENU”

El botón MENU da acceso a muchas opciones; a continuación destacamos lasfunciones más importantes. Para más información sobre todas las opcionesdisponibles, ver el manual de usuario.

Cambiar las unidades de medición

Por defecto, la pantalla muestra en el Campo principal el nivel de la señal másfuerte en V/m (voltios por metro). Se pueden cambiar las unidades de medición adBm (decibelio-microvatios), A/m (amperios por metro) o dBuV presionando la teclaMENU; y con las teclas arriba/abajo, navegar a "unit", presionar ENTRAR yseleccionar la unidad deseada con la tecla FLECHAS (arriba/abajo).

Programar un rango de frecuencias

Se puede especificar cualquier rango de frecuencias dentro del rango delinstrumento para realizar las mediciones; tan solo hay que especificar unafrecuencia mínima, y una frecuencia máxima. Por ejemplo, con los modelosHF4040 y superiores, se puede medir la radiación generada por antenas detelevisión. En este caso, hay que especificar las frecuencias mínimas y máximas




como 460 MHz y 870 MHz respectivamente (la banda de frecuencias quecorresponde a los canales de 21 a 69 de la banda UHF).

Para programar un rango de frecuencias, presione MENU, y use la tecla FLECHAS(arriba/abajo) para navegar a “fLow” y entonces presione ENTRAR. Ahora entre lafrecuencia más baja del rango deseado (en MHz); presione ENTRAR. Seguidamenteseleccione “fHigh”, presione ENTRAR y entre la frecuencia más alta del rangodeseado, presione ENTRAR. Ahora aparecerá en la pantalla “RBW” (filtro de anchode banda) este es por defecto 3MHz (adecuado para telefonía móvil). PresioneENTRAR para confirmar o navegue con la tecla FLECHAS (arriba/abajo) paraseleccionar un filtro alternativo.

Ahora se puede realizar mediciones con la nueva configuración (presione MENUpara salir), o se puede guardar esta configuración en la memoria del equipo yusarla posteriormente por vía de una de las teclas numéricas:

- sin presionar MENU para salir, navegue a "Setup"- presione ENTRAR; se subraya la opción "Store"; presione ENTRAR- con las teclas numéricas, entre 104 (por ejemplo - ver debajo)- presione ENTRAR- presione MENU para salir

- la tecla numérica 4 ya esta programada para la configuración nueva. Puedesprogramar otras configuraciones usando el mismo procedimiento; dentro de laopción "Store", entre 10*, donde * es el numero de la tecla en donde quiereacceder la configuración (es aconsejable solo usar las teclas 1-6, dado que la teclas7,8 y 9 ya están programadas para las antenas de telefonía móvil.)

Gravar datos de medición

Con los Spectran a partir de modelo HF4040, se pueden registrar los valores de lasmediciones en la memoria del equipo para su análisis posterior con un PC (usandoel software de análisis LS*). Por ejemplo, se puede especificar que el medidor graveuna lectura cada minuto (o lo que se desee) al largo de 24 horas para evaluar lavariedad diaria en el nivel de radiación.

- Para iniciar una grabación, presione MENU- navegue hasta “logger” con la tecla FLECHAS (arriba/abajo)- en el parte superior de la pantalla aparece “Counts” - entre el numero de lecturasdeseadas (en nuestro ejemplo, ponemos 1440 - una lectura cada 5 minutos a largode 24 horas)- presione ENTRAR. Ahora aparece “Time” en la pantalla; entra el tiempo entrecada lectura en segundos (en nuestro ejemplo, entramos 60 segundos)- presione ENTRAR. Ahora aparece “FILEId” en la pantalla; entre un numeroidentificativo para el fichero de datos (se debe entrar un numero entre 1000 - 9999)- presione ENTRAR; presione MENU para empezar la grabación.




Para descargar los datos a un PC, hay que tener el software LCS instalado en el PC:Conectar el Spectran al PC con un cable USB y encender el Spectran. En la barra deherramientas del software, seleccione la opción “Extras” y navegue a “Filemanager”.El fichero de datos gravados se encuentra en el panel a la izquierda en la sección“Persönlich”.

2.13 Software de análisis

Para análisis adicional, esta disponible un paquete de software que amplia lasfunciones. Para más información, ver el manual de usuario del software.

Captura de pantalla del software de análisis LCS

El software LCS proporciona una función muy útil, que permite medir la intensidadde radiación como un valor promedio obtenido al largo de un periodo de mediciónespecificado por el usuario (6 minutos, por ejemplo).




3. Protocolos de medición

Se pueden realizar mediciones sobre las emisiones de las antenas de telefonía móvilusando varios métodos distintos, y antes de empezar con las mediciones, tenemosque concretar un protocolo de medición. En primer lugar, hay que saber porque senecesitan realizar las mediciones, por ejemplo:

- para comprobar el cumplimento de la antena con la normativa- para aplicar el principio cautelar y minimizar las exposiciones al público- para responder a la ansiedad pública- para medir la radiación que proviene de una antena especifica- etc

3.1 Unas definiciones

Mediciones de banda ampliaLos medidores de banda amplia miden la intensidad de radiación en todas lasfrecuencias dentro del rango de medición del medidor simultáneamente

Mediciones espectroscópicasLos medidores espectroscópicos analizan la distribución de frecuencias de laradiación detectada, lo que permite tomar lecturas dentro de un rango defrecuencias especificada por el usuario, y realizar operaciones matemáticas usandofunciones con dependencia de frecuencia, como comparar las lecturas con loslímites de exposición, por ejemplo.

Mediciones isotrópicaLos medidores isotrópicos (o más bien, sondas isotrópicas) detectan y miden laradiación que proviene de todas la direcciones en el espacio simultáneamente

Mediciones direccionalesLos medidores direccionales(o más bien, sondas direccionales) detectan y miden laradiación que proviene de sólo una dirección, normalmente especificada por laorientación de la sonda.

3.2 Puntos de medición

Antes de tomar mediciones, hay que identificar los puntos de mediciones másinteresantes, sobretodo en una zona extensa; de esta forma podemos reducir eltiempo necesario para el estudio, y tomamos mediciones más representativas a lasexposiciones experimentadas en la zona de medición.




Zonas públicas próximas a una antena

Hay que identificar las zonas en las que puedan permanecer habitualmentepersonas, próximas a la estación base, particularmente en la dirección demáxima radiación de las antenas emisoras.

Hay que tener en cuenta la presencia de edificios u otros obstáculos,estimando de que manera su presencia puede afectar a la medida(fundamentalmente en reflexiones)

Otros factores relevantes como la presencia de espacios consideradossensibles (guarderías, centros de educación infantil, primaria, centros deenseñanza obligatoria, centros de salud, hospitales, parques públicos yresidencias o centros geriátricos) en lugares próximos a las estacionesradioeléctricas.

Viviendas particulares y lugares de trabajo

En las viviendas, lo que nos interesa más son los niveles en los espacios donde laspersonas pasan la mayor parte de su tiempo (los espacios vitales), por ejemplo en elsalón, los dormitorios, etc, porque los niveles de referencia están establecidos paraexposiciones permanentes y no para exposiciones de corta duración. De esta forma,conseguimos una idea mejorada de las exposiciones experimentadas en la viviendaen cuestión. De la misma manera, lo que nos interesa más en lugares de trabajoson los niveles encontradas en los puestos de trabajo, etc.

Fluctuaciones diarias

Además de variar en el espacio, la intensidad de la radiación emitida por lasestaciones base de telefonía móvil también aumenta y reduce de forma importanteal largo del día, según la cantidad de usuarios del sistema.

Equipos con la posibilidad de almacenar datos durante un periodo de mediciónsirven para caracterizar las fluctuaciones diarias en intensidad de radiación.También se pueden tomar mediciones a varios horas por el día para observar comonivel de radiación varia al largo el día.

3.3 Procedimiento recomendado usando un medidor Spectran

Debido a la gran variabilidad en la intensidad de radiación en muchas zonas demedición, lo que nos interesa es identificar los puntos de máxima intensidad (losdenominados “puntos calientes”) para tomar las mediciones de intensidad decampo.

Habitualmente las emisiones GSM900 y GSM1800 provienen de las mismasinstalaciones, y las antenas UMTS (3ª generación) a menudo también se sitúan en elmismo sitio de las GSM, pero dado que el rango de las antenas UMTS es menor,las redes de 3ª generación necesitan más antenas para asegurar cobertura. Así




pues, mientras que se suelen encontrar los niveles más altos para las frecuenciasGSM900 y 1800 en el mismo punto de medición, se puede encontrar la señal másalta para UMTS en un punto distinto. Por esta razón, hay que repetir las etapasdescribitas a continuación para cada uno de las tres bandas de frecuencias.

Encender el equipo, elegir una banda de frecuencias, y activar el “modo deexposición”.

Un paso rápido por la zona de interés sirve para identificar la localizaciónaproximada de los puntos calientes. Con relación a mediciones dentro de losedificios, a menudo se encuentra niveles más elevadas en las esquinas de lashabitaciones; además hay que tener en cuenta que las ventanas transmitenmás radiación que las paredes

Mantener la sonda con el brazo extendido, para minimizar la interacción delcuerpo con el campo de radiación

Despacio girar la sonda en cada punto para buscar la orientación de laseñal más alta

En caso que se pueda ver una antena en línea de visión, es muy probableque la señal más alta la encuentre apuntando a la misma con la sonda

Buscar los puntos calientes a alturas de 1,00 y 1,70 del suelo

Una vez que se han identificado los puntos calientes dentro de la zona deinterés, activar la función “HOLD” (presionando la tecla PUNTO)

Un minuto es suficiente para registrar una lectura representativa del nivel deradiación máxima existente en la hora de medición - pero como ya hemoscomentado, el nivel pueden bajar o subir al largo del día

Registrar la lectura de interés (W/m2, V/m); cuando el valor más alto semantiene en la pantalla, se puede convertir la lectura de densidad depotencia a un porcentaje de los límites de exposición vigente en España(ICNIRP)

Podría ser de utilidad, depende de la aplicación de las medidas una veztomada y en caso posible, registrar otros datos de interés, como:

- hora de medición- distancia de la antena- acimut de la antena- elevación de la antena




3.4 Obligación de los operadores: certificación anual de las antenas

Según la Orden Ministerial CTE/23/2002 del 11 de septiembre es obligatoriocertificar anualmente las fuentes de emisiones radioeléctricas (emisores de radioAM/FM, repetidores de TV, estaciones base de telefonía móvil, etc.) Las medicionesse han de realizar por un técnico competente con visado del Colegio de Ingenierosde Telecomunicación, según el protocolo establecido por la misma OrdenMinisterial. La Orden CTE /23/2002 (Anexo IV Procedimiento para la realización demedidas de niveles de emisión) especifica tres fases de medición:

Fase 1 de medida (vista rápida del ambiente radioeléctrico) se utilizarán equipos demedida de banda ancha con sondas isotrópicas que permiten caracterizar ambientesradioeléctricos de forma rápida, aunque no ofrecen información acerca de cadacomponente espectral. Recorrer con la sonda el entorno de la estación accesible alpúblico, tomando medidas instantáneas con el fin de identificar los puntos demáxima de exposición. Una vez identificados los puntos de máxima exposición, serealizará la medida.

Los resultados obtenidos en el proceso de medida deberán compararse con losdenominados «niveles de decisión», que 50% de los niveles de referencia señaladosen el Real Decreto 1066/2001 (intensidad de campo). En el caso de que los nivelesobtenidos no superen los niveles de decisión para cualquier banda de frecuencia, noes necesario realizar mediciones adicionales en fases posteriores.

Fase 2 de medida En esta fase se deben utilizar analizadores de espectro oreceptores de banda ancha selectivos en frecuencia. La fase 2 de medidas secircunscribirá a la realización de medidas en la banda de frecuencias comprendidaentre 9 kHz y 3 GHz. Las medidas, siempre que sea posible, se realizarán en elcampo lejano.

El técnico observará en tiempo real la variación de cada componente espectral enfunción de la orientación de la antena. Una vez obtenido el nivel de cadacomponente espectral, se deberá calcular la magnitud adecuada para sucomparación con los límites de exposición del anexo II Reglamento aprobado por elReal Decreto 1066/2001, de 28 de septiembre.

Fase 3 de medida En el caso que no sea posible la realización de las medidas en elcampo lejano, se procederá a la realización de estas medidas, con un análisis másexhaustivo de las emisiones, con la utilización del equipamiento de medidaapropiado para cada caso y se realizarán mediciones de las magnitudes necesariasa fin de que pueda documentarse técnicamente cada una de las fuentes emisoras.

En un sentido práctico, en casi todos los casos, el protocolo implica que solo serealiza el fase 1; las mediciones enseñan niveles de radiación muy por debajo dellímite legal para cualquier banda de frecuencias. Por lo tanto, para que losoperadores puedan cumplir sus obligaciones, tan solo se necesita realizar unamedición con un equipo de banda amplia para demostrar que el nivel de radiaciónelectromagnética en el lugar de medición está por debajo de los límites legales (o




más bien, el nivel de decisión, siendo 50% de la intensidad de campo máximapermisible) sin especificar ninguna frecuencia en concreta.

Así pues, el uso de medidores de banda amplia y isotrópico proporciona unamanera muy eficaz y rápida para comprobar el cumplimento de las limites legales.

Sin embargo, la información adicional que nos proporcionan las medicionesdireccionales y espectroscópicas es útil. Por ejemplo, las medicionesespectroscópicas nos facilitan una comparación directa entre las lecturas y loslímites legales especificados para cada banda de frecuencias; recuerde que loslímites de exposición (y por supuesto los posibles efectos en la saludo humana)depende de la frecuencia de la radiación. Así pues, tomando una lectura sencilla deintensidad de banda amplia, mientras que es una forma rápida para comprobar elcumplimento de la ley vigente, perderíamos información importante desde la puntade vista de protección radiológica. Además, las mediciones direccionales nospermiten tomar mediciones de antenas especificas - podemos orientar la sonda a laantena.

3.5 Mediciones en una vivienda de Madrid

Siguiendo el protocolo del Orden CTE /23/2002, se hizo una medición en cadahabitación de la vivienda usando un equipo de banda amplia e isotrópico (medidorPMM 8053 + sonda PMM EP330). Las mediciones obtenidas por un ingeniero detelecomunicaciones fueron las siguientes:

Intensidad de campo isotrópica de banda amplia (PMM8053)Lugar de medición Intensidad de campo totalSala de estar 0,48 V/mDormitorio principal 0,44 V/mHabitación niño 0,50 V/m

Usando un el Spectran HF2025E + sonda 7025 y siguiendo el protocolo sugeridoanteriormente, las mediciones obtenidas por un particular en las mismashabitaciones fueron las siguientes:

Intensidad de campo por banda de frecuencia (Spectran HF2025E)Lugar de medición Intensidad de campo

GSM900 GSM1800 UMTS SumaSala de estar 0,184 V/m 0,164 V/m 0,049 V/m 0,40 V/mDormitorio principal 0,130 V/m 0,184 V/m 0,049 V/m 0,36 V/mHabitación niño 0,130 V/m 0,207 V/m 0,049 V/m 0,39 V/m

¿Porque la suma de las mediciones obtenidas con el Spectran son deaproximadamente a 80% de los valores obtenidos por el equipo PMM?




- usando el medidor PMM 8053, se mide el valor de campo a todas las frecuenciasen su rango de medición (de 100 kHz a 3 GHz) simultáneamente, es decir que losvalores incluyen contribuciones de las antenas de TV, antenas de radio, y otrossistemas de telecomunicación, además de todos los sistemas de telefonía móvil(GSM900, GSM1800, UMTS) de todos los operadores.

- usando la sonda isotrópica PMM EP330, se mide la radiación que proviene detodas las direcciones simultáneamente.

- las fluctuaciones diarias significan que tendríamos que tomar las 2 series demediciones a la misma hora del día para realizar una comparación directa.

3.6 Medición de una antena en Girona

Las mediciones detalladas a continuación se relacionan a una antena ubicada en eltecho de las oficinas de Telefónica en Girona.

Ubicación de la antena con respecto a la vivienda

Podemos ver que la antena es un tipo sectorial, es decir que las emisiones puedenvariar de forma importante según el acimut de la posición de medición (el acimutespecifica la posición de la medición; un acimut de 90º significa una posicióndirectamente al este de la antena, 180º directamente al sur, etc).

Antena

Sonda (Spectran)




En la página web del Servicio Información Instalaciones Radioeléctricas y NivelesExposición del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio disponible ahttp://www.mityc.es/nivelesexposicion, se pueden encontrar los datos de lasmediciones realizados por las certificaciones anuales requeridas para elcumplimiento del Decreto 1066/2001, incluyendo niveles de exposición en elentorno de la antena, datos sobre el operador y la frecuencia de la radiaciónemitida, para todas las antenas con potencias de transmisión por encima de 10 W.

Los datos presentados por el operador para la antena en cuestión se detallan acontinuación:

La características técnicas proporcionadas nos informan que la estación base emiteen las tres bandas GSM900, GSM1800 y UMTS.

Aunque no se presentan datos sobre el equipo utilizado para el estudio, podemossuponer que se trata de un equipo de banda amplia e isotrópica.



http://www.mityc.es/nivelesexposicion


Nota que los datos no incluyen ninguna información sobre el ángulo de elevaciónde la antena desde la posición de medición, pero en la mayoría de casos, lasmediciones se hacen al nivel del suelo. Sin embargo, como ya hemos visto, el nivelde radiación varia como función del ángulo de elevación entre la antena y el puntode medición, y una medición al nivel del suelo no necesariamente permite unaestimación del nivel de exposición en un piso.

Además, el informe no nos proporciona información sobre la hora de lasmediciones.

Las mediciones que se detallan a continuación fueron tomadas usando un equipoSpectran HF4040 + sonda direccional en una vivienda cercana (200 m) a laantena, a la misma altura de la antena:

Densidad de potencia por frecuencia (Spectran HF4040)Acimut: 85ºDistancia: 200 mAngulo de elevación: 0º (medición al nivel de la antena)Hora de medición: 13:30 - 13:45

Banda Valor medido (µW/cm2)

GSM900 0,004GSM1800 0,009UMTS 0,003TOTAL 0,016

La suma de las contribuciones de las tres bandas de frecuencia es de 0,016 µW/cm2

(equivalente 160 µW/m2). Debido a las reflexiones y otros efectos ya mencionados,no podríamos calcular este valor usando los datos proporcionados por el operadoren su estudio.

3.7 Una nota sobre precisión

La precisión de un instrumento nos indica el nivel de certidumbre que podemos dara una lectura. Por ejemplo, si un equipo de medición (de cualquier cantidad) tieneuna precisión de ±10%, y tenemos una lectura de 20 unidades, sabemos que elvalor de la cantidad medida estará dentro de la región 1,8 - 2,2 unidades, etc. Sinembargo, por convención, con instrumentos usados para medir campos de potencia(como luz, sonido, ondas electromagnéticas de alta frecuencia, etc) la precisión sesuele especificar en términos de decibelios (dB). De esta forma, es más fácil sumarlas diferentes fuentes de incertidumbre (linealidad, respuesta de frecuencia,desviación isotrópica etc) que pueden influir en la precisión del instrumento.Además, los valores de precisión en decibelios son más manejables dado el granrango de medición que estos instrumentos deben tener por necesidad (porque loscampos medidos varían por muchas décadas de multiplicación) y por eso, elrelativamente alto porcentaje de error.




El Spectran HF2025E tiene una precisión nómina de ±4 dB (±60%), mientras quelos modelos superiores (HF4040+) tienen una precisión nómina de ±3 dB (±50%).Para hacer una comparación con otros equipos, el medidor PMM 8530A + sondaEP330 tiene una precisión nómina de ±1,6 dB (± 30%), y el Narda EMR-20 tieneuna precisión nomina de ± 3dB (±50%) para campos por debajo de 1,25 V/m.

¿Cuanta precisión necesitamos para evaluar la exposición del público?

Con respeto a la radiación emitida por las antenas de telefonía, es posible de que elnivel de radiación se pueda oscilar 10, 100 veces o más en una sola habitación,dependiendo de la posición de medición (por eso buscamos los puntos calientes enuna zona de medición). Además, el nivel de radiación puede variar hasta 3 veces omás en un periodo de 24 horas.

Bajo estas condiciones, en términos de protección radiológica, y además debido ala controversia sobre los posibles efectos no-térmicos relacionados con lasexposiciones de baja intensidad, lecturas con una precisión de un orden demagnitud nos servirían bastante bien para caracterizar las exposiciones recibidas porel público.

3.8 Sistemas de blindaje

Se puede reducir las exposiciones a las antenas de telefonía móvil en casonecesario. Es bastante fácil instalar un sistema de blindaje en pisos, edificios, etc –se usan pinturas conductivas (que contienen partículas de carbono) aplicadas en lasparedes, y se instalan visillos de tela conductiva en las ventanas. Pero es máscomplicado reducir el nivel de radiación en los espacios abiertos.



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Mediciones de antenas de telefonía móvil usando · PDF fileLas antenas de telefonía móvil emiten radiación en ... 384 THz >780 nm Luz visible ... microondas para las emisiones