CAPITOLO 5 STRUMENTAZIONE PER LA MISURA DI CAMPI ELETTROMAGNETICI AD ALTA FREQUENZA

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1 CAPITOLO 5 STRUMENTAZIONE PER LA MISURA DI CAMPI ELETTROMAGNETICI AD ALTA FREQUENZA 5.1 APPARATI DI MISURA Un tipico apparato per misure di campi elettromagnetici (CEM) a radiofrequenze (RF) e microonde (MW) può essere schematizzato come in figura 25: Figura 25 Struttura tipica di un apparato per misure a RF e MW Si evidenziano tre elementi fondamentali: il sensore, la linea di collegamento e l apparato di misura e visualizzazione. Il sensore costituisce l elemento che si accoppia ai campi in cui è immerso: esso genera ai suoi terminali una grandezza elettrica (tensione e/o corrente) istantaneamente proporzionale al campo in cui si trova. La linea di collegamento trasporta il segnale dal sensore all ingresso dell apparato di misura. L apparato di misura elabora elettronicamente il segnale ricevuto e fornisce all operatore un indicazione quantitativa dell intensità dell agente misurato. 81

2 5.2 ESIGENZE DI MISURA La scelta dello strumento da utilizzare per una specifica misura va fatta tenendo in considerazione diversi fattori. La banda passante caratterizza ogni strumento e specifica l intervallo di frequenza all interno del quale il dispositivo presenta una risposta corretta, entro determinati margini di errore. Se la sorgente sotto sorveglianza emette contemporaneamente su più frequenze si può operare a banda stretta o a banda larga. Nel primo caso la strumentazione ha una ridottissima banda passante, centrata attorno a ciascuna delle frequenze a cui la sorgente emette. Nel secondo caso lo strumento è caratterizzato da una banda passante che comprende tutto lo spettro emesso dalla sorgente e fornisce una misura globale dell intensità dei campi o della radiazione presente nel sito di misura. Per un corretto dimensionamento della strumentazione un fattore molto importante è la potenza emessa dalla sorgente. I parametri nelle specifiche di questo sono: la sensibilità, che indica il livello del minimo segnale misurabile, mentre la gamma dinamica è il rapporto tra il minimo e massimo segnale misurabile. 5.3 COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA Un altro fattore da tenere in considerazione è la compatibilità elettromagnetica, sia sotto l aspetto dell emissione che quello della suscettibilità. Un qualunque strumento elettronico contiene al suo interno sorgenti di potenziali disturbi elettromagnetici (come oscillatori locali, generatori di segnali e temporizzazione); schermando l elettronica dello strumento con pannelli metallici si evita che tali disturbi raggiungano il sensore e causino errori di misura. Per quanto riguarda la linea di collegamento, se trasporta un segnale a corrente continua, vengono utilizzate linee ad alta resistenza terminate con filtri passa basso, se trasporta direttamente il segnale a RF captato dal sensore si deve ricorrere 82

3 all utilizzo del cavetto schermato o del doppino ritorto (coppia di fili strettamente intrecciati). 5.4 SENSORI PER LA ZONA DI INDUZIONE Nella zona di induzione (campi reattivi) non esiste alcuna semplice relazione tra campo elettrico e magnetico, perciò sono necessari sensori che rispondano o solo ad uno o solo all altro, in modo tale da effettuare misure indipendenti di entrambi. Dato che possono essere presenti notevoli variazioni spaziali delle intensità dei campi, il sensore deve poter effettuare misure puntuali. Quando l interazione tra sensore e campo si verifica tramite il solo campo elettrico o magnetico si parla di accoppiamento reattivo e si usa il termine di sensore reattivo. Si ha un accoppiamento capacitivo se interessa il campo elettrico; induttivo se interessa il campo magnetico. Un esempio di sensore capacitivo è il dipolo corto costituito da due bracci metallici isolati, allineati e contrapposti, di lunghezza totale piccola rispetto alla lunghezza d onda: i terminali di uscita del segnale sono gli estremi vicini dei suddetti bracci. Tali sensori sono insensibili al campo magnetico e offrono buona risoluzione spaziale. Lunghezza limitata ed impedenza elevata si riflettono in maniera negativa sulla sensibilità del dipolo. Una delle principali limitazioni di tutti i sensori ad accoppiamento induttivo è la scarsa sensibilità. Il più semplice esempio di sensore ad accoppiamento induttivo è la spira piccola. Essa è una spira metallica circolare piana di circonferenza piccola rispetto alla lunghezza d onda; i terminali di uscita del segnale sono ricavati interrompendo in un punto qualunque la spira stessa. Caratteristica principale di questa famiglia di sensori è l insensibilità al campo elettrico e la buona risoluzione spaziale. 83

4 5.5 SENSORI PER LA ZONA DI RADIAZIONE Nella zona radiativa è sufficiente misurare il solo campo elettrico oppure il solo campo magnetico, oppure la densità di potenza: le grandezze determinate non direttamente possono essere ricavate tramite semplici relazioni algebriche da quella misurata. Nella zona radiativa vicina si utilizzano sensori ad alta risoluzione spaziale (circa un quarto di lunghezza d onda) poiché vi sono notevoli variazioni spaziali delle ampiezze dei campi. Si utilizzano perciò sensori di piccole dimensioni (ad accoppiamento reattivo) impiegati anche nella zona di induzione. Si possono iniziare ad utilizzare nella parte più lontana della zona di Fresnell antenne in particolare a banda larga ed operanti alle frequenze più basse della loro gamma utile, dove il rapporto tra le dimensioni lineari e la lunghezza d onda è minore. 5.6 STRUMENTI DI MISURA Gli strumenti di misura sono classificati in: strumenti a banda larga e strumenti a banda stretta STRUMENTI DI MISURA A BANDA LARGA La strumentazione a banda larga è costituita dai seguenti elementi fondamentali: Il sensore che risponde o all intensità del campo elettrico E (dipolo) o all intensità del campo magnetico H (spira); Il trasduttore che trasforma la risposta del sensore in un segnale proporzionale ad E (o E 2 ) o ad H (o H 2 ) o alla temperatura; Il cavo di collegamento; Il circuito di processamento e lettura che dà la risposta in termini di intensità di campo elettrico E (V/m) o di intensità di campo magnetico H (A/m) o di densità di potenza S (W/m 2 ). 84

5 Figura 26 Esempio di strumentazione a banda larga In funzione delle caratteristiche del trasduttore utilizzato si possono identificare tre tipologie di strumentazione: A diodo; A bolometro; A termocoppia. Negli strumenti a banda larga il sensore è composto rispettivamente: da uno o più dipoli se si misurano campi elettrici o da uno o più spire se si misurano campi magnetici. Seguono: il trasduttore che converte la risposta del sensore in un segnale proporzionale al campo elettrico o al suo quadrato, al campo magnetico o al suo quadrato o agli effetti termici prodotti dal campo elettromagnetico sul sensore; i cavi di connessione; l unità di analisi che elabora e visualizza il campo elettrico in V/m, o il campo magnetico in A/m, o la densità di potenza in W/m 2. Può essere utilizzato un singolo sensore sensibile ad una sola componente del campo oppure tre sensori ortogonali per rendere la misura indipendente dalla direzione del campo e dalla polarizzazione: in questo caso si parla di strumentazione isotropica. La strumentazione a banda larga deve essere in grado di misurare il campo elettromagnetico in tempo reale, di calcolare il valor medio della grandezza misurata in un intervallo di tempo regolabile, di 85

6 poter applicare un opportuno fattore di correzione dipendente dalla risposta in frequenza. Inoltre deve permettere la misura di campo elettrico (V/m), di campo magnetico (A/m) e densità di potenza (W/m 2 o mw/m 2 ). Di estrema utilità durante l esecuzione delle misure risultano essere alcune funzioni tra cui: la memorizzazione del massimo valore della grandezza di campo raggiunta durante la misura; la visualizzazione delle grandezze in condizione di campo lontano utilizzando la grandezza oggetto della misura; la possibilità di eseguire una operazione di media tra diversi punti di misura. Un ulteriore caratteristica è l estrema maneggevolezza e trasportabilità, grazie alla dotazione di alimentazione propria STRUMENTI DI MISURA A BANDA STRETTA La strumentazione a banda stretta permette di conoscere le singole componenti del campo sulle varie frequenze all interno della banda di interesse. Figura 27 Componenti di strumentazione a banda stretta È costituito dai seguenti elementi fondamentali: Il sensore che risponde o all intensità del campo elettrico E o all intensità del campo magnetico H; Il trasduttore che trasforma la risposta del sensore in un segnale proporzionale ad E o ad H; Il cavo di collegamento; 86

7 L analizzatore di spettro che visualizza su un display la tensione o la potenza in funzione della frequenza, oppure il misuratore di intensità di campo (ricevitore selettivo) che attraverso un circuito a sintonia visualizza il segnale di tensione ricevuto ad una selezionata frequenza ANALIZZATORE DI SPETTRO Nella figura 28 è riportato lo schema a blocchi dell analizzatore di spettro. Figura 28 Schema a blocchi analizzatore di spettro Il circuito di ingresso è molto simile a quello dell oscilloscopio: è costituito da un partitore resistivo, che ha il compito di attenuare il segnale da esaminare, qualora di ampiezza eccessiva; da un preamplificatore che fa aumentare il livello del segnale da analizzare; da un filtro passa basso che limita al minimo possibile il rumore indesiderato e nello stesso tempo impedisce l ingresso a segnali indesiderati. Segue una conversione di frequenza attuata tramite il metodo supereterodina, mediante il quale il segnale a RF ricevuto è trasformato in un segnale a frequenza più bassa detta frequenza intermedia FI. Un circuito con funzione di moltiplicatore lineare tra il segnale a RF (f RF ) e l oscillatore locale (f OL ) genera due nuove componenti dello spettro ricevuto aventi rispettivamente frequenza somma (f RF + f OL ) e frequenza differenza (f RF - f OL ) tra i 87

8 due segnali che hanno interagito. Ne risulta che FI = f RF - f OL oppure f OL - f RF (la frequenza somma cade ampiamente fuori dalla gamma utilizzabile; la differenza tra le due soluzioni indicate sopra è funzione della posizione dell oscillatore locale al di sopra o al di sotto della RF). Una volta fissata la FI è possibile cambiare il canale da ricevere semplicemente spostando la frequenza dell OL. In successione gli altri elementi dell analizzatore sono: il rivelatore e l amplificatore verticale a bassa frequenza che pilota le placche di deflessione verticale. L amplificatore verticale può essere usato nella funzione lineare o, in quella logaritmica, originando sullo schermo queste due distinte scale. L oscillatore a dente di sega fa variare con continuità la frequenza dell oscillatore variabile, che agendo sul mixer, trasla in frequenza il segnale da analizzare, mantenendone costanti le altre caratteristiche informative. Il segnale dell oscillatore a dente di sega, attraverso l amplificatore orizzontale, determina la deflessione orizzontale del pannello sullo schermo. Il mixer è seguito da un filtro al quarzo e da un amplificatore selettivo a frequenza intermedia che permette la selezione di una strettissima banda di frequenza del segnale che, rivelata e poi opportunamente amplificata, si presenta alle placche di deflessione verticale per la sua rappresentazione sul tubo catodico. I parametri impostabili sull analizzatore di spettro sono: START-STOP: si impostano separatamente le frequenze di inizio e fine della scansione; CENTER FREQUENCY: con questo comando si imposta il valore centrale della banda da esplorare e, con SPAN la larghezza della stessa, simmetrica rispetto al center frequency. FULL SCAN: realizza la scansione dell intera banda operativa dello strumento. 88

9 ZERO SCAN: è la condizione opposta, ossia non c è scansione nel dominio della frequenza, ma del tempo, e quindi il display mostra nel tempo l andamento del segnale rivelato; l analizzatore si comporta come un ricevitore, il display come un oscilloscopio. RBW (Resolution BandWidth): indica la selettività dello strumento, ovvero la larghezza di banda a 3 db del filtro IF. Due segnali molto vicini possono essere discriminati se si sceglie un valore di RBW inferiore alla loro distanza. VBW (Video BandWidth): è il filtraggio realizzato in banda base (video) che permette di filtrare il segnale dopo la rivelazione. SWEEP TIME: è il tempo di passaggio di una singola traccia sul display. SENSITIVITY: indica la minima ampiezza che l analizzatore riesce a rivelare. La sensitività dipende sostanzialmente dal rumore proprio dello strumento, che a sua volta dipende dalla larghezza del filtraggio a frequenza intermedia (IF). 5.7 NORMATIVA DI RIFERIMENTO PER LA MISURA Il decreto del presidente del consiglio dei ministri 8 luglio 2003 e, ancor prima, il D.M. n.381 del 10 settembre 1998, stabiliscono che le tecniche di misurazione e rilevamento da adottare sono quelle indicate nella norma CEI e/o specifiche norme emanate successivamente dal CEI. Le norme CEI Gennaio 2001 forniscono le linee guida per la misura e per la valutazione dei campi elettromagnetici nell intervallo 10 khz 300 GHz, con riferimento all esposizione umana ; la variante 1 alle norme CEI Gennaio 2004 aggiunge nello specifico un appendice H: Metodologie di misura per segnali UMTS. 89

10 5.7.1 SELEZIONE DEGLI STRUMENTI E DEI METODI DI MISURA In funzione delle finalità di misura deve essere fatta una selezione fondamentale tra strumentazione a banda larga e strumentazione a banda stretta. Viene utilizzata strumentazione a banda larga se le misure sono finalizzate all individuazione di eventuali punti critici in presenza di più sorgenti o per analisi esplorative preliminari, o se il valore del campo misurato risulta inferiore allo 0.75 del più piccolo tra i valori limite delle sorgenti presenti che irradiano a frequenze differenti. La strumentazione a banda stretta si utilizza se le misure a banda larga hanno mostrato uno sforamento del limite legislativo consentito ed è necessario conoscere il contributo delle varie sorgenti presenti al fine di operare una riduzione a conformità, o se il valore di campo misurato a larga banda risulta superiore allo 0.75 del più piccolo tra i valori limite delle sorgenti presenti che irradiano a frequenze differenti. Se sono stati effettuati i due tipi di misure e vi è discrepanza tra i valori ottenuti, sono da ritenere validi ai fini della conformità i risultati ottenuti con le misure a banda stretta. Se le differenze ottenute tra le due misure sono superiori al 50% si consiglia di approfondire le cause di tale differenza e di riportare i risultati dell indagine. In base ai diversi tipi di sorgenti, in particolare alle differenti frequenze coinvolte e alle diverse caratteristiche del segnale, esistono criteri specifici di scelta della catena strumentale e delle metodologie di misura. 90

11 5.7.2 METODOLOGIE DI MISURA PER SEGNALI UMTS MISURE IN BANDA LARGA Le modalità di misura dei segnali a RF per telefonia mobile in banda larga può essere estesa anche alla generazione UMTS. Per quanto riguarda i requisiti della strumentazione a banda larga le norme CEI stabiliscono che: La sonda deve essere isotropica, costituita da sensori disposti su tre rami reciprocamente ortogonali; I sensori devono essere sensibili al valore efficace del modulo di campo elettrico anche in presenza di modulazioni impulsive; Il misuratore deve calcolare il valore efficace del modulo di campo elettrico totale, ricavandolo dalla misura delle tre componenti ortogonali, secondo la relazione: 2 x y 2 z 2 E = E + E + E (5.1) Il misuratore deve rendere possibile l effettuazione di una media temporale dei valori efficaci di campo elettrico misurati puntualmente. I limiti di esposizione sono espressi dalla normativa di riferimento in termini di medie spaziali e temporali del campo elettromagnetico. Per quanto riguarda la distribuzione spaziale, deve essere esaminato un numero di punti adeguato alla lunghezza d onda del campo e alle dimensioni della sonda, per garantire che la misura possa rilevare valori approssimati sia massimi che minimi. L indagine spaziale deve permettere anche di valutare la variazione di campo lungo una superficie equivalente alla sezione verticale del corpo umano. Nel caso si utilizzi un antenna di piccole dimensioni rispetto all altezza media del corpo umano per ogni punto di misura è necessario generalmente considerare tre misure ad altezza standard di 1.1 m, 1.5 m e 1.9 m da terra o dal livello dei piedi, se l area 91

12 di interesse è al di sopra del livello del terreno: infatti a tali altezze possono essere esposti gli organi più critici di una persona adulta. Lo strumento è collocato all estremità di un cavalletto fisso a terra e isolato, in modo da evitare effetti di campi statici o quasi statici. Con riferimento alla distribuzione temporale, la durata di ciascuna misura deve essere scelta in modo tale da poter caratterizzare adeguatamente la variazione del segnale in esame: per tener conto di segnali molto variabili nel tempo la normativa di riferimento definisce la durata di 6 minuti VALUTAZIONE DELL INCERTEZZA NELLA MISURA DEI CAMPI ELETTROMAGNETICI A RADIOFREQUENZA CON SONDA A BANDA LARGA All incertezza nella misura dei campi elettromagnetici tramite sonda a banda larga contribuiscono vari fattori 6 : Incertezza di ripetibilità: è la deviazione standard calcolata tra tutti i valori di campo mediati dallo strumento su un intervallo di 6 minuti. Incertezza sull anisotropia (Di): i certificati di taratura generalmente forniscono, per varie orientazioni della sonda, gli scarti dalla ideale risposta isotropica. Se non ci sono informazioni contrarie, si suppone che i valori degli scarti siano distribuiti con uguale probabilità in un intervallo di valori avente come semilunghezza lo scarto massimo rilevato (distribuzione rettangolare). Incertezza sulla risposta in frequenza (Ri) Incertezza sulla linearità (Li) Incertezza sulla risoluzione del lettore: per lettori di tipo digitale si ipotizza una distribuzione rettangolare 6 Guida per la misura e per la valutazione dei campi elettromagnetici nell intervallo di frequenza 10 khz-300 GHz con riferimento all esposizione umana CEI 211-7, Gennaio 2001, I edizione, pag

13 pari alla metà della risoluzione. L incertezza percentuale varia in funzione dell intensità di campo misurata. Si può considerare il caso più sfavorevole corrispondente all intensità del campo pari alla soglia di rilevabilità. A ciascun fattore corrisponde un incertezza tipo u i, e l incertezza tipo composta u c sul valore del campo elettrico misurato si ottiene come radice quadrata della sommatoria dei quadrati dei singoli contributi u i : u c = u 2. (5.2) i i L incertezza di ripetibilità, essendo di tipo statistico, viene classificata come incertezza di tipo A; gli altri fattori di incertezza vengono classificati come incertezze di tipo B essendo di tipo non statistico in quanto sono reperiti da certificati di taratura e manuali di strumentazione 7. Quando si conoscono i limiti superiore ed inferiore di variabilità ma non è nota la distribuzione di probabilità all interno dell intervallo, si ipotizza una distribuzione rettangolare. Lo scarto tipo di una distribuzione rettangolare si ottiene dividendo la semilarghezza a della distribuzione rettangolare per la radice quadrata di 3: a u i =. (5.3) 3 Lo scarto tipo di una distribuzione normale si ottiene dividendo la semilunghezza a della distribuzione normale per 2: a u i =. (5.4) 2 L incertezza standard combinata espressa in V/m è data da: U c = ln10 E 20 letto i u 2 i. (5.5) Ad ogni valore di misura viene quindi associata l incertezza estesa con un fattore di copertura k=2 per cui si avrà: 7 Guida all espressione dell incertezza di misura UNI CEI ENV 13005, Luglio

14 E mis = (E letto ± 2 U c ) [V/m]. (5.6) Il fattore di copertura k viene scelto sulla base del livello di sicurezza (confidenza) desiderato, da associare all intervallo: tipicamente k si trova nell intervallo tra 2 e 3. Nel caso di distribuzione normale, scegliendo k=2 si definisce un intervallo avente un livello di confidenza pari al 95%, mentre per k=3 si definisce un livello di confidenza pari al 99% MISURE IN BANDA STRETTA Le misure in banda stretta possono essere realizzate mediante due classi di strumentazione: 1. Analizzatore di spettro, adottando opportuni accorgimenti per l impostazione dei parametri di acquisizione e della catena strumentale; 2. Analizzatore di segnali vettoriali, con la possibilità di effettuare misure nel dominio dei codici. Caratteristiche tipiche del sistema UMTS, per quanto riguarda la misura di potenza irradiata dalle stazioni radio base sono: l inviluppo di potenza continuo (anche se non del tutto costante) su tutti i canali e la presenza di pochi canali per ogni operatore (ad esempio due o tre in tecnica FDD ed uno in tecnica TDD); il segnale trasmesso ha chip rate di 3.84 Mchip/s e occupa un canale di 5 MHz. I requisiti della strumentazione a banda stretta impongono che: Le antenne utilizzate debbano disporre di un adeguata documentazione contenente il fattore d antenna sull impedenza caratteristica del banco e sul campo di frequenze considerato, inoltre occorre sommare le perdite del cavo e degli eventuali attenuatori interposti tra l uscita dell antenna e l ingresso dell analizzatore di spettro. Il fattore d antenna complessivo delle attenuazioni (K) è: K=K A +A [db/m] (5.7) K A : fattore d antenna; A: attenuazione del collegamento tra l antenna e l analizzatore 94

15 di spettro espressa in db comprensiva di cavi e attenuatori inseriti ed eventuali disadattamenti. Le antenne utilizzate possono essere di tipo direzionale o a dipolo. L analizzatore di spettro dispone di un rivelatore di inviluppo. L analizzatore di spettro deve disporre di un certificato di taratura attraverso cui sia possibile definire la precisione della misura dal punto di vista della frequenza e dell ampiezza dei segnali ricevuti, tenendo in questo ultimo caso in considerazione anche l incertezza del fattore d antenna dichiarato. Il banco deve preferibilmente essere gestito da un PC, che sulla base delle grandezze misurate, dia immediata evidenza dei livelli di campo corrispondenti. Le relazioni utilizzate nelle elaborazioni richieste sono: = log [dbμv/m] (5.8) E PR + K Z i ng Z ing è l impedenza di ingresso dell analizzatore di spettro (50 Ohm). E = E dbμv / 20 m [V/m] (5.9) P R : potenza ricevuta espressa in dbm. K: espresso in db/m. Per effettuare misure con analizzatore di spettro è preferibile utilizzare una tra le seguenti due opzioni, che garantiscono pari prestazioni: Utilizzare uno strumento con filtri di canale IF numerici di tipo rettangolare, definiti secondo le specifiche spettrali dei segnali UMTS, con banda a 5 MHz. L utilizzo di tale strumento rende possibile sia la misura nel dominio della frequenza che in quello del tempo (modalità Zero Span ). 95

16 Effettuare la misura in modalità Channel Power integrando su tutta la banda del canale radio; tale strumento rende possibile unicamente la misura nel dominio della frequenza. Lo strumento acquisisce la traccia ed effettua l operazione descritta dall equazione: Bs 1 i CP = 10 log NBW N i ( P α ) i /10 (5.10) CP è la potenza misurata sul canale, in unità logaritmiche; B s è la banda di integrazione (5 MHz); NBW è la banda equivalente di rumore sull analizzatore di spettro; N è il numero di pixel contenuti nella banda di integrazione; P i è la potenza associata a ciascun pixel, misurata in unità logaritmiche; α i è un parametro di correzione (espresso in db) che differisce pixel per pixel e tiene conto della pesatura effettuata da eventuali filtri digitali implementati dallo strumento e utilizzati durante la misura. Negli analizzatori di nuova generazione è disponibile anche l opzione di misura di Channel Power in Time Domain che permette di misurare direttamente la potenza di canale, senza ricorrere alla procedura di calcolo descritta precedentemente, garantendo vantaggi in termini di velocità di calcolo. In assenza della possibilità di effettuare la misura in Channel Power e di filtri di canale, è possibile effettuare la misura mantenendo i valori consigliati di RBW, VBW, SPAN e SWEEP TIME e predisponendo un banco di misura che consenta di calcolare il valore della potenza spettrale associato alla traccia acquisita risolvendo in modo autonomo 96

17 l equazione: P i B s 1 = 10 log (5.11) NBW N i CP 10 CP è la potenza misurata sul canale, in unità logaritmiche; B s è la banda di integrazione (5 MHz); NBW è la banda equivalente di rumore sull analizzatore di spettro; N è il numero di pixel contenuti nella banda di integrazione; P i è la potenza associata a ciascun pixel, misurata in unità logaritmiche. Mediante l analizzatore di spettro si possono effettuare misure istantanee, integrando su tutta la banda del canale radio appartenente alla SRB che si intende esaminare. Il rivelatore deve essere del tipo Sample o RMS e non Peak o Negative Peak. E opportuno utilizzare rivelatori di tipo Sample o RMS, in quanto sono i soli rivelatori che forniscono risultati che rendono possibile il calcolo della potenza complessiva. I rivelatori di tipo picco non sono adatti per misura di segnali noise-like, tra cui rientrano i segnali UMTS, in quanto non può essere stabilita la correlazione tra la tensione video rilevata e il segnale di potenza in input. Per la rappresentazione sul display del pixel n-esimo in base all impostazione del detector si possono visualizzare il valore medio (Average), il primo valore della serie (Sample), il valore massimo (Max Peak) ed il valore minimo (Min Peak), il valore efficace dei campioni (RMS). Siccome i segnali con modulazione digitale sono noise-like, la traccia ottenuta con un detector Sample è soggetta a grandi variazioni. Il detector RMS dà risultati più stabili, perché la potenza per pixel è calcolata sulla base di diversi valori misurati, ed inoltre 97

18 il tempo di misura può essere aumentato per permettere la media della traccia. Il detector RMS è quindi in genere una scelta migliore per misure in channel power. Per quanto riguarda la media su 6 minuti, la procedura opportuna é quella di effettuare una media delle potenze di canale calcolate in vari istanti successivi (su analizzatore o in post-elaborazione), valutando il numero di tracce necessario per garantire un tempo totale di misura di almeno 6 minuti. Le linee guida CEI forniscono specifiche valide per le misure UMTS per quanto riguarda le condizioni generali di misura, la disposizione e le caratteristiche della strumentazione passiva e la ricostruzione spaziale del campo elettrico, mentre sono necessarie alcune precisazioni per le procedura da seguire per l allestimento e le elaborazioni con analizzatore di spettro o vettoriale. Le misure possono essere effettuate sia nel campo lontano che nel campo vicino delle sorgenti esaminate, stimando come distanza limite R la più stringente tra quelle determinate con le relazioni: R 3λ e R 2D 2 Probe/λ λ: lunghezza d onda espressa in metri; D Probe : dimensione massima dell antenna ricevente utilizzata, trasversale alla direzione, espressa in metri. In accordo ai limiti sopra indicati, il punto di misura è generalmente conseguente all indagine panoramica eseguita con gli strumenti a banda larga. Le misure possono essere di tipo direzionale o isotropo. Nel caso di misure direzionali si possono utilizzare antenne genericamente direttive. Le misure devono essere effettuate in condizioni di puntamento, quindi di visibilità delle sorgenti, per due condizioni di polarizzazione ortogonali dell antenna ricevente. Il modulo del campo totale viene 98

19 ricavato secondo la relazione: E T 2 2 = E x + E y [V/m] (5.12) La misura direzionale non tiene conto di effetti di riflessione elettromagnetica provenienti su direzioni lontane dall asse di trasmissione dell antenna ricevente o di eventuali depolarizzazioni presenti sull asse di propagazione del campo ricevuto. Nel caso di misure isotrope, devono essere utilizzate antenne di tipo dipolo; possono effettuarsi misure anche in condizioni di non visibilità delle sorgenti, per tre posizioni reciprocamente ortogonali dell antenna ricevente imperniate sul relativo centro di fase. Il modulo del campo totale viene ricavato tramite la formula: E T = E x + E y + E z [V/m] (5.13) La misura isotropa contempla gli effetti di riflessioni elettromagnetiche genericamente distribuite nell intorno del punto di misura e di eventuali depolarizzazioni presenti sull asse di propagazione del campo ricevuto. Nella tabella 16 sono riportati i parametri da impostare sull analizzatore di spettro. Tabella 16 PARAMETRI IMPOSTATI SULL ANALIZZATORE DI SPETTRO RBW VBW CENTER FREQ FREQ SPAN SWEEP TIME TRIGGER TRACE MARKER CHANNEL SPACING CHANNEL BANDWIDTH MISURA CANALI UMTS NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA 50 khz 3*RBW n MHz 5 MHz ms NORMAL 5 MHz 5 MHz 99

20 La resolution bandwidth (RBW) deve essere piccola rispetto alla larghezza del canale (soprattutto per discriminare tra canali adiacenti). La migliore RBW è tipicamente l 1%-3% della larghezza di canale (se è troppo piccola, lo sweep time aumenta troppo). Quando si usa un detector Sample o RMS, la video banwidth (VBW) deve essere almeno 3 volte l RBW, al fine di evitare l effetto di media sulla tensione video, con conseguente sottostima dei segnali noiselike. Può essere una buona scelta fissare lo span più piccolo possibile in relazione alla larghezza di banda, al fine di avere il maggior numero di pixel possibile nella banda su cui si calcolerà il channel power (prestando attenzione alla discriminazione di eventuali segnali adiacenti) VALUTAZIONE DELL INCERTEZZA NELLA MISURA DEI CAMPI ELETTROMAGNETICI A RADIOFREQUENZA CON STRUMENTI A BANDA STRETTA Il valore del campo elettrico in V/m non deriva da una lettura diretta dello strumento ma deve essere calcolato mediante la seguente formula: V=10 (dbm+af+ca-13.01)/20 (5.14) dbm è l ampiezza del segnale letto sull analizzatore; AF (db) è il fattore d antenna; CA (db) è l attenuazione del cavo. Per il calcolo dell incertezza standard combinata U c della componente i-esima della frequenza j-esima si utilizza la seguente formula: ln U c, j, i ( V / m) = E j, i ( V / m) U, i ( db) U AF, j ( db) U CA, j ( db) (5.15) Essa rappresenta l incertezza associata a ciascun picco rilevato per ogni frequenza portante in ognuna delle tre posizioni. L incertezza standard combinata dell intensità di campo elettrico della frequenza j-esima è: 100

21 1 2 2 U c, j ( V / m) = E j, iu c, j, i E j i. (5.16) Essa rappresenta l incertezza associata ad ogni determinata frequenza: E j è il campo totale alla frequenza jesima. L incertezza standard combinata dell intensità di campo elettrico totale sarà quindi: U c ( V / m) = E ju c, E tot j j. (5.17) I fattori che compaiono nell espressione dell incertezza totale sono calcolati come valutazioni di incertezze di tipo B (grandezze che non sono valutate da osservazioni ripetute ma da specifiche di calibrazione e da caratteristiche di costruzione della σ strumentazione 8 ): U j = (5.18) 3 e di tipo A (grandezze di cui si conosce la distribuzione statistica): σ U j = (5.19) 2 Ad ogni valore di misura viene quindi associata l incertezza estesa con un fattore di copertura k=2, corrispondente ad un livello di confidenza pari al 95% per cui si avrà: E mis = (E letto ± 2 U c ) [V/m]. (5.20) L analisi dell incertezza sulla misura in banda stretta dovrebbe comprendere le incertezze introdotte da ogni singolo componente appartenente alla catena di acquisizione. Antenna: ogni antenna ha un certificato di calibrazione in cui è riportato, al variare della frequenza, il relativo fattore d antenna (AF), che è conosciuto con incertezza nota. Inoltre occorre tenere in considerazione il coefficiente di disadattamento tra antenna e cavo, perciò si deve conoscere il valore del coefficiente VSWR dell antenna 8 Vedi Guida all espressione dell incertezza di misura UNI CEI ENV

22 e del cavo al variare della frequenza, per poter ricavare il coefficiente di riflessione ρ rispettivamente dell antenna e del cavo. In generale, l espressione usata per il calcolo dell errore massimo di disaccoppiamento in db è dato da: Errore(dB)=-20 log[1 ± (ρ antenna ) (ρ cavo )], (5.21) ( VSWR 1) ( + 1) ρ = coefficiente di riflessione. (5.22) VSWR Cavo: la presenza del cavo introduce un attenuazione in funzione della frequenza del segnale in esame, dovuto alla non idealità del cavo stesso. Occorre perciò conoscere il coefficiente VSWR (legato alla riflessione) per poter calcolare l errore sul disaccoppiamento tra antenna e cavo e tra cavo ed analizzatore. Nei certificati di taratura del cavo in genere si rintracciano l incertezza con cui si conosce il fattore di attenuazione del cavo e quella del fattore VSWR. Analizzatore di spettro: per l analisi dell incertezza occorre considerare il contributo all incertezza di ogni componente dello strumento. I componenti che contribuiscono all incertezza sono: 1. Disaccoppiatore al connettore; 2. Attenuatore di ingresso a RF; 3. Filtro di ingresso (IF) e Mixer; 4. Guadagno dell amplificatore IF; 5. Filtro RBW (indicato con IF filter); 6. Affidabilità della scala sul display; 7. Calibratore. 102

23 Figura 29 elementi appartenenti catena di acquisizione 1. DISACCOPPIAMENTO DELL IMPEDENZA DI INGRESSO AL CONNETTORE L impedenza di disaccoppiamento, dovuta alla non esatta impedenza di ingresso dell analizzatore e alla non idealità dell impedenza di uscita. In generale l espressione usata per il calcolo dell errore massimo di disaccoppiamento in db è: Errore(dB)=-20 log[ 1± (ρ analizazzatore ) (ρ sorgente )], (5.23) dove: ρ è il coefficiente di riflessione data dall espressione già vista precedentemente tra antenna e cavo. Nel data sheet dell analizzatore di spettro e nel certificato di taratura del cavo, sono riportati i valori VSWR in funzione della frequenza del segnale rilevato. 2. ATTENUATORE DI INGRESSO RF Nel data sheet dello strumento è riportato, per ogni valore o range di valori che può assumere l input attenuation (attenuatore d ingresso), l incertezza espressa in db. L attenuatore in ingresso influenza la risposta in frequenza dell analizzatore. 3. FILTRO DI INGRESSO E MIXER Come si può notare dal diagramma a blocchi, il segnale in uscita dall attenuatore d ingresso passa attraverso un filtro passa basso o 103

24 un preselettore, in funzione della frequenza di ingresso del segnale, per poi entrare in un Mixer ove vi è un apporto del segnale dell oscillatore locale. Il fattore di incertezza legato al fatto che il segnale passa attraverso tali elementi è detto risposta in frequenza. Esso rappresenta il maggior contributo sull incertezza totale del sistema di misura. 4. GUADAGNO DELL AMPLIFICATORE IF Il segnale viene convertito in un segnale a frequenza intermedia (IF) e viene amplificato ed aggiustato da un filtro IF per compensare i cambiamenti introdotti dall attenuatore d ingresso e dal Mixer. Il segnale amplificato viene riferito alla linea in alto del display graduato, detta reference level. L amplificatore e l attenuatore lavorano ad una sola frequenza e non contribuiscono alla risposta in frequenza. È presente comunque sempre una determinata incertezza sulla conoscenza del livello di riferimento impostato manualmente sulla scala del display, detta reference level accuracy. 5. FILTRO RBW (indicato con IF filter) La resolution Bandwidth (RBW) è un parametro impostabile durante le misure: differenti impostazioni del filtro portano a differenti perdite di intersezione con il segnale in esame e quindi ad una diversa lettura dell ampiezza del segnale in esame. In genere si usa il filtro più largo possibile, compatibilmente con le caratteristiche del segnale di misura. 6. AFFIDABILITÀ DELLA SCALA SUL DISPLAY DOVUTO ALL AMPLIFICATORE LOGARITMICO Il display dell analizzatore di spettro comunemente è usato, per le ampiezze, in scala logaritmica. Un valore tipico è 10 db per divisione, oppure 1 db/div. Per ottenere ciò, il segnale, uscito dall IF filter (RBW) passa attraverso un amplificatore di tipo logaritmico. Le caratteristiche di guadagno dell amplificatore sono approssimabili ad una curva di tipo logaritmica: ogni deviazione 104

25 dalla ideale curva logaritmica introduce perciò un ulteriore incertezza sulla lettura dell ampiezza del segnale. Un problema analogo si ha quando l analizzatore lavora in modo lineare: questo tipo di incertezza è detta display fidelity. 7. CALIBRAZIONE Le misure assolute, sono effettuate utilizzando il generatore interno di riferimento, o qualsiasi altro segnale noto in ampiezza e frequenza (tipicamente un segnale sinusoidale) di cui si conosce l ampiezza e la frequenza. Molti analizzatori di spettro hanno il generatore interno di riferimento, che produce il segnale utile alla verifica della calibrazione (amplitude reference). 5.8 STRUMENTAZIONE UTILIZZATA NELLE CAMPAGNE DI MISURA STRUMENTAZIONE IN BANDA LARGA Lo strumento a banda larga utilizzato per tutte le campagne di misura è il modello EMR 300 WANDEL&GOLTERMANN, dotato di sonda isotropica type 8.20 con gamma di frequenza da 100 khz a 3 GHz, sensibilità di 0.6 V/m e risoluzione del display di 0.01 V/m. Il range di ampiezza è compreso tra 0.6 V/m e 800 V/m. Dalle specifiche fornite dal costruttore dello strumento EMR 300 WANDEL&GOLTERMANN, 9 dotato di sonda isotropica type 8.20, utilizzato nelle campagne di misura, si ricavano i seguenti valori: Tabella 17 Incertezza sulla linearità (Li) Valori di CEM (V/m) INCERTEZZA (db) Da 0.6 a 1.25 ± 3 Da 1.25 a 2.5 ± 1 Da 2.5 a 400 ± 0.5 Da 400 a 800 ± vedi appendice capitolo 5 105

26 Tabella 18 Risposta in frequenza (Ri) RANGE DI FREQUENZE F INCERTEZZA (db) Da 100 MHz a 3 GHz ± 2.4 Tabella 19 Deviazione isotropica (Di) RANGE DI FRQUENZE INCERTEZZA (db) f> 1 MHz ± 1 db Tabella 20 Errore assoluto di calibrazione (E A ) ERRORE ASSOLUTO DI ± 1 db CALIBRAZIONE (E A ) Di seguito sono riportati i calcoli delle incertezze da associare ai valori rilevati nelle 4 campagne di misura effettuate. PRIMA CAMPAGNA DI MISURA: U li = ± 1/ 3 = ± 0.58 db (1.25 V/m<E letto <2.5 V/m) U Rf = ± 2.4/ 3 = ± 1.39 db U Di = ± 1/ 3 = ± 0.58 db U EA = ± 1/ 3 = ± 0.58 db L incertezza standard combinata espressa in V/m è data da: U c ln10 E 20 = letto 3 (0.58) 2 + (1.39) 2 = ± ( )= ± 0.34 db SECONDA CAMPAGNA DI MISURA: U li = ± 3/ 3 = ± 1.73 db (0.6 V/m<E letto <1.25 V/m) U Rf = ± 2.4/ 3 = ± 1.39 db U Di = ± 1/ 3 = ± 0.58 db U EA = ± 1/ 3 = ± 0.58 db L incertezza standard combinata espressa in V/m è data da: 106

27 U c ln10 E 20 = letto (1.73) (0.58) 2 + (1.39) 2 = ± ( ) = ± 0.27 db TERZA CAMPAGNA DI MISURA: U li = ± 1/ 3 = ± 0.58 db (1.25 V/m<E letto <2.5 V/m) U Rf = ± 2.4/ 3 = ± 1.39 db U Di = ± 1/ 3 = ± 0.58 db U EA = ± 1/ 3 = ± 0.58 db L incertezza standard combinata espressa in V/m è data da: U c ln10 E 20 = letto 3 (0.58) 2 + (1.39) 2 = ± ( )= ± 0.45 db QUARTA CAMPAGNA DI MISURA: U li = ± 3/ 3 = ± 1.73 db (0.6 V/m<E letto <1.25 V/m) U Rf = ± 2.4/ 3 = ± 1.39 db U Di = ± 1/ 3 = ± 0.58 db U EA = ± 1/ 3 = ± 0.58 db L incertezza standard combinata espressa in V/m è data da: U c ln10 E 20 = letto 2 (0.58) 2 + (1.73) 2 + (1.39) 2 = ± ( ) = ± 0.18 db STRUMENTAZIONE IN BANDA STRETTA L analizzatore di spettro è il modello Agilent E4402B, dotato della funzione Channel Power. Lo strumento lavora in un intervallo di frequenze compreso tra 9 khz e 3 GHz: all accensione si autocalibra. Dal data sheet dell analizzatore 10 si ricavano le incertezze associate ad ogni componente dello strumento. 10 vedi appendice capitolo

28 Tabella 21 Incertezze analizzatore di spettro COMPONENTI DELLO STRUMENTO INCERTEZZA ASSOCIATA (db) ATTENUATORE DI ± 0.3 INGRESSO FILTRO DI INGRESSO E ± 0.46 MIXER GUADAGNO FILTRO IF ± 0.3 FILTRO IF ± 0.3 AMPLIFICATORE ± 0.5 LOGARITMICO CALIBRAZIONE ± 0.34 L incertezza legata all attenuatore d ingresso vale ± 0.3 db con fattori di attenuazione tra 0-15 db. L incertezza associata al filtro di ingresso e mixer per valori di temperatura tra 20 e 30 è ± 0.46 db. La reference level accuracy legata al guadagno del filtro IF è ± 0.3 db. L incertezza legata al IF Filter è pari a ± 0.3 db. La display fidelity relativa all amplificatore logaritmico è ± 0.5 db. L incertezza associata alla calibrazione effettuata con un segnale utile di ampiezza pari a 20 dbm e frequenza di 50 MHz è ± 0.34 db. La sonda isotropica è l antenna biconica modello PCD 8250, collegata tramite cavo Teseo all analizzatore di spettro distante 3 m circa; in figura 30 è riportata una foto dell antenna posizionata sul cavalletto. 108

29 Figura 30 Antenna biconica su terrazzo hotel Londra (M.M) L antenna PCD 8250 ha un fattore d antenna pari a ± 1 db. Per il fattore di attenuazione del cavo Teseo l incertezza è pari a ± 0.35 db. In base a quanto riportato nel paragrafo si ricava: σ dbm (db) = ( ) 1/2 = ± 0.9 db σ AF (db) = ± 1 db σ Caj (db)= ± 0.35 db Quindi: U dbm,j,i = σ dbm / 3 = ± 0.5 db U AF,j = σ AF /2 = ± 0.5 db U CA,j = σ Caj /2 = ± 0.2 db U c,j,i (V/m) = ± 0.08 E j,i (V/m) 109

30 5.9 CAMPAGNE DI MISURA 1. CAMPAGNA DI MISURA PRESSO HOTEL LONDRA XVI TRAVERSA MILANO MARITTIMA (CERVIA) 04/07/05 La prima campagna di misura è stata effettuata sul balcone al 5 piano dell hotel a 16.5 m di altezza sul livello del mare. Nelle vicinanze, precisamente alle distanze ed altezze riportate in tabella 22, si trovano gli impianti per trasmissione di telefonia mobile dei Gestori: VODAFONE, TIM, WIND e H3G. Gli impianti di TIM e OMNITEL comprendono i sistemi GSM 900, DCS 1800 e UMTS; H3G presenta solo UMTS, mentre WIND GSM 900 e DCS La campagna di misura è iniziata alle 10 circa ed è stata conclusa intorno alle 12:30. Tabella 22 Caratteristiche impianti GESTORE ALTEZZA IMPIANTO (m) DISTANZA DEGLI IMPIANTI DAL PUNTO DI MISURA (m) SUL PIANO ORRIZZONTALE VODAFONE TIM WIND H3G Figura 31 Posizione antenne e punto di misura 110

31 Prima di allestire la postazione per le misure, è stata effettuata una prima ricognizione con lo strumento a banda larga per individuare il punto in cui il valore del campo elettrico risultava essere più elevato. É stato posizionato quindi il cavalletto, su cui deve essere collocato lo strumento, e la misura è stata prelevata per 6 minuti. Lo strumento fornisce il valore efficace del campo elettrico totale presente durante l intervallo di misura all interno della banda passante dello strumento, calcolato mediante media trascinata sugli ultimi 6 minuti. Il valore letto sullo strumento è: E mis = (E letto ± 2 U c )= (1.8 ± 0.7) [V/m]. Terminata la misura in banda larga si è allestita la postazione per effettuare rilevazioni con l analizzatore di spettro. Per ogni gestore sono state effettuate tre misure per un intervallo di tempo di 6 m, corrispondenti alle 3 orientazioni dell antenna reciprocamente ortogonali, secondo le specifiche CEI. I parametri sull analizzatore sono stati impostati seguendo le indicazioni delle norme CEI VARIANTE 1 e vengono riportati nella tabella 23. Tabella 23 PARAMETRI IMPOSTATI SULL ANALIZZATORE DI SPETTRO MISURA CANALI UMTS NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA RBW 100 khz VBW 300 khz CENTER FREQ n MHz FREQ SPAN 5 MHz SWEEP TIME 300 ms TRIGGER _ TRACE _ MARKER NORMAL CHANNEL SPACING 5 MHz CHANNEL BANDWIDTH 5 MHz I valori dello spettro UMTS sono stati trascritti manualmente: il rivelatore utilizzato è di tipo RMS. Nella tabella 24 sono raccolti i valori del campo elettrico per ciascun operatore, per ciascuna posizione, il valore totale di ciascun operatore ed il valore totale 111

32 del campo elettrico UMTS comprensivi del fattore di attenuazione dell antenna e del cavo, preimpostati nell analizzatore e riportati in appendice, con relativa incertezza calcolata secondo il procedimento riportato al paragrafo Tabella 24 OPERATORE BANDA DI FREQUENZA ASSEGNATA CAMPO ELETTRICO IN POSIZIONE 1 (V/m) CAMPO ELETTRICO IN POSIZIONE 2 (V/m) CAMPO ELETTRICO IN POSIZIONE 3 (V/m) CAMPO ELETTRICO TOTALE (V/m) MHz VODAFONE (0.12 ± 0.01) (0.13 ± 0.01) (0.032 ± 0.003) (0.180 ± 0.001) TIM (0.15 ± 0.01) (0.069 ± 0.005) (0.15 ± 0.01) (0.223 ± 0.001) H3G (41 ± 3) E-6 (51 ± 4) E-6 (51 ± 4) E-6 (83 ± 4) E-6 CAMPO ELETTRICO TOTALE UMTS (V/m) (0.287 ± 0.002) Si nota che la componente del campo elettrico relativa ad H3G è di 4 ordini di grandezza inferiore rispetto alle altre due componenti: quindi il suo contributo può essere trascurato. 2. CAMPAGNA DI MISURA PRESSO HOTEL GRANADA V TRAVERSA MILANO MARITTIMA (CERVIA) 14/07/05 La misura è iniziata alle ore 10:20 sul balcone al 5 piano dell hotel sul lastricato solare lato ovest a 16.5 m di altezza dal suolo. L impianto sotto esame del gestore H3G è situato sull edificio di fronte all hotel come mostrato in figura 32, ad un altezza di 24 m e ad una distanza dal punto di misura sul piano orizzontale di 48 m. 112

33 Figura 32 Strumento in banda larga su balcone hotel Granada. Di fronte impianto H3G Figura 33 Posizione antenne e punto di misura 113

34 Lo strumento in banda larga, è stato posizionato nel punto dove il valore del campo elettromagnetico è risultato più elevato dopo una prima ricognizione. Operando con la stessa modalità della campagna di misura precedente è stata effettuata una prima rilevazione del campo elettromagnetico totale, che è risultato essere pari a: E mis = (E letto ± 2 U c )= (1.0 ± 0.5) [V/m]. Ad ogni valore di misura viene quindi associata l incertezza estesa con un fattore di copertura k=2. Per quanto riguarda la misura in banda stretta si è impostato l analizzatore di spettro con i parametri riportati in tabella 25 come prescritto dalle norme CEI. Tabella 25 PARAMETRI IMPOSTATI SULL ANALIZZATORE DI SPETTRO RBW VBW CENTER FREQ FREQ SPAN SWEEP TIME TRIGGER TRACE MARKER CHANNEL SPACING CHANNEL BANDWIDTH MISURA CANALI UMTS NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA 100 khz 300 khz MHz 5 MHz 300 ms NORMAL 5 MHz 5 MHz Nella tabella 26 sono raccolti i valori del campo elettrico per ciascuna posizione ed il valore totale del campo elettrico UMTS comprensivi del fattore di attenuazione dell antenna e del cavo, preimpostati nell analizzatore e riportati in appendice, con relativa incertezza calcolata secondo il procedimento riportato al paragrafo

35 Tabella 26 OPERATORE BANDA DI FREQUENZA ASSEGNATA MHz CAMPO ELETTRICO IN POSIZIONE 1 (V/m) CAMPO ELETTRICO IN POSIZIONE 2 (V/m) CAMPO ELETTRICO IN POSIZIONE 3 (V/m) CAMPO ELETTRICO TOTALE (V/m) H3G (0.18 ± 0.01) (0.54 ± 0.04) (0.22 ± 0.02) (0.61 ± 0.08) 0,00E+00-5,00E+00-1,00E ,50E+01-2,00E+01-2,50E+01 Serie3 Serie1 Serie2-3,00E+01-3,50E+01-4,00E+01 Figura 33 Spettri del campo elettrico prelevati nelle tre orientazioni dell antenna In figura 33 sono mostrati i tre spettri del campo elettromagnetico nelle tre orientazioni dell antenna. 3. CAMPAGNA DI MISURA PRESSO HOTEL ANTONY VIALE TITANO 144 PINARELLA DI CERVIA 14/07/05 La misura è iniziata alle ore 12:15 sul balcone di una camera lato nord-ovest dell hotel Antony al terzo piano a circa 10.5 m di altezza dal suolo. Sull edificio è installato l impianto del gestore TIM, a 7 m di distanza sul piano orizzontale dal punto di misura e ad un altezza di m, mentre sul centro commerciale limitrofo è installato l impianto di Vodafone ad altezza di 29 m e ad una distanza sul piano orizzontale di 141 m dal punto di misura. Entrambe i gestori presentano sistemi GSM 900, DCS 1800 e UMTS. 115

36 Figura 34 Posizione antenne e punto di misura Lo strumento in banda larga, è stato posizionato nel punto dove il valore del campo elettromagnetico è risultato più elevato dopo una prima ricognizione. Il valore totale di campo magnetico presente è: E mis = (E letto ± 2 U c )= (2.4 ± 0.9) [V/m]. Ad ogni valore di misura viene quindi associata l incertezza estesa con un fattore di copertura k=2. La misura in banda stretta è stata effettuata impostando l analizzatore con gli stessi parametri riportati in tabella 25 con l unica modifica relativa al centro frequenza che in questo caso è MHz per Vodafone e MHZ per TIM. Nella tabella 27 sono raccolti i valori del campo elettrico per ciascun operatore, per ciascuna posizione, il valore totale di ciascun operatore ed il valore totale del campo elettrico UMTS comprensivi del fattore di attenuazione dell antenna e del cavo, preimpostati nell analizzatore e riportati in appendice, con relativa incertezza calcolata secondo il procedimento riportato al paragrafo

37 Tabella 27 OPERATORE BANDA DI FREQUENZA ASSEGNATA CAMPO ELETTRICO IN POSIZIONE 1 (V/m) CAMPO ELETTRICO IN POSIZIONE 2 (V/m) CAMPO ELETTRICO IN POSIZIONE 3 (V/m) CAMPO ELETTRICO TOTALE (V/m) MHz VODAFONE (0.099 ± 0.008) (0.064 ± 0.005) (0.032 ± 0.003) (0.122 ± 0.007) TIM (0.027 ± 0.002) (0.027 ± 0.002) (0.034 ± 0.003) (0.051 ± 0.002) CAMPO ELETTRICO TOTALE UMTS (V/m) (0.132 ± 0.006) In figura 35 è mostrato lo spettro della rilevazione relativa alla posizione 3 dell antenna per Vodafone. 0,00E+00-5,00E+00 2E+09 2E+09 2E+09 2E+09 2E+09 2E+09 2E+09 2E+09 2E+09 2E+09 2E+09 2E+09 2E+09 2E+09-1,00E+01-1,50E+01-2,00E+01-2,50E+01 Serie2-3,00E+01-3,50E+01-4,00E+01-4,50E+01 Figura 35 Spettro relativo alla componente del campo elettrico in posizione 3 4. CAMPAGNA DI MISURA PRESSO OSPEDALE DI CERVIA 14/07/ 05 La misura è iniziata alle ore sulla scala antincendio all ultimo piano dell ospedale di Cervia. L impianto più vicino dista 232 m sul piano orizzontale dal punto di misura ed è quello di Vodafone: esso è mostrato in figura 36 e 37. L impianto è collocato su un traliccio ad un altezza di 28.8 m, mentre il punto di misura si trova a 11 m di altezza dal suolo. Sono presenti i sistemi GSM 900, DCS 1800 e UMTS. 117