mémoire de fin d'études ftic-upac 2012

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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

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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

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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

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Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]

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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

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Communication Technologies

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Année académique : 2011/2012

Antennes et propagation :

les radiofréquences et la santé. Le

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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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Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]

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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 :

Page 5: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

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.

Page 6: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

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.

Page 7: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

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.

Page 8: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]

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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

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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

Page 10: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]

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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

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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 ix

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

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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 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...

Page 13: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

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.

Page 14: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

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.

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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 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 :

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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 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)

Page 17: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

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 ;

Page 18: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

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

Page 19: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]

Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 17

5. Situation géographique

Figure 2 : Plan de localisation [DJEDMI,2010]

Page 20: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]

Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 18

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.

Page 21: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

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

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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 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.

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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.

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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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Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]

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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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Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 29

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

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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.

Page 42: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]

Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 40

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.

Page 43: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]

Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 41

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

Page 44: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

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

Page 45: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]

Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 43

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

Page 46: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

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.

Page 47: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

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

Page 48: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

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.

Page 49: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

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)

Page 50: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

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

Page 51: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

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

Page 52: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

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

Page 53: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

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.

Page 54: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

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).

Page 55: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

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

Page 56: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

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.

Page 57: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]

Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 55

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).

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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 56

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.

Page 59: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

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.

Page 60: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

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.

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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 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.

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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 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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Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]

Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 61

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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Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 62

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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Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]

Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 63

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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Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]

Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 64

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.

Page 67: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]

Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 65

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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Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]

Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 66

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.

Page 69: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]

Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 67

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.

Page 70: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]

Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 68

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...

Page 71: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]

Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 69

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

Page 72: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]

Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 70

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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Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]

Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 71

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

Page 74: Mémoire de fin d'études FTIC-UPAC 2012

Antennes et Propagation : les radiofréquences et la santé. Le cas du Cameroun [Année]

Rédigé et présenté par Zo Evina Jean-Stève 72

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