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Antennes et Propagation électromagnétique : impact sur la santé.
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Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 1
En vue de l’obtention de la Licence en Sciences de l’ingénieur,
Option : télécom et électronique
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève
Mlle : 2009/001
Sous la direction de :
Encadreur professionnel Encadreur académique
M. Patrick Akono Akono M. Denis Akam Akam
Antennes et propagation :
les radiofréquences et la santé. Le
cas du Cameroun
Republic of Cameroon
Ministry of Higher Education
Protestant University of Central Africa
Faculty of Information and
Communication Technologies
République du Cameroun
Ministère de l’Enseignement Supérieur
Université Protestante d’Afrique Centrale
Faculté des Technologies de
L’Information et de la Communication
Année académique : 2011/2012
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 2
En vue de l’obtention de la Licence en Sciences de l’ingénieur,
Option : télécom et électronique
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève
Mlle : 2009/001
Sous la direction de :
Encadreur professionnel Encadreur académique
M. Patrick Akono Akono M. Denis Akam Akam
Republic of Cameroon
Ministry of Higher Education
Protestant University of Central Africa
Faculty of Information and
Communication Technologies
République du Cameroun
Ministère de l’Enseignement Supérieur
Université Protestante d’Afrique Centrale
Faculté des Technologies de
L’Information et de la Communication
Année académique : 2011/2012
Antennes et propagation :
les radiofréquences et la santé. Le
cas du Cameroun
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
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Dédicace
A mon père Jérémie EVINA MBA et ma mère Eugénie ADA ABESSOLO qui
reposent près de l’Eternel, le Maître du temps.
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Remerciements
Il m’est agréable et important de réserver cette page comme un
témoin de reconnaissance à toutes les personnes qui m’ont soutenu et encadré
pour la réalisation de ce travail.
Je tiens à exprimer toute ma gratitude :
A l’Eternel le Dieu Tout-puissant pour la grâce dont je suis bénéficiaire de sa
part et qu’il m’accorde tous les jours de ma vie.
Au Directeur Général de CAMTEL, Monsieur NKOTO EMANE David pour
m’avoir permis de bénéficier d’un stage académique au sein de sa structure.
Je remercie aussi mes encadreurs M. Patrick Akono Akono et M. Denis
Akam Akam qui m’ont prêté de leur précieux temps, mais aussi m’ont aidé par
leurs directives et orientations diverses et pour leur attention à toutes mes
préoccupations.
Je tiens à remercier tout le personnel en service au Laboratoire National
de Télécommunications de CAMTEL (LABTEL) de Nkomo et celui du service de
Transmission de CAMTEL notamment M. Deussom et M. Mady pour leur
soutien et leur collaboration amicale.
J’exprime également l’honneur que me font les membres du jury pour
avoir accepté de me prêter leur attention et d’évaluer mon travail.
Je remercie le corps administratif et professoral de la FTIC (Faculté des
Technologies de l’Information et de la Communication) de l’université
protestante d’Afrique centrale (UPAC) pour leurs enseignements et pour leur
encadrement.
Je tiens à remercier chaleureusement :
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève iii
Mes parents Rev. Daniel EZO’O AYO et Suzanne EKOUNDA ATANGANA pour
tout le bien et tous les efforts consentis à mon égard, mais aussi à mon
éducation et à mon suivi personnel.
Mme Angèle Patricia ZO’ONYABA pour son soutien indéfectible et la
bénédiction qu’elle est pour moi.
Mme Thérèse MENYE pour tous les sacrifices consentis à l’endroit de ma
personne et sa bonne disposition de cœur.
La chorale QUMRAN SAINT ESPRIT, notamment l’ensemble des choristes
pour leur soutien spirituel et pour la mission qu’ensemble nous avons reçu.
Mes frères : Yves MBA A., Hugues EVINA E., André J. EKORO E. et ma
sœur Georgia MENGUE pour leurs encouragements.
Mes amis et camarades de la première promotion de la FTIC pour leur
marque de sympathie.
Tous ceux qui de près ou de loin ont contribué à la réalisation du présent
document.
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève iv
Résumé
Dans le cadre de ce travail, nous avons été appelé à clarifier les notions
relatives à la propagation électromagnétique autant dans le vide que dans les
milieux matériels, à décrire le processus de fonctionnement d’une antenne
relais, son rôle et son impact dans la communication mobile. Nous avons
procédé à une étude élaborée des effets générés par les ondes radio sur les
utilisateurs en particulier ceux du téléphone mobile. Nous avons par la suite
proposé des approches de solutions relatives aux problèmes de
radiofréquences et de santé posés par l’utilisation incontrôlée du téléphone
mobile. Et enfin nous avons présenté une étude comparative entre le GSM et le
CDMA afin de mettre en exergue la différence notoire entre les réseaux
fonctionnant sur la base du GSM et ceux fonctionnant sur la base du CDMA.
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève v
Abstract
In this work, we have been asked to clarify concepts relating to
electromagnetic propagation in both vacuum and in material media, to
describe the process of running a relay antenna, its role and its impact on
mobile communication. We conducted an elaborate study of the effects
generated by radio waves to the users especially the mobile phone. We
subsequently proposed approaches for solutions to the problems of spectrum
and health risks posed by the uncontrolled use of mobile phones. And finally
we have presented a comparative study between GSM and CDMA to highlight
the significant difference between the networks functioning on the basis of
those operating on GSM and CDMA based.
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Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève vi
Liste des figures et des tableaux
Figure 1 : l’organigramme de CAMTEL …….……………………………….…………………………………………13
Figure 2 : plan de localisation de CAMTEL ……………………………………..……………………………………14
Figure 3 : onde électromagnétique ……………………………………………....……………………………………16
Figure 4 : polarisation d’une onde ..…………………………………………………………………………………….18
Figure 5 : spectre du rayonnement électromagnétique ……………….……….…………………………….20
Figure 6 : mode de propagation électromagnétique …………………….…………………………………….24
Figure 7a : diagramme d’émission d’antenne ……………………………….…………………………………….29
Figure 7b : diagramme de rayonnement d’une antenne …………………………………………………….30
Figure 8 : antenne dipôle ……………………………………………………………….…………………………………..31
Figure 9 : antenne quart d’onde …………………………………………………….…………………………………..32
Figure 10 : antenne parabolique …………………………………………………….…………………………………..33
Figure 11 : antenne cornet ………………………………………………………………………………………………...34
Figure 12 : antenne CDMA utilisée par CAMTEL ………………………………………………………………….38
Figure 13a : schéma du cheminement d’un appel téléphonique …………………………………………41
Figure 13b : schéma du cheminement d’un appel téléphonique ………………………………………..42
Figure 14 : estimation de la pénétration du rayonnement électromagnétique d’un téléphone
portable en fonction de l’âge. ……….………….………………………………………………………………………..52
Figure 15 : émission d’une antenne relais ……………………………………………….………………………….54
Figure 16 : architecture d’un réseau GSM ……………………………………………….………………………....56
Figure 17 : architecture d’un réseau CDMA ………………………………………………………………………..59
Tableau 1 : propriétés électriques d’une antenne CDMA ………………………………………………….. 37
Tableau 2 : propriétés mécaniques d’une antenne CDMA ………………………………………………….37
Tableau 3 : coordonnées GPS des antennes relais dans ville de Yaoundé …………………………..39
Tableau 4 : DAS de quelques mobiles selon les constructeurs …………………………………………….44
Tableau 5 : évaluation de la puissance et l’exposition des émetteurs de radiofréquences
(1er cas) …………………………………………………………………………………………………………..50
Tableau 6 : évaluation de la puissance et l’exposition des émetteurs de radiofréquences
(2e cas) ……………………………………………………………………………………………………………51
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
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Liste des sigles et abréviations
AAA : Authentication, Authorization and Accounting
AuC : Authentication Center
ADN : Acide Désoxyribo Nucléique
ART : Agence de Régulation des Télécommunications
BSC : Base Station Controller
BSS : Base Station Subsystem
BTS : Base Transceiver Station
CAMTEL : Cameroon Telecommunications
CDMA : Code Division Multiple Access
CEM : Champ Electro Magnétique
DAS : Débit d’Absorption Spécifique
FA : Foreign Agent
FDMA : Frequency Division Multiple Access
FTIC : Faculté des
Technologies de l’Information et de la Communication
GPS : Global Positioning System
GSM : Global System for Mobile communications
HA : Home Agent
HLR : Home Location Register
IR : Infra Rouge
LABTEL : Laboratoire National de Télécommunications
LAPDm : Link Access Protocol on the D mobile channel
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MINPOSTEL : Ministère des Postes et Télécommunications
MSC : Mobile services Switching Center
OEM : Onde Electromagnétique Magnétique
PCS : Packet Control Function
PDSN : Packet Data Serving Node
SAR : Specific Absorption Rate
SCM : Société Camerounaise des Mobiles (devenue ORANGE Cameroun en 2002)
TDMA : Time Division Multiple Access
UMTS : Universal Mobile Telecommunications System (système de communication mobile de la 3e Génération).
UPAC : Université Protestante d’Afrique Centrale
UV : Ultra Violet
VHF/UHF : Very High Frequency / Ultra High Frequency
VLR : Visitor Location Register
WIFI : Wireless Fidelity
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
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Sommaire
Dédicace ............................................................................................................. i
Remerciements .................................................................................................. ii
Résumé ............................................................................................................. iv
Abstract.............................................................................................................. v
Liste des figures et des tableaux ....................................................................... vi
Liste des sigles et abréviations ……………….………………………………………………………vii
Introduction Générale ...................................................................................... 10
Première partie : Contexte et problématique ................................................. 12
Deuxième partie : Propagation électromagnétique et antennes .................... 18
Chapitre 1 : Ondes électromagnétiques ........................................................... 18
Chapitre 2 : Propagation .................................................................................. 26
Chapitre 3 : Antennes ....................................................................................... 31
Troisième partie : Radiofréquences et santé .................................................. 44
Chapitre 4 : Effets des ondes radio sur le vivant : cas du téléphone mobile ..... 44
Chapitre 5 : Radiofréquences et santé ............................................................. 53
Chapitre 6 : Etude comparative entre le GSM et le CDMA ............................... 59
Conclusion Général ............................................................................................64
Bibliographie ......................................................................................................65
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 10
Introduction Générale
Les rayonnements électromagnétiques étaient présents avant notre
naissance, bien avant en fait. Pour dire vrai, ils seraient apparus au plus tard
quelques heures après la création de l'univers, c'est à dire il y a environ 15
milliards d'années, plus de 10 milliards d'années avant la formation de la Terre,
et l'apparition de la vie sur celle-ci.
Depuis leur apparition, les rayonnements électromagnétiques n'ont eu
de cesse d'inonder l'univers, dont certains nous parviennent encore à l'heure
actuelle. Dans notre vie quotidienne, nous sommes envahis par une
gigantesque quantité de rayonnements, certains venants du soleil, d'autres de
nos téléphones portables. Aujourd'hui, ils sont utilisés dans un nombre
considérable de domaines ; de la télécommunication à la médecine en passant
par la cuisine, ils nous entourent. Bref, tout ça pour dire que le rayonnement
électromagnétique n'est pas une invention des scientifiques.
Par ailleurs, Le développement continu des technologies sans fil est à
l’origine d’une exposition sans cesse accrue de la population mondiale aux
champs électromagnétiques. C’est pourquoi de nombreuses recherches visent
à évaluer leur influence sur la santé publique, pour identifier l’existence
d’éventuels effets nocifs et définir des normes garantissant leur innocuité.
La téléphonie mobile quant-à elle a envahi aussi bien le monde entier
que le continent africain au rythme de la symphonie du développement des
nouvelles technologies de l'information et de la communication. S'il est vrai
que beaucoup de pays africains restent encore très peu au parfum de ces
avancées scientifiques, il est aussi incontestable que dans certaines nations du
Sud, les outils de communication modernes font partie du quotidien de la
plupart des personnes et de toutes classes sociales.
Le Cameroun est dans cette dernière catégorie, et il est probablement
un des pays où l'usage de la téléphonie mobile a pris des tendances non
prévues par les constructeurs, et ce depuis près d’une dizaine d’années où il a
été de plus en plus vulgarisé sur le triangle national. A cet effet, on remarque
que la place qu'occupe aujourd'hui le téléphone mobile dans la société est si
importante, que l'on peut s’interroger : Pourrait-on s'en passer ? Objet anodin,
il paraît instinctif de lui faire confiance, et pourtant...
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 11
Qui est capable, de prouver que cet objet du quotidien n'a aucun effet
néfaste ? Personne. Et, pour cause, ce n'est peut-être pas le cas... De
nombreuses études semblent indiquer que la hausse de certaines pathologies,
telles les cancers du cerveau ou de la parotide, serait liée à une utilisation
intensive du téléphone, et s'expliquerait de façon scientifique par des cassures
de brins d'ADN, un échauffement des tissus ou encore la modification de
signaux intracellulaires.
D'autres études nous alarment sur le fait que le danger est plus grand sur
les enfants, car leur cerveau est plus perméable aux ondes. Cependant,
personne ne semble prendre en compte ces alertes. Des enfants plus jeunes
chaque année, ont accès au téléphone portable, tout cela avec le
consentement des parents et de la société dans laquelle ils vivent.
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 12
Première partie : Contexte et problématique
Chaque jour, nous sommes exposés à des ondes de toutes sortes : ondes
GSM, cabines et pylônes haute tension, antennes de relais (d’émission ou de
réception), micro-ondes, internet sans fil... Ou encore à d’autres équipements
dégageant des champs électromagnétiques (téléphone mobile, écran
d’ordinateur, TV, etc.). Certaines ondes sont inoffensives, d’autres par contre
inquiétantes voire peut-être dangereuses pour notre santé. C’est fort de ce
constat et loin de rester indifférent que nous avons été appelé à porter des
réflexions sur le fonctionnement des ondes électromagnétiques et leur impact
dans le domaine des télécommunications notamment celui de la téléphonie
mobile. Loin de s’arrêter sur ces notes et aspects, nous avons remarqué
l’émergence de plusieurs interrogations à savoir : quel est le principe de
fonctionnement des ondes électromagnétiques et leur mode de propagation
dans divers milieu ? Quelles sont les conséquences engendrées par l’émission
des radiofréquences (des antennes relais de téléphonie mobile et des
téléphones mobiles) sur les populations vivant à proximité de ces antennes et
en particulier sur les utilisateurs du téléphone mobile ?
C’est dans le cadre de ces travaux que nous avons passé un temps de
stage, d’observations et d’apprentissage au Laboratoire National des
Télécommunications, en abrégé LABTEL qui est administrativement rattaché à
la Direction du Réseau National et des Infrastructures (DI) de CAMTEL. Mais
aussi nous avons bénéficié du soutien remarquable des responsables du service
de Transmission de CAMTEL (pour le volet technique et pratique), nous ayant
permis la réalisation de ce travail.
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 13
Chapitre 1 : Aperçu général de l’entreprise
1. Historique de l’entreprise CAMTEL
En Juin 1990, prenant en compte la situation préoccupante des finances
publiques du Cameroun, le Président de la République a signé l'ordonnance sur
le programme de privatisation des entreprises publiques et parapubliques. En
Juin 1995, le secteur des télécommunications est admis au programme de
privatisation.
En Juillet 1998, la loi 98/014 du 14 juillet 1998 régissant les
télécommunications au Cameroun est promulguée. Elle fixe les modalités
d'installation, d'exploitation et de développement équilibré des
télécommunications, encourage et favorise la participation du secteur privé au
développement des télécommunications dans un environnement
concurrentiel. C'est ainsi que, sous la tutelle technique du Ministère des Postes
et Télécommunications (MINPOSTEL), l'Agence de Régulation des
Télécommunications (ART) est crée pour l'arbitrage des télécommunications au
Cameroun.
En Septembre 1998, deux entreprises publiques, Cameroon
Telecommunications Mobile (CAMTEL MOBILE) et Cameroon
Telecommunications (CAMTEL), sont créées pour prendre en charge
respectivement la téléphonie cellulaire et la téléphonie filaire nationale en
même temps que les télécommunications internationales.
En Juin 1999, une licence de téléphonie mobile est délivrée à la Société
Camerounaise des Mobiles (SCM), devenue ORANGE CAMEROUN en juin 2002,
pour une durée de 15 ans renouvelable par période de 10 ans. En Février 2000,
la privatisation de CAMTEL MOBILE est effective. La société sud-africaine MTN
en est le concessionnaire pour une durée de 15 ans renouvelable par période
de 10 ans. Ainsi, la société CAMTEL MOBILE est devenue MTN CAMEROON.
La société CAMTEL fonctionne avec un capital social de cinquante
milliards (50 000 000 000) de FCFA et son siège social est à Yaoundé.
Elle est placée sous la tutelle du ministère des postes et des
Télécommunications et est dotée d’un conseil d’administration composé de :
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 14
Un président
Six membres représentant l’Etat
Un membre représentant le personnel
Un membre représentant la commission technique de privatisation
et des liquidations
La gestion quotidienne de la société est assurée par un directeur général
assisté de deux directeurs généraux adjoints.
2. Missions de l’entreprise
Les principales missions de l’entreprise CAMTEL sont :
- La réalisation des opérations commerciales
- L’échange des comptes avec les autres opérateurs nationaux et
internationaux des télécommunications.
- L’étude, l’installation, l’exploitation et l’entretien de toutes les
infrastructures nécessaires à la fourniture des services de
télécommunications sur l’ensemble du territoire national ainsi que la
connexion des réseaux nationaux aux réseaux étrangers.
En décembre 2005, grâce à un partenariat signé avec l’entreprise
chinoise Huawei, CAMTEL lance sur le marché le CT phone, téléphone mobile
fonctionnant selon la norme CDMA2000.
3. Produits CAMTEL
CAMTEL offre une gamme variée de services de télécommunications sur
l’étendue du territoire national.
Ses principaux produits sont :
La téléphonie (fixe et mobile)
L’internet (Connexion ; hébergement ; sites WEB)
Les réseaux d’entreprises (Commutation ; Liaisons spécialisées ;
retransmission ; SAT3 ; VSAT)
Les cartes (Easy recharge ; Easy call ; E@sy net ; Carte à puce)
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 15
Chapitre 2 : Organigramme de CAMTEL
La Cameroon Telecommunications est placée sous l’autorité d’un
Directeur Général, assisté de deux Directeurs Généraux Adjoints.
Elle comprend :
Des Services rattachés à la Direction Générale ;
L’Administration Centrale ;
Des Services Extérieurs.
1. Les services rattachés à la Direction Générale
- L’Attaché de Direction ;
- Le Cabinet ;
- La Cellule de la Traduction ;
- La Cellule des Affaires Juridiques et du Contentieux ;
- La Division de l’Audit et du Contrôle de Gestion ;
- La Division de la Stratégie et des Projets ;
- Les Conseillers Techniques ;
- Les Services Spéciaux.
2. L’Administration Centrale
- La Direction des finances ;
- La Direction des affaires Générales ;
- La Direction des Ressources Humaines ;
- La Direction de la facturation et du recouvrement ;
- La Direction commerciale et du marketing ;
- La Direction de l’Informatique et des réseaux spécialisés ;
- La Direction du réseau International et de l’ingénierie ;
- La Direction du réseau national et des infrastructures.
3. Les services extérieurs
- La Direction régionale du Centre ;
- La Direction régionale du Littoral ;
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 16
- Les Représentations régionales.
4. Schéma de l’organigramme
Services rattachés
à la direction
générale
Administration
Centrale
Direction
Générale
Services
extérieurs
Direction de la
facturation et du
recouvrement
Direction des
Ressources
humaines
Direction des
affaires générales
Direction des
finances
Inspection des
services
Division de la
stratégie et du
développement
Cabinet
Division de la
radiophonie
mobile
Cellule de
traduction
Chargés de
missions
Services
spéciaux
Direction
provinciale du centre
Direction
provinciale du Littoral
Représentations
provinciales
Direction du réseau
national et des
infrastructures
Direction du réseau
international et de
l’ingénierie
Direction de
l’Informatique
et des réseaux
spécialisés
Direction
commerciale et
du marketing
Attaché de
direction
Figure I : L’organigramme de CAMTEL
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
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5. Situation géographique
Figure 2 : Plan de localisation [DJEDMI,2010]
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Deuxième partie : Propagation électromagnétique et antennes
Chapitre 1 : Ondes électromagnétiques
Le chapitre 1 que voici, part de la définition d’une onde
électromagnétique, ses caractéristiques, présente les types de sources
d’émission de ces ondes, et enfin le rayonnement électromagnétique émis par
ces différentes ondes.
1.1. Définitions
Les ondes électromagnétiques (OEM) font partie d’une grande famille
appelée : le rayonnement électromagnétique.
La lumière appartient à la même famille et elle est la seule onde à être
visible. Tous les autres membres de cette famille notamment les rayonnements
basses fréquences et radiofréquences, infrarouges, ultraviolets, X, gamma,
nous sont invisibles.
Une onde électromagnétique est la combinaison de deux champs : le
champ électrique et le champ magnétique. Pour générer un champ
électromagnétique, il suffit à la fois de produire un champ électrique par la
présence de charges électriques, et un champ magnétique en provoquant le
déplacement de ces mêmes charges électriques.
Ces deux champs sont alternatifs et se déplacent à la vitesse de la
lumière, soit 300 000 km/s.
Les ondes électromagnétiques sont alors la propagation couplée de ces
deux champs. Elles sont des vibrations définies par un mouvement ondulatoire
sinusoïdal. C’est-à-dire que leur intensité varie, elle augmente et diminue en
circulant par vague. Un champ électrique est mesuré en Volt par mètre (V/m),
un champ magnétique en Ampère par mètre (A/m).
C’est le physicien anglais Maxwell qui a étudié les rapports entre les deux
champs, établissant ainsi des équations connues sous le nom d'équations de
Maxwell en 1873.
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 19
On peut remarquer que : toute circulation de charges dans un
conducteur produit une OEM.
Les ondes électromagnétiques sont émises par deux types de sources à
savoir : les sources naturelles et les sources artificielles.
Pour les premières, L'homme de façon naturelle vit dans un
environnement électromagnétique naturel issu du champ magnétique terrestre
généré par l’activité solaire et atmosphérique. Les cellules vivantes (le cœur et
le cerveau) produisent par ailleurs des champs électriques et magnétiques de
très faible puissance.
Les secondes quant-à elles, sont produites par l’ensemble des appareils
électriques qui génèrent des ondes électromagnétiques (ou ondes EM). Les
ondes émises par ces sources sont classées selon leur gamme de fréquences.
Les ondes électromagnétiques sont classées en “ rayonnements
ionisants ” et “ rayonnements non-ionisants ” en fonction de leur fréquence
(également de leur puissance). Les rayonnements ionisants englobent les
ondes à très haute fréquence. Il s’agit des UV, des rayons X, des rayons gamma
et des rayons cosmiques. Ceux-ci se situent au-delà du spectre visible. Ces
ondes sont dangereuses, car elles ont la capacité de rompre la composition des
atomes. Alors qu’en dessous du visible, on retrouve les ondes radio, les
radiofréquences, les micro-ondes, l’infrarouge,… Ces ondes émettent un
rayonnement non-ionisant.
1.2. Caractéristiques d’une OEM
Figure 3 : Onde électromagnétique
E = champ électrique ; H = champ magnétique
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 20
E et H sont perpendiculaires à la direction de propagation. Et nous avons
la relation : E = 377 x H.
L'onde électromagnétique se propage en ligne droite, à la vitesse de la
lumière dont v = c ≈ 300 000 km/s.
N.B : Dans un matériau diélectrique de permittivité relative εr (isolant de câble
coaxial, par exemple) la vitesse de propagation est inférieure à celle de la
lumière et est donnée par la relation :
1.3. Propriétés de l’onde électromagnétique
Les ondes électromagnétiques sont caractérisées par 3 paramètres,
étroitement liés, qui permettent de les classer et qui déterminent aussi leur
utilisation technologique et leur impact sur l’environnement. Il s’agit de :
leur longueur d'onde λ, qui est le trajet parcouru par l’onde durant une
période T mesurée en mètres et définit par :
leur fréquence, mesurée en Hertz (Hz), et qui est le nombre de longueurs
d'onde compris dans 1 seconde.
L’énergie qu'elles transportent et qu'elles peuvent transmettre aux objets
qu'elles rencontrent, est mesurée en Joules (J) ou en électronvolts (eV).
Cette énergie transportée par une onde électromagnétique est d'autant
plus grande que sa fréquence est grande, ou, ce qui revient au même, que sa
longueur d'onde est petite.
La densité de puissance surfacique qui est flux énergétique reçu par
unité de surface, s’exprimant en Watt/m². Elle est donnée par la relation
:
A ces trois principales propriétés, nous pouvons ajouter :
La polarisation qui est la direction de son champ électrique E.
si E garde une direction constante, on dit que la polarisation est
rectiligne (il s’agit du cas le plus courant)
si E est horizontal (polarisation horizontale) ou vertical (polarisation
verticale)
il existe aussi des polarisations circulaires et elliptiques.
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 21
Figure 4 : Polarisation d’une onde
La propagation : Les ondes radio se propagent de l’antenne d'émission à
l’antenne de réception de diverses manières :
par onde directe, partant de l'émetteur et arrivant sur le
récepteur sans rencontrer d'obstacles naturels (montagnes,
couches atmosphériques) ou artificiels (immeubles, lignes à THT)
par onde réfléchie, lorsque l’onde rencontre un obstacle et est
renvoyée dans sa totalité, ou en partie dans une direction
différente.
1.4. Energie d’une onde électromagnétique
L’énergie d’une onde électromagnétique ou énergie électromagnétique
est l’énergie associée aux ondes électromagnétiques. Elle est en fait la
généralisation, en régime quelconque, des concepts d’énergie électrostatique,
associée au champ électrique et d’énergie magnétique associée au champ
magnétique.
D’après les équations de Maxwell, la densité d’énergie
électromagnétique dans le vide ou l‘énergie volumique associée à l'onde
électromagnétique est :
Dans le cas d’une OEM, cette énergie se déplace et le flux d’énergie est
donné par le vecteur de Poynting.
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 22
Le vecteur de Poynting, noté Π, S, ou encore R est un vecteur dont la
direction indique, dans un milieu isotrope, la direction de propagation d'une
onde électromagnétique et dont l'intensité vaut la densité de puissance
véhiculée par cette onde. Le module de ce vecteur est donc une puissance par
unité de surface, c'est-à-dire un flux d'énergie. Son expression est donnée par :
où μ0 est la perméabilité du vide. Dans un matériau de perméabilité
magnétique μ quelconque, il convient de prendre en compte l'excitation
magnétique H définie par la relation B = μ H. L'expression plus générale du
vecteur de Poynting est donc : .
Ainsi, la puissance électromagnétique transportée à travers une surface
quelconque S est le flux du vecteur de Poynting à travers cette surface ; soit :
N.B : Les variations d‘énergie électromagnétiques sont dues à la propagation de
l'onde, donc au flux du vecteur de Poynting.
L’énergie électromagnétique peut être récupérée grâce aux panneaux
photovoltaïques (il s’agit du rayonnement violet et ultraviolet) ou encore par
les chauffe-eau solaires (infrarouge). Cette énergie est aussi récupérée par les
plantes pour la photosynthèse.
Dans le cas des ondes hertziennes (radio, TV, portables, …) l’énergie
électromagnétique provoque la circulation d’un courant électrique dans
l’antenne qui est transformée en son ou en image.
1.5. Le rayonnement électromagnétique
Le rayonnement électromagnétique correspond à l’ensemble des
radiations émises par une source qui peut être soit le soleil, soit la surface de la
terre ou des océans ou l’atmosphère, ou bien encore le capteur satellitaire lui-
même, sous forme d’ondes électromagnétiques ou de particules.
Autrement dit le rayonnement électromagnétique désigne une forme de
transfert d’énergie. Ainsi, il peut être décrit de manière corpusculaire comme la
propagation des photons (notamment le Boson vecteur l’interaction
électromagnétique), ou de manière ondulatoire comme une onde
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électromagnétique. Il se manifeste sous la forme d’un champ électrique couplé
à un champ magnétique.
La propagation de ce rayonnement d’une ou plusieurs particules, donne
lieu à de nombreux phénomènes tels que : l’atténuation, l’absorption, la
diffraction et la réfraction…
Les rayonnements électromagnétiques de courte longueur d’onde ou de
fréquence élevée véhiculent davantage d’énergie que les rayonnements de
grande longueur d’onde (basse fréquence).
1.6. Spectre électromagnétique
Le spectre électromagnétique représente la répartition des ondes
électromagnétiques en fonction de leur longueur d’onde, de leur fréquence ou
bien encore de leur énergie.
Figure 5 : spectre du rayonnement électromagnétique
(1) Les ondes radios : leurs longueurs d’onde vont de quelques kilomètres à 0,3
m. Leur domaine de fréquence s’étend de quelques Hz jusqu’à 109 Hz. L’énergie
des photons va pratiquement de 0 à 10-5 eV. Les ondes qui sont utilisées pour
les transmissions radio et télévision sont produites par des dispositifs
électroniques, essentiellement des circuits oscillants.
(2) Les micro-ondes : leurs longueurs d’onde vont de 0,3 m à 10-3 m. Leur
domaine de fréquence s’étend de 109 Hz à 3x1011 Hz. L’énergie des photons va
10-5 eV à 10-3 eV. Ces ondes sont utilisées dans les radars et d’autres systèmes
de communication, les téléphones cellulaires, les fours à micro ondes, et aussi
dans l’analyse très fin des détails très fins des structures atomiques et
moléculaires. Elles sont également produites par des dispositifs électroniques.
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La région des micro-ondes est également désignée par le sigle UHF (ultra-
hautes fréquences par rapport aux fréquences radio)
(3) Le spectre infrarouge : celui-ci couvre les longueurs d’ondes de 10-3 m à
7,8x10-7 m. Le domaine de fréquence s’étend de 3x1011 Hz à 4x1014 Hz et
l’énergie des photons va de 10-3 eV à environ 1,6 eV. Ces ondes sont produites
par les molécules et les corps chauds. Elles ont de nombreuses applications
dans l’industrie, la médecine, l’astronomie.
(4) Le spectre visible ou lumière : c’est une bande étroite formée par les
longueurs d’onde auxquelles notre rétine est sensible. Il s’étend en longueur
d’onde de 7,8x10-7 m à 3,8x10-7 m et en fréquence de 4x1014 Hz à 8x1014 Hz.
L’énergie des photons va de 1,6 eV à 3,2 eV. La lumière est produite par les
atomes et les molécules par suite des réajustements internes des mouvements
de leurs composants principalement des électrons. Il n’est pas nécessaire
d’insister sur l’importance de la lumière dans notre existence.
(5) Les rayons ultra-violets : ils vont de 3,8x10-7 m à environ 6x10-10 m en
longueur d’onde et de 8x1014 Hz à environ 3x1017 Hz en fréquence. L’énergie
des photons correspondants va de 3 eV à 2x103 eV. Ces ondes sont produites
par des atomes et des molécules dans des décharges électriques. Leur énergie
est de l’ordre de grandeur de l’énergie mise en jeu dans de nombreuses
réactions chimiques. Ce qui rend de beaucoup de leurs effets chimiques. Le
soleil est une source très intense de rayonnement ultra-violet et c’est ce
facteur qui est essentiellement responsable du brunissement de la peau.
(6) Les rayons X : cette partie du spectre électromagnétique s’étend de 10-9 m
à environ 6x10-12 m en longueur d’onde ou entre 3x1017 Hz et 5x1019 Hz en
fréquence. L’énergie des photons va de 1,2x103 eV à 2,4x105 eV. Cette partie du
spectre électromagnétique a été découverte en 1895 par le physicien allemand
W. Roentgen au cours de l’étude des rayons cathodiques. Les rayons X sont
produits par les électrons les plus fortement liés des couches internes des
atomes.
(7) Les rayons gamma : ces ondes électromagnétiques sont d’origine nucléaire.
Elles recouvrent la limite supérieure du spectre des rayons X. Leurs longueurs
d’onde s’étendent de 10-10 m à en dessous de 10-14 m ce qui correspond à un
domaine de fréquence 3x1018 Hz à jusqu’à plus de 3x1022 Hz. Les énergies des
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photons vont de 104 eV jusqu’à environ 107 eV. Ces énergies sont du même
ordre que celles mises en jeu dans les processus nucléaires et l’absorption des
rayons γ peut donc produire des modifications du noyau. Ces rayons sont
produits par de nombreuses substances radioactives et sont présents en
grande quantité dans les réacteurs nucléaires.
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Chapitre 2 : Propagation
La propagation d’une onde dans l’espace libre, objet de ce chapitre 2 fait
intervenir plusieurs facteurs notamment ceux reliés aux antennes, les
paramètres électriques du milieu, la distance et la fréquence de l’onde. L’étude technique de la propagation des ondes exige une bonne
connaissance du gabarit de fréquences utilisables pour l’application, du niveau
du signal minimum nécessaire à la réception pour assurer la qualité demandée
et d’autres paramètres dont le type d’environnement, les conditions
atmosphériques ou les contraintes physiques.
2.1. Propagation électromagnétique dans le vide et dans les diélectriques
(théorie)
2.1.1. Propagation des ondes électromagnétiques dans le vide
Dans le vide, les équations de Maxwell s’écrivent :
Les équations de Maxwell-Faraday et Maxwell-Ampère donnent :
Ainsi, l’onde se propage avec une célérité :
2.1.2. Propagation dans un milieu diélectrique
- Dans un milieu sans perte, (σ = 0 et ε réel), nous avons la relation :
- Dans un milieu avec pertes conductrices (σ fini et ε réel), nous obtenons
la relation :
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avec :
εe est la permittivité équivalente ; elle peut s’écrire également sous la forme :
avec : δ étant l’angle de pertes du diélectrique.
tg(δ) est le facteur de pertes du diélectrique.
- Dans un Milieu avec pertes conductrices et diélectriques (σ fini et ε
complexe), nous ainsi la relation :
avec :
où εe est la permittivité équivalente et σe est la conductivité équivalente.
2.2. Modes de propagation
Il existe différents moyens de transmettre une information entre deux
points T (transmission ou émission) et R (réception) dans l’environnement
terrestre. Il faut alors tenir compte de l’existence du sol et de l’atmosphère. En
se référant à la figure ci-dessous, on constate alors qu’il y a quatre façons
principales d’atteindre théoriquement le point R à partir du point T. il s’agit de :
L’onde directe avec ou sans réfraction (1 et 1’ respectivement) ;
L’onde réfléchie (2) ;
L’onde de surface (3) ;
L’onde de réflexion ionosphérique ou l’onde de ciel (4).
L’onde directe et l’onde réfléchie forment l’onde d’espace.
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Figure 6 : Modes de propagation électromagnétique
Chacune de ces différentes façons représente un mode particulier de
propagation qui existe ou non ; selon divers critères. On devra ainsi tenir
compte des modes dominants afin de faire les choix qui s’imposeront lors de la
conception du système de communication dont celui de l’emplacement
stratégique des antennes, leur type, la polarisation, etc. Alors il va falloir
déterminer la présence ou l’absence d’un mode dépendant des paramètres
suivants :
• La fréquence d’opération f ;
• La distance entre les antennes émettrice et réceptrice d ;
• Le type d’antenne et la polarisation ;
• La nature du sol.
Il est essentiel de comprendre les principes de la propagation des ondes
afin de pouvoir s’assurer des chances et des conditions d'établissement d'une
liaison radio entre deux points de la surface de la Terre ou entre la Terre et un
satellite.
La propagation des ondes permet par exemple :
Le calcul de la puissance minimale d'un émetteur de radiodiffusion afin
d'assurer une réception confortable sur une zone déterminée ;
La détermination de la position d'un relais pour la radiotéléphonie
mobile ;
L'estimation des chances d'établissement d'une liaison
transcontinentale sur ondes courtes ;
L'étude des phénomènes d'interférence entre émetteurs ;
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Le calcul du champ électromagnétique à proximité d'un équipement
d'émission (relais, émetteur de télévision...) pour déterminer les risques
encourus par la population se trouvant à proximité.
L'anticipation de la transmission par calcul de la couverture de
l'émetteur, des phénomènes de propagation qui ont lieu à travers le
canal (guidage d'onde, réflexions, diffractions etc.).
Le niveau du signal reçu à l'extrémité du parcours sera fonction de la
fréquence d'émission, la saison, l'heure du jour, la direction et la distance entre
l'émetteur et la station réceptrice, etc.
L'étude des lignes de transmission et des phénomènes de propagation
d'un signal dans une ligne peut aider à optimiser les câbles utilisés dans la mise
en place d'un réseau de transmission ou pour l'alimentation d'une antenne.
2.3. Propagation dans l’espace
Les ondes électromagnétiques subissent en se propageant :
la réflexion
la réfraction
l’absorption
la diffraction
Si le milieu est homogène, la propagation s’effectue en ligne droite
comme en optique géométrique. Le passage entre deux milieux homogènes
donne lieu à la réflexion et à la réfraction des ondes.
La présence d’un obstacle, discontinuité brutale du milieu, entraîne une
discontinuité du champ électromagnétique : il y a diffraction.
2.4. Propagation guidée
Pour transporter de l'énergie à haute fréquence d'un point à un autre, on
n'utilise pas une rallonge électrique ordinaire mais une ligne de transmission
aux caractéristiques appropriées. Une ligne peut être constituée soit par un
guide d'onde, tube métallique à l'intérieur duquel se propage l'onde, soit par
une ligne en "mode TEM", constituée en général par deux conducteurs
parallèles.
La ligne TEM est composée de deux conducteurs électriques parallèles
séparés par un diélectrique, très bon isolant aux fréquences utilisées (air, téflon
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
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polyéthylène...). Si l'un des conducteurs est entouré par l'autre, on parle alors
de ligne coaxiale.
Une ligne de transmission est censée ne pas rayonner. Cette condition
est en pratique satisfaite avec un câble coaxial. Avec une ligne bifilaire, la
distance entre les deux conducteurs doit être très petite par rapport à la
longueur d'onde, et aucun obstacle ne doit se situer à proximité des deux
conducteurs.
Aux hyperfréquences, on utilisera un guide d'onde qui, à longueur égale,
aura moins de pertes qu'un câble coaxial.
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Chapitre 3 : Antennes
Le chapitre 3 dont le titre est ’’Antennes’’ nous présente dans le cas
général ce qu’est une antenne, ses caractéristiques, son mode de
fonctionnement autant que les différents types selon leur classification. Par la
suite est traité le cas particulier des antennes CDMA utilisées par CAMTEL.
Les antennes servent à communiquer sur les grandes distances, car les
communications sur petites distances sont moins coûteuses avec l’emploi des
câbles ou de guides d’ondes. Les antennes furent utilisées pour la première fois
par Heinrich Hertz (1857-1894) en 1889 afin de démontrer l’existence des
ondes électromagnétiques prédites en avance par la théorie de James Clerk
Maxwell. En radioélectricité, une antenne est vue comme un dispositif permettant
de rayonner (émetteur) ou de capter (récepteur) les ondes
électromagnétiques.
L’antenne émettrice tire sa puissance de l’émetteur qui l’alimente ; celui-
ci étant vu comme une charge.
Alors que l’antenne réceptrice fournit la puissance captée au récepteur ;
celui-ci agissant comme une source avec sa propre impédance interne.
Les antennes sont une composante très importante utilisée dans les
systèmes de communication.
Les antennes présentent une propriété connue sous le nom de
réciprocité, ce qui signifie qu'une antenne maintiendra les mêmes
caractéristiques pendant transmission et la réception.
La plupart des antennes sont des dispositifs résonnants et fonctionnent
efficacement sur une bande de fréquence relativement étroite.
Une antenne doit être accordée à la même bande de fréquence que le
système par radio auquel elle est reliée, autrement la réception et la
transmission seront altérées.
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3.1. Paramètres d’une antenne
Une antenne est caractérisée par les paramètres ci-après :
L’impédance d’antenne
Il s'agit du rapport complexe observé entre la tension et le courant à
l'entrée d'une antenne en émission.
Elle est donnée par la relation : Z = R + j X
où X = partie réactive due aux champs d’induction au voisinage
de l’antenne (Réactance)
R = partie active reliée aux champs rayonnés et aux pertes joules
(Résistance)
En réalité, la résistance d’antenne R = Rp + Rr est la somme de deux types
de résistance qui traduisent les différentes utilisations de l'énergie absorbée :
La première Rp est la résistance liée aux pertes par effet Joule dans
l'antenne tandis que la deuxième Rr est la résistance de rayonnement liée à
l'énergie utile rayonnée par l'antenne dans l'espace qui l'entoure.
Cette résistance du rayonnement est responsable du rayonnement de
l’antenne, car sans elle, aucune puissance active fournie à l’antenne n’est
émise. Elle doit être plus élevée possible afin d’accroître l’importance
des champs rayonnés.
La fréquence d'utilisation
C’est la fréquence à laquelle l'antenne possède des capacités optimales
pour émettre ou recevoir l'énergie électromagnétique correspondante dans
l'espace environnant.
Cette fréquence de résonance d'une antenne dépend d'abord de ses
dimensions propres, mais aussi des éléments qui lui sont ajoutés.
Le diagramme de rayonnement
En théorie l'énergie rayonnée par une antenne est répartie inégalement
dans l'espace, certaines directions étant les plus privilégiées : ces distances sont
les « lobes de rayonnement ».
Le diagramme de rayonnement d'une antenne permet donc de visualiser
ces lobes dans les trois dimensions, dans le plan horizontal ou dans le plan
vertical incluant le lobe le plus important (lobe principal).
Le diagramme de rayonnement complet peut être résumé en quelques
paramètres utiles à savoir :
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La directivité : La directivité de l'antenne dans le plan horizontal est une
caractéristique importante dans le choix d'une antenne.
Une antenne directive possède un ou deux lobes nettement plus
importants que les autres nommés « lobes principaux ». Elle sera
d'autant plus directive que le lobe le plus important sera étroit. La
directivité correspond à la largeur du lobe principal, entre les angles
d'atténuation à 3 dB.
N.B : Pour une antenne équidirective ou omnidirectionnelle, le
rayonnement se fait de la même façon dans toutes les directions du plan
horizontal.
Figure 7a : Diagrammes d'émission d'antennes
Le gain : Il définit l'augmentation de puissance émise ou reçue dans le
lobe principal. Il est dû au fait que l'énergie est focalisée dans une
seule direction. Il s'exprime en dBi (décibels par rapport à l'antenne
isotrope).
Les lobes secondaires : Aux angles proches du lobe principal, une
antenne présente des minima et maxima relatifs appelés « lobes
secondaires » qu'on essaye de minimiser. Les antennes à grande
directivité présentent quant-à elles des lobes faibles et irréguliers
dans tous les autres angles, appelés « lobes diffus ».
Le niveau général de ces lobes secondaires décrit la sensibilité de
l'antenne au brouillage (cas des télécommunications).
L’angle de départ vertical : Il s’agit de l'angle du lobe principal dans le
plan vertical. Il définit les performances d'une antenne vis-à-vis des
modes de propagation ionosphérique.
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Figure 7b : diagramme de rayonnement d’une antenne
La polarisation
La polarisation d'une antenne est celle du champ électrique E de l'onde
qu'elle émet. Un dipôle demi-onde horizontal par exemple a une polarisation
horizontale, certaines antennes ont une polarisation elliptique ou circulaire.
La polarisation circulaire est utilisée si les antennes d'émission et de
réception sont orientées de façon aléatoire, par exemple pour les satellites
défilants ou non stabilisés.
Le rendement
C’est le rapport de la puissance effectivement rayonnée (qui est la
somme des puissances émises dans toutes les directions) avec la puissance
fournie par la ligne de transmission.
Le rendement est fonction du rapport entre la résistance des pertes et la
résistance du rayonnement. Une antenne aura un bon rendement si la
résistance de pertes est faible devant la résistance de rayonnement.
La forme et les dimensions
La forme et les dimensions d'une antenne sont extrêmement variables :
celle d'un téléphone portable est parfois invisible car se trouvant à l'intérieur
du boîtier ou se limitant à une petite excroissance sur l'appareil.
En général, les dimensions d'une antenne seront d'autant plus grandes
que son gain sera élevé et son lobe principal plus étroit.
3.2. Types d’antennes
Les formes d'antennes sont multiples et diversifiées, mais peuvent être
regroupées en familles comme suit :
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3.2.1. Antennes élémentaires
Elles peuvent être utilisées isolément ou comme éléments de réseaux.
Ces antennes ne permettent qu'une polarisation linéaire.
Dans cette catégorie, on peut citer :
l’antenne isotrope est une référence théorique irréalisable, qui
rayonnerait également dans toutes les directions. Elle ne sert que de
référence à l'évaluation du gain.
l’antenne dipolaire ou « dipôle demi-onde » ou « doublet demi-onde »
est constituée d'un élément conducteur de longueur égale à la demi-
longueur d'onde. Son impédance caractéristique est résistive et voisine
de 73 Ω pour un dipôle isolé dans l'espace.
Elle est caractérisée par un rayonnement perpendiculaire au brin et est
économique.
Figure 8 : Antenne dipôle
l'antenne « monopôle » ou « quart d'onde » est constituée d'un
élément de longueur égale au quart de longueur d'onde, perpendiculaire
à un plan conducteur.
Elle se comporte comme un demi-dipôle, le plan conducteur agissant en
miroir. Son impédance caractéristique est la moitié de celle du dipôle soit
environ 37 Ω.
Elle nécessite un plan de masse, elle est omnidirectionnelle dans le plan
horizontal et moins encombrante que le dipôle.
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Figure 9 : Antenne quart-d’onde
3.2.2. Antennes en réseaux
Les antennes élémentaires peuvent être assemblées en réseaux à une ou
deux dimensions, augmentant ainsi le gain et la directivité de l’antenne. Dans
cette famille, nous énumérons :
l'antenne rideau ou « colinéaire » comporte en VHF/UHF plusieurs
dipôles alimentés par une ligne parallèle, en général devant un
réflecteur.
L'antenne "cierge", qui est omnidirectionnelle dans le plan horizontal.
Elle est composée de plusieurs dipôles demi-onde alimentés de façon à
rayonner en phase.
L'antenne Yagi-Uda à éléments parasites, qui est la plus connue du
public : c'est le « râteau » utilisé pour la réception de la télévision
analogique ou numérique terrestre.
les antennes hybrides (planaire + éléments) plus connues en TNT sous
antenne compacte.
3.2.3. Antennes à réflecteurs
En hyperfréquences, certaines antennes peuvent utiliser des montages
similaires à l'optique, avec des réflecteurs plans ou paraboliques. Il s’agit des
antennes à réflecteurs. On peut citer ici :
l'antenne parabolique qui est la plus connue pour son usage en
télévision satellitaire.
Elle a un gain élevé lié au diamètre du réflecteur et est très directive.
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Figure 10 : Antenne parabolique
Les antennes de très grands diamètres utilisées en transmissions
spatiales ou en radioastronomie utilisent aussi des montages type
Cassegrain similaires aux télescopes.
3.2.4. Antennes pour polarisation circulaire
Elles sont constituées d’une combinaison de deux antennes élémentaires
croisées permettant d'émettre ou de recevoir en polarisation circulaire.
Nous citons ici :
L'antenne Yagi croisée qui combine deux antennes Yagi avec un
déphasage de 90 °.
L'antenne hélice monofilaire, de forme « tire-bouchon » permet de
réaliser un diagramme étroit, adapté par exemple à la poursuite de
satellites.
L'antenne hélice quadri filaire permet de réaliser un diagramme
favorisant les angles latéraux (elle est utilisée en communications
spatiale avec les satellites défilants).
3.2.5. Antennes à guide d'onde
Il s’agit de :
l'antenne cornet utilisée en hyperfréquence est une ouverture
rayonnante excitée par un guide ou un monopôle, qui est rectangulaire
en polarisation linéaire, et circulaire en polarisation circulaire. Elle est
très directive et .possède un gain élevé.
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Figure 11 : Antenne cornet
les antennes à fentes constituées par les réseaux de fentes rayonnantes
qui sont des réseaux de dipôles ouverts sur un guide.
3.3. Mode d'alimentation d’une antenne
Une antenne est généralement déployée à l'extérieur, voire fixée au
sommet d'un mât. Pour acheminer vers cette antenne l'énergie à haute
fréquence fournie par l'émetteur ou en sens inverse amener le signal capté par
l'antenne jusqu'à l'entrée du récepteur, on utilise une ligne de transmission ou
un guide d'onde.
Afin d’obtenir un fonctionnement optimal, l'impédance au point
d'alimentation de l’antenne doit être égale à l'impédance caractéristique de la
ligne d'alimentation.
Outre cette adaptation des impédances, une antenne symétrique
(comme le doublet demi-onde) doit être alimentée par une ligne symétrique
(comme la ligne bifilaire) ou par un système rendant l'alimentation symétrique.
Alors qu’une antenne asymétrique (comme l'antenne verticale) sera
alimentée par une ligne asymétrique (c’est le cas d’un câble coaxial).
Une antenne peut également être alimentée par une ligne de
transmission à haute impédance, constituée de deux fils parallèles en l'air,
d'impédance caractéristique 600 Ohms. L'adaptation à une ligne de
transmission classique se fait alors à son extrémité.
En hyperfréquences, on utilise aussi des guides d'ondes qui sont de
sortes de tubes de section rectangulaire ou elliptique dans lesquels circulent les
ondes.
Les guides d'onde permettent d'acheminer les ondes avec des pertes
minimales et supportent des puissances élevées.
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D’autre part, pour permettre le fonctionnement d'une antenne
élémentaire sur une large bande de fréquence, un système adaptateur
d'antenne peut être inséré, adaptant pour chaque fréquence l'impédance
complexe de l'antenne à la ligne de transmission.
3.4. Antennes de réception
Toute antenne d'émission est adaptée à la réception. Toutefois certaines
antennes utilisées en réception ont un rendement très faible en émission ou
bien ne pourraient supporter une puissance d'émission importante en raison
des pertes ou des surtensions trop élevées qui pourraient les détériorer.
Les antennes de réception dites « actives » incorporent un
préamplificateur-adaptateur entre l'élément d'antenne et la ligne de
transmission.
3.5. Champs crées autour d'une antenne
Une antenne, utilisée en émission, ne crée une onde plane qu'à partir
d’une certaine distance. Ainsi, on peut distinguer quatre principales zones dans
l'environnement de l'antenne, au fur et à mesure qu'on s'éloigne de celle-ci :
La zone de champs réactifs : Très proche des éléments composant
l'antenne, on y trouve dans cette zone des champs E et des champs H,
qui sont fonction des tensions et des courants sur ces conducteurs.
À proximité d'une tension élevée, on trouvera essentiellement un champ
E, alors qu’à proximité des courants, on trouvera essentiellement un
champ H.
La zone de Rayleigh : Il s’agit d’une zone où la puissance par unité de
surface décroît peu en fonction de la distance, bien que le rapport E/H
soit déjà proche de 377 Ohms.
Cette zone, surtout identifiable pour les antennes à gain, s'étend jusqu'à
une distance égale au carré de la dimension de l'antenne (mesurée dans
une direction perpendiculaire à la direction considérée), divisé par
lambda/2.
La zone de Fresnel : Au-delà de la zone de Rayleigh, on constate que le
rapport E/H s'est équilibré à 377 ohms. Mais on observe des variations
importantes des champs, et même des ondulations si l'antenne est de
grande dimension.
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On ne peut pas faire de mesure du gain de l'antenne dans cette zone car
dans la direction du maximum de rayonnement, les différentes parties de
l'antenne censées rayonner en phase à l'infini, ne rayonnent pas encore
en phase.
La zone de Fraunhofer : Elle est caractérisée de la façon suivante : Dans
cette zone, si l’on s'éloigne indéfiniment dans la même direction, on
constate que la différence des distances entre les points de l'antenne ne
varie plus.
Alors dans la direction du maximum de rayonnement, les différentes
parties de l'antenne censées rayonner en phase à l'infini, rayonnent bien en
phase.
Dans cette zone, qui s'étend jusqu'à l'infini, on peut considérer que l'on a
une onde plane, les champs décroissent en 1/r, et on peut mesurer le gain de
l'antenne.
C'est aussi uniquement dans cette zone que le diagramme de
rayonnement est valable. Cette zone commence à une distance égale à deux
fois le carré de la plus grande dimension perpendiculaire à la direction
considérée, divisé par lambda.
Cette distance peut être très grande pour les antennes à grand gain.
N.B : Pour mesurer le gain d'une antenne à grand gain, il est donc important de
savoir définir la zone de Fraunhofer.
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3.5. Application : présentation des antennes CDMA utilisées par CAMTEL
Le type DX-450-470-65-15i-0F
Propriétés électriques Gamme de fréquences (MHz) 450-470
Polarisation ± 45° ROS ≤ 1.5
Gain (dBi) 15 3dB faisceau (horizontal) 65°
3dB faisceau (vertical) 16° Isolation entre les entrées (dB) ≥ 30
Avant le ratio de retour (dB) ≥ 25
Traversez rapport polaire (dB) ≥ 15
Électrique downtilt 0° intermodulation IM5 (dBc) ≤ -160 (2 × 43 porte-dBm)
Max. CW puissance (W) 500 Impédance (Ω) 50
Grounding DC Tableau 1 : propriétés électriques d’une antenne CDMA
Propriétés mécaniques Dimensions (H x L x P) (mm) 2042 × 486 × 98
Packing dimensions (H x L x P) (mm) 2271 × 596 × 261 Poids Net (kg) 28.3
Bracket poids (kg) 6.5 Packing poids (kg) 42.2
Mécanique downtilt 0° - 16° Diamètre de mât (mm) 50 – 115
Radome material Fiberglass
Température opérationnelle - 55 - + 65
Électrique downtilt 0° Charge de vent frontal (N) Charge de vent latéral (N)
Charge de vent face arrière (N)
740(v=150km/h) 220 (v=150km/h)
1100 (v=150km/h) Max. la vitesse du vent (km / h) 200
Connecteur 2 × 7/16 DIN Femelle
Tableau 2 : propriétés mécaniques d’une antenne CDMA
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 42
Diagramme de rayonnement par gabarit de fréquence
450 - 460 MHz 455 - 465 MHz 460 - 470 MHz
Figure 12 : Antenne CDMA utilisée par CAMTEL
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Coordonnées GPS des antennes relais CAMTEL dans certains quartiers
de la ville de Yaoundé
Camtel HQ-0 11.51877 3.8625
Camtel HQ-1 11.51877 3.8625
Camtel HQ-2 11.51877 3.8625
Nkomo-0 11.54321 3.84384
Nkomo-1 11.54321 3.84384
Nkomo-2 11.54321 3.84384
Nkolbisson-0 11.45458 3.87273
Nkolbisson-1 11.45458 3.87273
Nkolbisson-2 11.45458 3.87273
Jamot-0 11.52453 3.89903
Jamot-1 11.52453 3.89903
Jamot-2 11.52453 3.89903
Iccnet-0 11.5459 3.8898
Iccnet-1 11.5459 3.8898
Tableau 3 : coordonnées GPS des antennes relais CAMTEL dans ville de Yaoundé
Ministry of P&T-0 11.51255 3.86587
Ministry of P&T-1 11.51255 3.86587
Ministry of P&T-2 11.51255 3.86587
Biyem Assi-0 11.48538 3.83441
Biyem Assi-1 11.48538 3.83441
Biyem Assi-2 11.48538 3.83441
Mvan-0 11.5175 3.8372
Mvan-1 11.5175 3.8372
Mvan-2 11.5175 3.8372
Nsimalen(Air Port)-0 11.54833 3.72118
Nsimalen(Air Port)-1 11.54833 3.72118
Nsimalen(Air Port)-2 11.54833 3.72118
University PTT-0 11.50369 3.85631
University PTT-1 11.50369 3.85631
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 44
Troisième partie : Radiofréquences et santé
Chapitre 4 : Effets des ondes radio sur le vivant :
cas du téléphone mobile
Le présent chapitre décrit le principe de fonctionnement d’un téléphone
mobile, présente de quelle manière un appel téléphonique est transmis de
l’appelant, en passant par les antennes relais, la centrale téléphonique, les BTS
afin de parvenir à l’appelé. Par ailleurs, il présente comment parvenir à une
bonne gestion de son mobile et des appels téléphoniques afin d’être à l’abri
des conséquences liées à l’utilisation de cette technologie.
4.1. Introduction
L'utilisation de plus en plus répandue dans la vie courante, mais aussi en
milieu professionnel, du radiotéléphone cellulaire, appelé communément «
portable », a conduit à des préoccupations de trois ordres concernant la santé
et la sécurité des personnes, en particulier sur les lieux de travail.
Les effets du champ électromagnétique sur la tête de l'utilisateur,
appelés plus généralement effets biologiques. La préoccupation est
notamment exprimée par des médecins spécialistes en ce domaine. Elle
est cependant plus affirmée pour les éventuels effets sur les organes de
la tête.
Les effets possibles sur les stimulateurs cardiaques et autres implants
actifs. Il s'agit d'un problème spécifique de compatibilité
électromagnétique (CEM) relatif à des dispositifs médicaux. Un éventuel
dysfonctionnement (arrêt, emballement, déprogrammation, etc.) de ce
type de système électronique peut présenter des conséquences
dangereuses pour la santé de la personne qui en est munie.
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 45
Les effets sur les systèmes électroniques pilotant les machines et
processus industriels et sur les dispositifs assurant la sécurité des
personnes aux abords de machines dangereuses. Il s'agit là du problème
de la CEM entre les portables et ces systèmes. L'effet perturbateur du
champ électromagnétique a conduit à certains dysfonctionnements
constatés en milieu industriel et parfois, à l'interdiction du portable dans
des locaux où sont implantés des systèmes électroniques.
4.2. Le fonctionnement d’un réseau de téléphonie mobile
Le téléphone convertit la voix en un signal électrique émis sous forme
d’ondes de radiofréquences qui se propagent par l’intermédiaire de l’antenne
du téléphone jusqu’à une antenne-relais. Le signal est ensuite transmis par le
réseau (filaire, hertzien, fibre optique, satellite…) jusqu’au correspondant.
Autrement dit, le téléphone mobile communique par ondes radio avec
l’antenne-relais du réseau de votre opérateur la plus proche. Le signal ainsi
reçu est ensuite véhiculé via le réseau téléphonique filaire jusqu’au destinataire
de l’appel.
Les opérateurs installent des antennes relais principalement pour
améliorer la couverture du territoire. Elles permettent par conséquent d’éviter
les saturations locales dues à un trop grand nombre d’appels d’abonnés. Elles
offrent à tous les utilisateurs la possibilité d’accéder à de nouveaux services
utiles, multimédias et mobiles, et à l’internet mobile à haut débit.
Figure 13a : Schéma du cheminement d’un appel téléphonique
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 46
Figure 13b : Schéma du cheminement d’un appel téléphonique
Tout comme la radio et la télévision fonctionnent grâce à des émetteurs,
les téléphones mobiles ne pourraient pas fonctionner sans antennes-relais.
L’antenne-relais de téléphonie mobile est en réalité un émetteur-récepteur
d’ondes radio indispensable au fonctionnement des téléphones mobiles.
Par ailleurs, les téléphones mobiles fonctionnent selon le principe
cellulaire. Ce principe veut que le territoire soit divisé en cellules desservies
chacune par un émetteur-récepteur fixe appelé station de base. La dimension
des cellules varie typiquement de quelques centaines de mètres, en milieu
urbain, a quelques kilomètres en milieu rural.
Chaque cellule se voit alors allouer des canaux à repartir dans une bande
de fréquence donnée. La station de base qui lui est affectée assure la
communication avec les mobiles situés dans la cellule au moyen d’une
antenne. Il s’établit entre la station de base et le mobile une liaison bilatérale,
en émission et en réception.
Le contrôle du bilan de puissance est assuré par la station de base qui,
selon les conditions de liaison et de trafic, ajuste au mieux la puissance du
mobile et celle de la station de base.
4.3. Débit d’Absorption Spécifique (DAS)
Pour les téléphones mobiles, c’est le Débit d’Absorption Spécifique
(DAS) qui est utilisé pour quantifier le niveau d’exposition d’un usager, et plus
particulièrement de sa tête. Le DAS représente la densité de puissance dissipée
par unité de masse de tissus. Il s’exprime en W/kg.
N.B : La recommandation européenne qui sert de référence stipule que la
valeur maximale du DAS intégré dans 10 g de tissu ne doit pas excéder 2 W/kg.
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 47
La norme américaine quant-à elle fixe la valeur maximale du DAS intégré dans 1
g de tissu à 1,6 W/kg.
La valeur du DAS d’un mobile dépend en grande partie de son antenne
qui est elle-même fortement couplée au corps du téléphone mobile, parfois
même y est intégrée, mais aussi à la main et à la tète de l’usager.
Actuellement, le DAS des téléphones mobiles du commerce s’échelonne
typiquement entre 0,15 W/kg et 0,7 W/kg. Des prélèvements périodiques sur la
chaine de fabrication permettent de contrôler que cette valeur est bien vérifiée
d’un téléphone mobile à un autre pour un modèle donné.
Le débit d'absorption spécifique se calcule à partir des grandeurs
physiques suivantes :
1. le champ électrique dans les tissus :
1
2. la densité de courant dans les tissus :
3. l‘élévation de température dans les tissus :
E .... champ électrique en V/m
J .... densité de courant [A/m2], obtenue à partir des champs magnétique et/ou
électrique.
ρ .... densité du tissu kg/m3
σ …. conductivité électrique du tissu S/m
ci .... capacité thermique du tissu en J/(kg K)
dT/dt .... dérivée de la température des tissus par rapport au temps en K/s
A l’achat d’un téléphone mobile, il est important de regarder la valeur du
débit d’absorption spécifique inscrite sur l’emballage. Ce paramètre est en
rapport avec l’effet thermique produit par l’appareil. La valeur du DAS varie
avec chaque appareil. Elle peut, par exemple, être de 0,46 W/Kg pour un
Panasonic X70, et de 1,41 W/Kg pour un Sonny Ericsson modèle 3G. Dans la
1 SAR : Specific Absorption Rate (DAS en langue anglaise)
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 48
catégorie d’appareils que l’on souhaiterait acquérir, il faudra donner sa
préférence à l’appareil qui présente la valeur la plus basse de DAS.
4.4. DAS de quelques mobiles selon les constructeurs
Constructeur Référence DAS en W/kg
Constructeur Référence DAS en W/kg
Samsung SGH G800 0,19 Nokia N72 0,82
Samsung SGH F210 0,20 Nokia 3110 0,88
Qtek S200 0,20 Nokia 6555 0,88
Samsung SGH M110 0,29 HTC Touch Cruise 0,88
Nokia 9300 0,29 Motorola ROKR E8 0,89
Samsung SGH D500 0,31 Nokia 8600 0,90
Samsung SGH E900 0,36 Motorola L6i 0,90
Samsung SGH L600 0,38 Sony Ericsson
Z710i 0,90
Samsung SGH I620 0,39 Samsung SGH I600 0,92
Samsung SGH F490 0,40 Nokia 5500 Sport 0,92
Nokia 9300i 0,43 Sagem MY700X 0,95
Samsung SGH E950 0,44 Nokia 5200 0,95
Samsung SGH J700 0,44 Motorola SLVR L7 0,95
Samsung Z650i 0,47 Nokia 6131 0,96
LG KE 970 0,47 Nokia 3109 Classic
0,96
Samsung SGH S730i 0,48 Nokia 6500
Classic 0,96
Sony Ericsson
K800i 0,50 Nokia N81 8Go 0,97
Samsung SGH F400 0,50 Samsung Armani 0,97
LG KE 590i 0,50 APPLE I PHONE 0,97
LG KF 750 0,50 HTC S 620 0,98
Motorola MOTORKR
ZR K1 0,51 HTC Touch Dual 1,59
LG KE 500 0,51 Sony Ericsson K770i 1,69
Samsung SGH C300 0,52 Sony Ericsson W880i 1,69
BLACKBERRY 8100 0,82 Sony
Ericsson T650i 1,80
Tableau 4 : DAS de quelques mobiles selon les constructeurs
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 49
N.B : Nous observons une diminution du DAS avec l’évolution des technologies
et du N° de série de chacun des mobiles concernés.
4.5. Comment utiliser son téléphone mobile ?
Le téléphone mobile ou encore téléphone GSM2 continu à émettre des
micro-ondes à l’état de veille. Ce n’est que lorsqu’il est éteint qu’il cesse
d’émettre. Il convient donc de couper son GSM chaque fois que cela est
possible.
Il faut, autant que possible, éviter le contact du téléphone avec la tête. Il
est bon d’éloigner le combiné de la tête, surtout lorsque l’appareil recherche le
réseau du correspondant, l’émission des micro-ondes à ce moment pouvant
être fort importante.
Il faut éviter de porter le téléphone mobile en veille sur soi et
particulièrement de le porter dans la poche son pantalon, à proximité des
organes génitaux, ou dans la poche gauche sur la poitrine, près du cœur.
N.B : L’utilisation du kit oreillette ne fait que diminuer certaines nuisances, il
n’est donc pas du tout une garantie de sécurité absolue.
4.6. D’où et quand téléphoner avec un téléphone mobile ?
Il n’est pas conseiller d’utiliser un téléphone mobile dans des espaces
clos, les caves de bâtiment, les parkings souterrains ou dans tout autre endroit
où il n’ya pas de réseau suffisant pour obtenir une communication convenable.
Dans ce cas, en effet, le champ électromagnétique émis par l’appareil est
beaucoup plus important que dans une situation normale.
Utiliser un téléphone mobile dans une voiture, un train, un tram ou un
métro n’est pas recommandé. Car l’appareil doit constamment « chercher »
une antenne relais permettant de poursuivre la communication et il augmente
alors sa puissance d’émission des micro-ondes.
La puissance d’émission de l’appareil est plus importante dans les zones
rurales que dans les zones urbaines. A la campagne, il vaut donc mieux ne pas
s’attarder au téléphone mobile.
Il faut éviter de téléphoner en présence des produits inflammables tels
que : l’essence, l’alcool ou l’éther. Il faudra donc être prudent dans des lieux où
l’on peut rencontrer ces substances (stations d’essence, hôpitaux…). En
2 GSM : Global System for Mobile communications
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 50
présence de ces substances, un téléphone mobile est capable de déclencher un
incendie.
Il faut éviter de téléphoner avec un mobile par temps de pluie, de neige
ou de brouillard, car alors, les communications sont parfois plus difficiles et
l’appareil devra augmenter la puissance de son émission. Par temps d’orage, il
vaut mieux éviter toute conversation téléphonique et même fermer
complètement son mobile afin d’éviter tout risque d’électrocution.
4.7. Combien de temps peut-on téléphoner avec un mobile ?
Avec l’usage d’un téléphone mobile, des symptômes tels que sensation
de chaleur autour de l’oreille et maux de tête peuvent apparaître. Si certains
considèrent ces symptômes comme mineurs, il n’en reste pas mois vrai qu’ils
surviennent plus souvent et ceci de façon significative, quand augmente la
durée de l’appel ou quand augmente le nombre d’appel par jour.
Les auteurs d’une étude menée dans les facultés de l’université
d’Alexandrie en se basant sur la fréquence et la durée des appels engendrant
certains troubles de santé des usagers, recommandent de limiter chaque appel
à 4 minutes, de limiter le nombre d’appels journaliers à 6 et de ne pas dépasser
une durée d’exposition totale de 22 minutes par jour.
N.B : La prudence veut donc que l’on limite l’emploi du téléphone mobile. En
pratique ceci veut dire qu’il faut en réserver l’emploi pour ce qui est essentiel,
indispensable ou urgent.
4.8. 12 Bons reflexes à adopter pour limiter son exposition
1) Pas de téléphone mobile pour les moins de 15 ans. La croissance de leur
organisme en développement les rend particulièrement vulnérables à
tous les rayonnements électromagnétiques, ceux des mobiles inclus. Et
plus l'exposition est précoce, plus les doses de rayonnement accumulées
sont importantes. L'accès à un téléphone mobile doit être exceptionnel,
en cas d'urgence par exemple.
2) Il est officiellement recommandé de ne jamais approcher un téléphone
mobile en fonctionnement du ventre d’une femme enceinte (l’eau du
placenta et les cellules de l'embryon sont très sensibles à l'énergie
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 51
dégagée par le portable) ou à moins de 20 cm de tout implant
métallique, cardiaque ou autre, afin de limiter le risque d’interférence
électromagnétique.
3) Choisir et utiliser un téléphone mobile dont la valeur de DAS est la plus
basse possible, de préférence toujours inférieure à 0,7 W/kg.
4) Ne pas porter son téléphone à hauteur ou contre son cœur, l'aisselle ou
la hanche, près des parties génitales. Tenir l'antenne du téléphone le
plus éloigné possible de soi. Même lors de l'envoi d'un SMS.
5) Toujours utiliser le kit piéton livré avec votre téléphone afin d’éloigner
l'appareil de votre oreille (et de votre cerveau) le temps de la
conversation. Préférer toujours l'oreillette « filaire » à tout autre gadget
sans fil.
6) Limiter le nombre et la durée de vos appels. Pas plus de 5 ou 6 appels
par jour par exemple, ni plus de 2 ou 3 minutes pour chacun. Respecter
un temps moyen de 1h30 entre chaque appel.
7) Ne téléphoner que dans des conditions de réception maximum : dès
que votre écran affiche les "4 barrettes" de réseau, pas moins. Pour
chaque barre manquante, le rayonnement émis par le portable pour se
connecter est multiplié par 2.
8) Ne pas téléphoner en vous déplaçant, ni en train, ni en voiture, ni en
bus, ni à pied, ni à cheval, ni en vélo, ni en bateau, ni en patinette, ni en
roller, etc.
9) Ne pas téléphoner en voiture, même à l'arrêt, ou dans toute autre
infrastructure métallique. Un effet dit de "cage de Faraday" emprisonne
et répercute les ondes émises par le portable, le rayonnement subi est
alors maximum au centre de la "cage". Dans une voiture, cela se situe à
la hauteur de votre tête.
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 52
10) Eloigner le mobile de vous et le maintenir à la verticale le temps
de joindre votre correspondant et tant que la première sonnerie n'a pas
retenti. Souvent un bip ou un signal visuel vous indique que vous êtes en
connexion avec le numéro appelé.
11) Ne pas oublier : en public, vos voisins subissent le rayonnement
émis par votre téléphone. S'éloigner permet d’éviter leur exposition
passive.
12) La nuit, ne jamais conserver un téléphone mobile allumé ou en
recharge à moins de 50 cm de votre tête. Toujours l'éteindre pour
limiter son rayonnement et celui de l'antenne relais avec laquelle il
communique (riverains exposés 24h/24).
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 53
Chapitre 5 : Radiofréquences et santé
Le présent chapitre procède à une description des radiofréquences qui
sont utilisées autant par les antennes relais que par les appareils de téléphonie
mobile. Mais bien plus, fait un point sur leur impact sur la santé.
5.1. Définition des radiofréquences
Les radiofréquences sont des ondes électromagnétiques, résultant d’un
champ électromagnétique variable dans le temps. Ce dernier correspond au
couplage d’un champ électrique, produit par une tension, et d’un champ
magnétique, lié à la circulation d’un courant électrique.
Les ondes radiofréquences correspondent aux ondes électromagnétiques
dont la fréquence est comprise entre 9 kHz et 300 GHz.
Les ondes électromagnétiques se classent selon leur fréquence et on
distingue généralement les basses fréquences (1 Hz - 9 kHz), les
radiofréquences 9 kHz - 300 GHz) et les rayonnements ayant une fréquence
plus élevée : infrarouges, lumière visible, ultraviolets, X et Gamma.
5.2. Caractéristiques des principales sources d’émission des radiofréquences
Parmi les sources de radiofréquences, il faut distinguer les émetteurs
fixes qui émettent en permanence (émetteur radio ou TV, antennes-relais de
téléphonie mobile, bornes d’accès Wifi) et les émetteurs portables dont
l’émission est ponctuelle et liée à un usage déterminé (téléphone mobile, carte
Wifi sur un ordinateur portable…). Les puissances d’émission de ces
applications sont aussi très variables.
Antennes-relais, émetteurs TV, radio Les antennes-relais émettent continuellement des radiofréquences et les
puissances émises varient en fonction du nombre de communications en cours
et des conditions dans lesquelles elles sont transmises.
La puissance de l’antenne-relais dépend aussi du territoire couvert : elle
est plus élevée en zone rurale qu’en zone urbaine pour couvrir des zones plus
étendues (de 10 à 30 km selon le nombre d’utilisateurs potentiels, contre 500
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 54
m en zones urbaines). Les antennes-relais sont généralement situées en
hauteur et émettent un faisceau directionnel de radiofréquences.
Concernant la radio et la télédiffusion, les émissions sont continues dans
le temps et les stations émettrices sont installées sur des « points hauts ». Les
récepteurs (radio, TV), quant à eux, n’émettent pas de radiofréquences.
Téléphonie mobile / sans fil
Les téléphones mobiles émettent des radiofréquences essentiellement
lors des communications. Leur puissance maximale instantanée d’émission
autorisée est de 2 W, mais ils sont équipés d’un système de contrôle adaptatif
qui réduit automatiquement la puissance émise au niveau maximum
compatible avec une bonne qualité de communication. Cette réduction dépend
de la qualité de connexion au réseau. Ainsi, dans des conditions de mauvaise
réception ou lors des déplacements de l’utilisateur qui entraînent une prise de
relais successifs par plusieurs antennes-relais, l’exposition est plus importante.
Le système de contrôle de puissance utilisé par les dernières générations
de téléphones mobiles (UMTS)3 offre une bien meilleure efficacité que celui des
précédentes technologies.
5.3. Puissances d’émission de quelques émetteurs de radiofréquences et
exposition résultante
Sources proches du corps
Application Puissance Exposition
Téléphone mobile 2 W max < 2 W/kg
Téléphone sana fil DECT 0,25 W max < 0,1 W/kg
Wi-Fi 0,1 W max < 0,2 W/kg
Bluetooth 0,001 à 0,025 W max < 0,01 W/kg
Tableau 5 : évaluation de la puissance et l’exposition des émetteurs
de radiofréquences 1er cas
3 UMTS : Universal Mobile Telecommunications System, système de communication mobile de la 3e Génération.
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
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Sources loin du corps
Application Puissance Exposition
Emetteur TV Jusqu’à 780 000 W Très forte à 5 m
Emetteur radio FM Jusqu’à 300 000 W Très forte à 5 m
Antennes-relais Jusqu’à 30 W Faible à 5 m (E<10 V/m)
Bornes Wi-Fi Jusqu’à 1W Faible à 5 m (E<0,1 V/m)
Tableau 6 : évaluation de la puissance et l’exposition des émetteurs
de radiofréquences 2e cas.
5.4. Influence de la distance avec la source d’émission
D’une manière générale, l’intensité du champ électromagnétique décroît
rapidement avec la distance, donc plus une personne est loin de la source, plus
l’exposition est faible. Pour évaluer les niveaux d’exposition, il convient donc de
distinguer deux configurations d’exposition très différentes :
lorsque la personne se trouve proche de la source d’émission
(équipements mobiles tels que téléphones mobiles ou sans fil, clés ou
cartes 3G, cartes Wifi utilisées sur un ordinateur portable…) ;
lorsque la personne se trouve loin de la source d’émission (émetteurs
fixes tels qu’antennes-relais de téléphonie mobile, émetteurs de radio ou
télédiffusion, bornes d’accès Wifi...).
La situation peut toutefois être plus complexe, notamment en ce qui
concerne les antennes-relais. En effet, puisque la plupart des antennes-relais
sont situées en hauteur et émettent un faisceau très directif et légèrement
incliné vers le sol, l’exposition aux radiofréquences au niveau du sol a tendance
à augmenter avec la distance dans une zone proche de l’antenne, et ce jusqu’à
atteindre un pic à l’endroit où le faisceau principal atteint le sol (cf. Figure 14).
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
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Figure 14 : émission d’une antenne relais
Bien que la puissance d’émission des téléphones mobiles soit plus faible
que celle des antennes-relais, l’utilisation de ces appareils entraine une
exposition moyenne bien plus importante que celle liée au fait de vivre à
proximité d’une antenne-relais, du fait d’une émission de radiofréquences à
proximité immédiate de la tête. Eloigner le téléphone mobile du corps, à l’aide
d’un kit mains libres par exemple, permet néanmoins de diminuer l’exposition.
5.5. Méthodes de mesure de l’exposition
L’évaluation de l’exposition d’une personne aux radiofréquences repose
sur l’estimation de la quantité d’énergie absorbée au final par l’organisme. Les
méthodes pour évaluer cette exposition diffèrent si l’on considère des sources
d’émission proches ou loin du corps. En effet, à distance de la source, les ondes
électromagnétiques sont bien « formées » et des méthodes de modélisation ou
de mesures des intensités des champs électrique ou magnétique peuvent être
utilisées. En pratique, il suffit de ne mesurer qu’une de ces grandeurs,
généralement l’intensité du champ électrique. À partir de cette mesure, on
peut déduire la densité de puissance, puis la quantité d’énergie absorbée par le
corps.
En revanche, à proximité d’une source, la situation est plus complexe et
il faut alors évaluer directement la quantité d’énergie absorbée, en d’autres
termes le débit d’absorption spécifique (DAS). La mesure directe est
aujourd'hui la plus répandue, mais des modèles numériques sont aussi en
développement.
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 57
Mesures directes des intensités des champs
Différentes approches peuvent être envisagées : une mesure globale de
l’exposition à l’aide d’une sonde large bande (il s’agit cependant d’une mesure
assez peu précise), ou une mesure sélective en fréquence qui permet d’évaluer
le niveau d’exposition pour chaque type d’émetteur (mais le matériel est très
coûteux et plus complexe à utiliser). Il existe aussi des équipements de mesure
plus simples d’utilisation, tels que des « exposimètres » portables, qui
permettent la mesure en temps réel et en continu du niveau d’exposition par
type d’émetteur.
5.6. Effets potentiels des radiofréquences sur la santé
La matière vivante, en raison de la structure des membranes cellulaires a
la capacité de stocker de l’énergie et de la dissiper. Le corps absorbe ainsi
environ 50 % de l’énergie de l’onde émise lors de l’utilisation d’un téléphone
portable.
Une exposition aux radiofréquences en termes d’effets biologiques se
traduit par des courants induits et des échauffements localisés,
naturellement régulés par l’organisme.
Le système nerveux, dont le cerveau constitue l’élément central, contrôle
toutes les fonctions du corps humain. Une atteinte de ce système est
susceptible d’entraîner toutes sortes de troubles. Suite à une exposition
aux radiofréquences, certaines manifestations telles que modification de
l’activité électrique du cerveau, troubles du sommeil ont pu être
observées, mais les résultats des différentes études sont trop discordants
pour conduire à un consensus, d’autant plus qu’aucune explication
physiologique à ces phénomènes n’a pu être fournie.
Mais il a été envisagé qu’une exposition aux radiofréquences puisse
entraîner une modification de la barrière hémato encéphalique, qui
constitue une protection indispensable pour le cerveau.
En conclusion, de nombreux travaux ont été menés afin de déceler des
effets potentiels d’une exposition aux radiofréquences. Les résultats ne sont
pas toujours concordants. L’absence d’effet ne peut jamais être affirmée, c’est
pourquoi des doutes subsistent et la recherche se poursuit.
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 58
Figure 15 : estimation de la pénétration dans le cerveau du rayonnement
électromagnétique
d’un téléphone portable en fonction de l’âge.
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 59
Chapitre 6 : Etude comparative entre le GSM et le CDMA
Le dernier chapitre que voici, qui vient clore nos travaux, nous permet
d’avoir une bonne appréhension en termes de différence entre les systèmes
GSM et CDMA, présentant ainsi leur architecture.
A. Le GSM
6.1. Définition
Le GSM, (Global System for Mobile communications), est un système
cellulaire et numérique de télécommunication mobile. Il a été rapidement
accepté et a vite gagné des parts de marché telles qu’aujourd’hui plus de 180
pays dans le monde ont adopté cette norme et plus d’un milliard d’utilisateurs
sont équipés d’une solution GSM. En effet, L’utilisation du numérique pour
transmettre les données permet, des services élaborés, par rapport à tout ce
qui a existé. On peut citer, par exemple, la possibilité de téléphoner depuis
n’importe quel réseau GSM dans le monde. Les services avancés et
l’architecture du GSM ont fait de lui un modèle pour la troisième génération de
systèmes cellulaires, notamment le réseau UMTS.
6.2. Architecture du réseau GSM
Le réseau GSM est composé de plusieurs entités, lesquelles ont des
fonctions et des interfaces spécifiques. La figure suivante montre les
différentes couches du réseau GSM. Ce dernier peut être divisé en 3 parties
selon l’architecture du réseau GSM.
Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]
Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 60
Figure 16 : architecture d’un réseau GSM
6.3. Présentation des équipements
La station mobile (Mobile Station : le téléphone portable) qui est
transportée par l'utilisateur.
Le sous système radio (BSS : Base Station Subsystem) qui contrôle les
liaisons radio qui s'établissent avec le téléphone portable.
Le sous système réseau (Network Subsystem) qui permet la connexion
d'un mobile vers un autre mobile ou vers un utilisateur du réseau fixe.
6.4. Les interfaces
Les interfaces normalisées sont utilisées entre les entités du réseau pour
la transmission du trafic (paroles ou données) et pour les informations de
signalisation. Dans le réseau GSM, les données de signalisation sont séparées
des données de trafic. Toutes les liaisons entre les équipements GSM sauf avec
la station mobile sont des liaisons numériques. La liaison entre BTS et MS est
une liaison radio numérique.
Interface Um appelée aussi Air ou radio, entre BTS et MS s'appuie sur le
protocole LAPDm (Link Access Protocol on the D mobile channel). Il est
utilisé pour le transport du trafic et des données de signalisation. Le
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téléphone portable et le sous système radio communiquent par
l'intermédiaire de l'interface Um, qui est une liaison radio.
Interface Abis entre BTS et BSC s'appuie sur le protocole LAPD. Il est
utilisé pour le transport du trafic et des données de signalisation.
Interface A entre BSC et MSC, s'appuie sur le protocole sémaphore N·7
du CCITT. Il est utilisé le transport du trafic et des données de
signalisation. Le sous système radio et le sous système réseau, eux,
communiquent par l'intermédiaire de l'interface A.
B entre MSC et VLR,
C entre MSC et HLR,
E entre MSC et MSC,
F entre MSC et EIR,
G entre VLR et VLR,
D entre VLR et HLR/AuC
N.B : Ces interfaces sont utilisées en particulier pour le transport des données
relatives à l'application des mobiles.
Le GSM utilise la bande comprise entre 890 et 915 MHz pour les canaux
montants et entre 935 et 960 MHz pour les canaux descendants. Ce choix est
judicieux car plus la fréquence est haute, plus les interférences sont fortes.
Pour diminuer les interférences, on doit augmenter la puissance. Car il est plus
facile d'augmenter la puissance des stations de base qui sont fixes que celle des
mobiles, d'où ce choix cohérent.
En outre, Le GSM en utilise deux techniques de multiplexage : le FDMA4
et le TDMA5. L'efficacité de ces méthodes diffère suivant leur utilisation et le
système pris en considération. Le GSM combine les deux pour limiter les
inconvénients.
La majorité des téléphones mobiles GSM 900 MHz et bi-bande émettant
sur 900/1800 MHz utilisent une antenne offrant un gain d'environ 1.7 dBi6. Sur
900 MHz un mobile GSM émet avec une puissance qui varie selon la distance à
la station relais, soit 0.1 soit 2 ou 3 watts.
4 FDMA : Frequence Division Multiple Access 5 TDMA : Time Division Multiple Access 6 dBi : décibel isotrope
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Lorsqu'un GSM se connecte au réseau, son antenne (1.7 dBi, 3 W) offre
une densité de puissance qui peut dépasser 1000 mW/cm2 à 1 cm de l'oreille
mais qui chute à 1 mW/cm2 à 30 cm de distance. Si vous le placer à votre oreille
durant cette procédure, vous vous exposez à un rayonnement largement
supérieur aux valeurs admises. C'est la raison pour laquelle l'on conseille de
laisser le GSM à quelques dizaines de centimètres de distance lorsqu'il établit
cette connexion.
La technologie GSM présente certains avantages notamment :
Elle est déjà utilisée dans le monde entier avec plus de 450 millions
d'abonnés.
Elle est arrivée à maturité, après avoir commencé au milieu des années
80. Cette maturité signifie un réseau plus stable avec des fonctionnalités
robustes.
La disponibilité des modules identité d'abonné, qui sont des cartes à
puce qui offrent un système sécurisé de cryptage des données GSM.
B. Le CDMA
6.5. Définition
L'Accès multiple par répartition en code (AMRC), en anglais Code Division
Multiple Access (CDMA) est un système de codage utilisé en téléphonie mobile,
particulièrement aux Etats-Unis d’Amérique, au Japon, en Chine et en Russie.
6.6. Origine
C'est une actrice hollywoodienne, Hedy Lamarr, aidée de George Antheil,
qui est à l'origine de ce système. C’est eux qui décrivirent pour la première fois
la technique connue sous le nom de « spread spectrum » (étalement de
spectre, en français). Ces deux derniers ont même déposé un brevet en 1941.
Ils proposaient leur système pour que le guidage radio de torpilles ne puisse
être intercepté par l'ennemi. Cependant, l'armée américaine a attendu que le
brevet expire pour l'exploiter.
Pour la téléphonie mobile trois techniques sont envisageables pour faire
passer plusieurs canaux sur la même fréquence porteuse :
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le multiplexage temporel (AMRT, en anglais TDMA),
le multiplexage de fréquence (AMRF, en anglais FDMA)
le multiplexage en code (AMRC, en anglais CDMA).
Le standard actuel de l’AMRC est le CDMA 2000.
Le CDMA est développé dans les années 80 pour les communications par
satellite, il consiste à « étaler le spectre » pour faire passer une information
supplémentaire : un code est alloué à chaque communication.
Le récepteur utilise ce même code pour démoduler le signal qu'il reçoit.
CDMA-2000 est une évolution du système CDMA-One utilisé aux États-Unis
d'Amérique. Il permet des débits allant théoriquement jusqu'à 2,4 Mbits/s,
pour la version CDMA 2000 1x EV-DO.
Le standard CDMA-2000 est basé sur l'interface radio CDMA développé à
l'origine par l'armée Américaine.
6.7. Architecture du réseau CDMA
Figure 17 : architecture d’un réseau CDMA
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6.8. Présentation des équipements
Station de Base (BTS)
La Station de base est l’unité physique de la radio transmission entre le
réseau et la station mobile au sein d’une cellule. Elle joue le même rôle qu’une
BTS dans le réseau GSM sauf qu’ici l’accès est basé sur le CDMA et non sur le
TDMA.
Contrôleur de Station de Base (BSC)
Le Base Station Controller gère plusieurs stations de base notamment
lors des transmissions de la voix et des paquets. Le BSC manage et contrôle les
BTS. Un autre rôle du BSC est la compression de la voix.
PCF (Packet Control Function)
Le PCF contrôle les paquets, puis sélectionne et établit la connexion
entre le BSC et le PDSN pour la transmission des paquets.
PDSN (Packet Data Serving Node)
Le PDSN occupe une position centrale. Une des fonctions principales est
le routage des paquets vers le cœur du réseau IP ou directement vers le HA
(Home Agent). Il attribue des adresses IP dynamiques et maintient les
connexions PPP jusqu'aux terminaux mobiles. Il regroupe les informations
relatives a l'abonné pour l'authentification, les paramètres de la session et les
indices de tarification.
MSC (Mobile Switching Center)
C’est l’interface entre le réseau CDMA et le PSTN (Public Switched
Telephone Network). Il est chargé de relier le RAN avec les différents réseaux
externes, il communique avec le HLR et le VLR pour l’authentification des
mobiles pour le réseau d’accès radio.
AAA (Authentication, Authorization and Accounting)
AAA exécute les requêtes d'authentification envoyées par le PDSN et
renvoie en retour une autorisation ainsi que le profil de l'usager mobile. Un
serveur home AAA contient uniquement les données des usagers enregistres
dans ce réseau.
VLR (Visitor Location Register) et HLR (Home Location Register)
Les serveurs VLR et HLR contiennent les informations sur l'autorisation et
l'authentification des usagers pour le réseau d'accès radio.
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HA (Home Agent) et FA (Foreign Agent)
Le HA conserve les informations de localisation IP du mobile, pour
pouvoir lui acheminer les paquets le moment venu. Le HA a donc un rôle de
routeur sur le cœur du réseau. Le FA lui, joue à peu près le même rôle que le
HA, mais celui-ci travaille en concordance avec le HA dans le cadre de l’IP
Mobile, lorsque se trouve hors de son sous réseau maison.
N.B : En CDMA, le signal est réparti sur l’ensemble du temps et des fréquences.
La technologie CDMA est actuellement utilisée par les grandes entreprises de
téléphonie cellulaire aux États-Unis.
6.9. Interfaces du CDMA 2000
Interface Abis
Interface entre la station de base et le BSC, cette interface a les mêmes
spécifications que celles décrites dans le cas du GSM.
Interface A1
Transportant la signalisation entre la fonction CC/MM du MSC et la
fonction de contrôle d’appels au niveau du BSC.
Interface A2
Pour le transport des informations en MIC 64/56 kbps entre le MSC et la
fonction SDU du BSC.
Interface A3
Transporte les informations codées des utilisateurs (voix et données)
entre la fonction SDU du BSC source et la BTS du BSC cible lors de
l’établissement d’une communication. Cette interface est divisée en deux
canaux logiques, l’une supportant le trafic utilisateur et l’autre pour les
informations de signalisation concernant le contrôle et l’allocation des
ressources.
Interface A5
Interface transportant le flux de bits duplex entre le MSC et la SDU du
BSC.
Interface A7
Supportant la signalisation entre un BSC source et un BSC cible.
Interfaces A8 et A9
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Entre la BSC et le PCF, l’interface A8 transporte le trafic et A9 s’occupe de
la signalisation.
Interface A10 et A11
Respectivement pour le transport du trafic et de la signalisation entre le
PCF et le PDSN.
Interface A12 et A14
Respectivement pour la signalisation entre la fonction SC/MM du PCF et
le serveur AAA, et entre le SC/MM du PCF et le RAN.
Interface A13
Transporte la signalisation entre les fonctions SC/MM d’un PCF source et
un PCF cible.
6.10. Avantages du CDMA
Les avantages du CDMA incluent :
Dans un réseau CDMA, les usagers communiquent à la même fréquence,
au même instant.
Un autre avantage du CDMA sur les autres systèmes est ce qu’on appelle
le « Rake Receiver » (littéralement : Récepteur en forme de Râteau, en
français). Un « rake receiver » se présente sous forme de quatre
récepteurs fonctionnant indépendamment les uns des autres, encore
appelés « fingers » (littéralement : doigts, en français).
Trois de ces récepteurs sont utilisés pour démoduler le signal, c’est-à-
dire pour recevoir, puis retirer les composantes RF de l’information
(signal utile). Le quatrième « doigt » d’un « rake receiver » est appelé
« the searcher » (littéralement : le chercheur, le scrutateur). Il est ainsi
appelé parce que son travail consiste à rechercher les signaux pilotes
transmis à partir des différentes BTS du système.
L’accès à des conversations simultanées.
Augmentation de communication cellulaire de la sécurité.
Résiste aux brouillages et aux interférences.
L’ajout de nouveaux utilisateurs plus facile.
Augmentation de l'efficacité, ce qui signifie que le transporteur peut
servir plus d'abonnés.
La miniaturisation des téléphones mobiles.
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les exigences de faible puissance et peu de cellule à cellule de
coordination nécessaire par les opérateurs.
Une portée étendue et bénéfique pour les utilisateurs ruraux situés loin
des cellules. N.B : La quasi-totalité des réseaux 3G ont adopté le CDMA (dans les réseaux
UMTS, on parle de W-CDMA)
Au-delà de ces avantages, la technologie CDMA présente bien
évidemment quelques inconvénients. Nous pouvons entre autre citer :
Le CDMA est relativement nouveau, et le réseau n'est pas aussi mature
que le GSM.
Le CDMA ne peut pas offrir l'itinérance internationale, un grand avantage
du GSM.
L’étalement de spectre est très consommateur en bande passante. Plus il ya d’utilisateurs, plus de codes distincts doivent être utilisés.
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Conclusion générale
Rendu au terme de notre étude, nous ne prétendons pas être capables
de faire ce qu'aucun chercheur n'a actuellement fait. Nous ne prétendons non
plus pouvoir affirmer que le téléphone portable est ou non néfaste à long
terme. Nous aspirons seulement à vous faire réfléchir, à vous interpeler. Nous
avons fais le constat de l’existence des interactions indéniables entre notre
corps et le téléphone portable. Il en existe sûrement d'autres. Nous
n'apportons aucune preuve, mais nous montrons, au vu des résultats liés à
plusieurs recherches, qu'il serait judicieux de prendre en compte les
recommandations simples émises par certains chercheurs, afin de nous
protéger d'effets indésirables qui nous seraient inconnus, ou non reconnus. En
effet, comme ils le suggèrent, une simple application du Principe de Précaution
par des gestes banals du quotidien, à notre portée à tous, nous permettrait de
nous prémunir en grande partie des risques potentiels liés au téléphone
portable. Nous ne faisons que nous appuyer sur les études qui nous mettent
raisonnablement en garde, celles-là même qui semblent inconnues du public.
Protéger les jeunes et la génération future est une priorité absolue, car exposer
des enfants, toujours plus jeunes, si fragiles, à un objet dont nous savons si peu
est simplement de l’inconscience ! Chacun est maître de sa santé, chacun est
libre d'agir ou non.
Le téléphone portable, autant que les antennes relais est une source
d’émission des radiofréquences. Certes il est une fabuleuse invention, très
pratique, mais le revers de la médaille peut être lourd... Le bannir de notre vie
serait un outrage à la modernité, mais ruiner notre santé sous couvert d'utilité
serait ridicule. Trouver un juste milieu, qui nous permette d'en profiter sans
nous exposer inutilement, voilà un raisonnement sage. Puisse ce
positionnement toucher un maximum de personnes, seul l'avenir nous donnera
raison... ou tort, ce qui resterait une bonne nouvelle. Si ce travail vous a semblé
correct, vous pouvez nous aider en diffusant ces saines recommandations, et si
vous possédez une volonté forte, du matériel plus performant et suffisamment
de temps, tant d'autres expériences restent à faire...
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Bibliographie
Cours de Radio Communication : Propagation des ondes et antennes ;
cours dispensé en 3e Année licence à l’UPAC (FTIC)
www.stop-ondes.com
www.doc-etudiant.fr
www.afom.fr (AFOM : Association Française des Opérateurs Mobiles)
www.criirem.org
Wikipédia
Antennes et Propagation radio (GEL 4202/GEL 7019) Dominic Grenier ;
Eté 2012
Cours d’Antennes, dispensé au Département Génie Electrique à l’INSA de
Renne
Base Station Antenna catalogue
ORA000003 CDMA Principle ISSUE 4.0
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Table des matières
Dédicace ............................................................................................................. i
Remerciements .................................................................................................. ii
Résumé ............................................................................................................. iv
Abstract.............................................................................................................. v
Liste des figures et des tableaux ....................................................................... vi
Introduction Générale ...................................................................................... 10
Contexte et problématique .............................................................................. 12
Première partie : Propagation électromagnétique et antennes ....................... 18
Chapitre 1 : Ondes électromagnétiques ........................................................... 18
1.1. Définitions............................................................................................ 18
1.2. Caractéristiques d’une OEM................................................................. 19
1.3. Propriétés de l’onde électromagnétique .............................................. 20
1.4. Energie d’une onde électromagnétique ............................................... 21
1.5. Le rayonnement électromagnétique .................................................... 22
1.6. Spectre électromagnétique .................................................................. 23
Chapitre 2 : Propagation .................................................................................. 26
2.1. Propagation électromagnétique dans le vide et dans les diélectriques
(théorie) ........................................................................................................ 26
2.1.1. Propagation des ondes électromagnétiques dans le vide ............. 26
2.2. Modes de propagation ......................................................................... 27
2.3. Propagation dans l’espace ................................................................... 29
2.4. Propagation guidée .............................................................................. 29
Chapitre 3 : Antennes ....................................................................................... 31
3.1. Paramètres d’une antenne .................................................................. 32
3.2. Types d’antennes ................................................................................. 34
3.2.1. Antennes élémentaires ................................................................. 35
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3.2.2. Antennes en réseaux..................................................................... 36
3.2.3. Antennes à réflecteurs ................................................................... 36
3.2.4. Antennes pour polarisation circulaire ............................................ 37
3.2.5. Antennes à guide d'onde ............................................................... 37
3.3. Mode d'alimentation d’une antenne ................................................... 38
3.4. Antennes de réception ......................................................................... 39
3.5. Champs crées autour d'une antenne ................................................... 39
Deuxième partie : Radiofréquences et santé.................................................... 44
Chapitre 4 : Effets des ondes radio sur le vivant : cas du téléphone mobile ..... 44
4.1. Introduction ......................................................................................... 44
4.2. Le fonctionnement d’un réseau de téléphonie mobile......................... 45
4.3. Débit d’Absorption Spécifique (DAS) ................................................... 46
4.4. DAS de quelques mobiles selon les constructeurs................................ 48
4.5. Comment utiliser son téléphone mobile ? ........................................... 49
4.6. D’où et quand téléphoner avec un téléphone mobile ? ....................... 49
4.7. Combien de temps peut-on téléphoner avec un mobile ? ................... 50
4.8. 12 Bons reflexes à adopter pour limiter son exposition ....................... 50
Chapitre 5 : Radiofréquences et santé ............................................................. 53
5.1 Définition des radiofréquences. ........................................................... 53
5.2. Caractéristiques des principales sources d’émission des
radiofréquences ............................................................................................ 53
5.3. Puissances d’émission de quelques émetteurs de radiofréquences et
exposition résultante .................................................................................... 54
5.4. Influence de la distance avec la source d’émission .............................. 55
5.5. Méthodes de mesure de l’exposition ................................................... 56
5.6. Effets potentiels des radiofréquences sur la santé ............................... 57
Chapitre 6 : Etude comparative entre le GSM et le CDMA ............................... 59
A. Le GSM .................................................................................................... 59
6.1. Définition .......................................................................................... 59
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6.2. Architecture du réseau GSM ............................................................. 59
6.3. Présentation des équipements ......................................................... 60
6.4. Les interfaces .................................................................................... 60
B. Le CDMA ................................................................................................. 62
6.5. Définition .......................................................................................... 62
6.6. Origine .............................................................................................. 62
6.7. Architecture du réseau CDMA .......................................................... 63
6.8. Présentation des équipements ......................................................... 64
6.9. Interfaces du CDMA 2000 ................................................................. 65
6.10. Avantages du CDMA ...................................................................... 66
Conclusion générale ......................................................................................... 68
Bibliographie .................................................................................................... 69