CE QUE VOUS ALLEZ TROUVRER SUR CETTE PAGE

FREE prévoit d'installer de nouvelles antennes-relais sur le toit d'un immeuble à Paris. Le Dossier d'Information Mairie (DIM) ainsi que le rapport de simulation sont disponibles pour consultation. Il nous a été demandé d'évaluer les niveaux d'exposition maximaux générés par deux types d'antennes : une antenne à faisceau fixe et une antenne à faisceau orientable, toutes deux orientées à 250°.

Les calculs ont été effectués selon deux méthodes distinctes. Dans un premier temps, nous avons utilisé un modèle d'intelligence artificielle (IA) via un prompt détaillant le projet d'installation et les grandes lignes des calculs à réaliser. Ensuite, nous avons eu recours à la Calculette Radiofréquences LITE, un outil spécialisé dans la simulation qui est disponible sur le site.

Les résultats obtenus à partir de ces deux approches ont ensuite été comparés avec ceux fournis par l'opérateur FREE.

Attention : Le programme de simulation qui utilise l'inteligence artificielle est actuellement en cours de test (recherche en cours). Si vous souhaitez calculer des niveaux d'exposition aux antennes-relais, utilisez la Calculette Radiofréquences LITE. 

Eric Denelle, septembre 2024

TABLE DES MATIÈRES

DOSSIER D'INFORMATION MAIRIE (DIM) ET RAPPORT DE SIMULATION DE L'OPÉRATEUR

CARTES D'EXPOSITION À LA HAUTEUR DES EXPOSITIONS MAXIMALES

INFORMATION IMPORTANTE SUR L'IA

Nous tenons à rappeler que, pour l'instant, seuls les modèles d'IA « o1 preview » et « o1 mini » d'OpenAI, qui fonctionnent avec des "chaînes de raisonnement", sont capables de comprendre un prompt en langage courant, d'identifier les différentes étapes de calcul à mettre en œuvre, et de réaliser ces calculs jusqu'à leur terme, sans erreurs.

Il est fortement déconseillé d'utiliser le prompt fourni par l'utilitaire CalxExpositionsIA avec d'autres modèles d'IA.

Dans tous les cas, nous recommandons d'utiliser la Calculette Radiofréquences RF pour vérifier les calculs d'exposition effectués par l'IA.

L'utilisation de l'IA pour effectuer le contrôle qualité automatique des documents opérateurs (DIM et rapports de simulation) ainsi que pour calculer les expositions en des points spécifiques est actuellement en phase de Bêta test.

PROMPT CONTENANT LES INFORMATIONS ET LES INSTRUCTIONS PASSÉES À L'IA

Les antennes-relais FREE qui nous intéressent sont situées 28 rue Archereau, Paris. Tu vas calculer les niveaux d’expositions générées par une antenne-relais à faisceau fixe et une antenne-relais à faisceau orientable situées toutes les 2 au même endroit en France de coordonnées UTM X = 454062 m et Y = 5415485 m.L’altitude de la base de l’immeuble support des 2 antennes est de 48 m. La hauteur par rapport au sol à mi-antenne est de 45.95 m pour l’antenne à faisceau fixe et de 46.95 m pour l’antenne à faisceau orientable. L’azimut de l’axe de l’antenne à faisceau fixe est de 250°.

Le Point où les Expositions sont calculées possède les coordonnées UTM XPOI = 454023 m et YPOI = 5415493 m. L’altitude à la base de l’habitation où se trouve le Point de calcul est de 48 m. La hauteur par rapport au sol du Point de calcul est de 40 m.

L’antenne à faisceau fixe contient les systèmes radiatifs suivants caractérisés par leur fréquence, leur puissance PIRE et leur tilt d’antenne (attention, le tilt est positif quand l'axe du système radiatif et dirigé vers le sol) :

- 4G 700, 31 dBW, 6°

- 3G 900, 29 dBW, 6°

- 4G 1800, 33 dBW, 6°

- 3G 2100, 30 dBW, 6°

- 4G 2600, 33 dBW, 6°

L’antenne 5G à faisceau orientable à une fréquence de 3500 MHz et une puissance PIRE de 47.6 dBW.

L’antenne à faisceau fixe n’émet pas toujours à pleine puissance et la puissance à prendre en compte est sa puissance PIRE – 4 dB.

L’antenne à faisceau orientable n’éclaire pas toujours le Point de calcul. La puissance moyenne envoyée est égale à sa PIRE – 13.5 dB. Par ailleurs, les flux montants et descendants utilisent tous les 2 la même fréquence. L’antenne n’émet pas tout le temps quand son faisceau est dirigé vers le Point de calcul. Il en résulte une atténuation supplémentaire de 1.25 dB.

Le calcul des Expositions se fait derrière un vitrage simple, entraînant une atténuation de 2 dB en incidence normale.

Le coefficient de transmission à travers la vitre doit dépendre de l’angle d’incidence des ondes sur la vitre et génère une atténuation supplémentaire si on n'est pas en incidence normale. On calculera pour évaluer cette atténuation les Coefficients de Transmission de Fresnel. La direction perpendiculaire au vitrage à un azimut noté phi de 101° par rapport au nord. L'angle d'incidence sur le vitrage doit être calculé en dimension 3, avec ses composantes dans le plan horizontal et le plan vertical. Le vecteur normal au vitrage a pour composantes sinus(phi), cosinus(phi) et 0.

Les calculs ne prendront en compte que les arrivées directes (les ondes réfléchies et diffractées sont exclues). Dans le cas où le Point de calcul ne se trouve pas sur l’axe de l’antenne, on tiendra compte pour l’antenne à faisceau fixe des atténuations fonction de la fréquence liées aux déport en azimut et en élévation du point de calcul par rapport à l’axe.

Les systèmes de téléphonie mobile de l'antenne à faisceau fixe ont les angles complets d’ouverture suivants à 3 dB :

- Bande 690 MHz – 960 MHz : 62° pour l’azimut et 14° pour l’élévation.

- Bande 1695 MHz – 2200 MHz : 64° pour l’azimut et 8° pour l’élévation.

- Bande 2490 MHz – 2690 MHz : 70° pour l’azimut et 6° pour l’élévation.

La formule à utiliser qui donne l'atténuation en fonction du déport à l'axe est AtténuationdB = 12 (detateta / teta3dB)^2 où deltateta est le déport à l'axe et teta3dB l'angle complet d'ouverture à 3dB.

On calculera le champ électrique généré par chaque système de Téléphonie Mobile en calculant d'abord en décibel Watts (dBW)  la Puissance Effective envoyée par le système vers le Point de calcul, qui est égale à la puissance Pire en dBW moins la somme de toutes les atténuations en dB.

Le champ électrique en Volt par mètre est égal à la racine carrée de 30 fois la Puissance Effective en Watts le tout divisé par la distance à l'antenne en mètres.

Le Champ électrique total pour l'antenne à faisceau fixe est la somme quadratique des champs électriques générés par chacun des systèmes de Telephonie Mobile de l'antenne.

Tous les angles dans le plan horizontal et dans le plan vertical sont calculés de façon horaire.

On appellera dans les calculs dx,dy, dz les coordonnées du vecteur antenne-point de calcul. L'angle d'azimut de la direction antenne-point de calcul est compris entre 0° et 90° si dx et dy sont positifs, compris entre 90° et 180° si dx>0 et dy< 0, compris entre 180° et 270° si dx<0 et dy< 0 et compris entre 270° et 360° si dx<0 et dy>0.

Par ailleurs, l'angle d'élévation de la direction antenne-point de calcul à un signe toujours opposé au signe de dz.

Chaque fois que tu convertiras des décibel Watts (dBW) en Watts, tu feras le calcul inverse pour t'assurer qu'il n'y a pas d'erreur de calcul.

On demande en V/m le niveau d’Exposition généré par chacune des 2 antennes ainsi que le niveau d’Exposition total. La réponse doit être en français avec un résumé final.

Note : La formule qui donne l'atténuation en fonction du déport à l'axe "AtténuationdB = 12 (detateta / teta3dB)^2 où deltateta est le déport à l'axe et teta3dB l'angle complet d'ouverture à 3dB" est une formule simplifiée pour approximer le diagramme de rayonnement des antennes-relais. Le Prompt peut être amélioré en définissant des fonctions différentes selon la bande de fréquences et le types de déport, en azimut et en élevation. La prise en compte des lobes secondaires de l'antenne par l'IA nécessiterait une description plus détaillée des diagrammes de rayonnement.

CALCUL DES EXPOSITIONS PAR L'IA

Note :  Les calculs réalisés par l'IA sont quasi-identiques à ceux effectués par la Calculette Radiofréquences LITE. La Calculette a cependant l'avantage d'utiliser une description beaucoup plus fine et réaliste des diagrammes de directivité des antennes. 

Vous trouverez ci-desous tous les calculs intermédiaires réalisés par l'IA avec ses commentaires.

VÉRIFICATIONS DES CALCULS EFFECTUÉS PAR L'IA AVEC LA CALCULETTE RADIOFRÉQUENCES LITE

La Calculette est téléchageable en libre service.

COMPARAISON DES EXPOSITIONS CALCULÉES PAR L'OPÉRATEUR FREE AVEC CELLES CALCULÉES PAR L'IA ET PAR LA CALCULETTE RADIOFRÉQUENCES

Dans son rapport de simulation, l'opérateur FREE présente des niveaux d'exposition maximaux inférieurs à ceux obtenus avec la Calculette Radiofréquences et l'IA.

• Antenne à faisceau fixe :

  • Exposition maximale entre 2 V/m et 3 V/m selon FREE

  • Exposition maximale de 3,6 V/m avec la Calculette Radiofréquences et l'IA.

• Antenne à faisceau orientable :

  • Exposition maximale entre 2 V/m et 3 V/m selon FREE

  • Exposition maximale de 4,74 V/m avec la Calculette Radiofréquences et l'IA.

Pour l'antenne à faisceau fixe, les résultats obtenus par l'opérateur et par nos outils sont relativement similaires. En revanche, pour l'antenne à faisceau orientable, la différence est significative.

Cette divergence illustre une fois de plus que les opérateurs n'appliquent pas encore pleinement les recommandations de l'Agence Nationale des Fréquences (ANFR) pour les antennes 5G à 3500 MHz. L'ANFR préconise en effet une atténuation de 13,5 dB, correspondant à un faisceau 5G éclairant un point environ 4,4 % du temps, ce qui reflète un réseau 5G entièrement déployé à l’échelle nationale.

Les opérateurs, pour leur part, estiment que ce pourcentage peut être plus faible tant que le réseau n'est pas encore totalement déployé. Bien que cette approche soit techniquement défendable à court terme, elle conduit à sous-estimer l'exposition réelle que subiront les utilisateurs une fois le réseau 5G à 3500 MHz complètement déployé.

Les rapports de simulation doivent informer le plublic des Expositions d'aujourd'hui mais aussi de demain !