Il est de plus en plus rare de nos jours d'effectuer des calculs compliqués sans utiliser un ordinateur, un téléphone portable ou une tablette. Mais retourner aux vieilles Tables de calcul sur papier, pour enchainer les calculs les uns après les autres, a quand même un avantage indépassable: celui de mieux nous faire comprendre la physique qui se cache derrière les interfaces graphique des programmes ou les cellules des tableurs que nous manipulons parfois sans trop nous poser de questions.
Même sans informatique, se faire une idée des Exposition générés par une antenne relais décrite dans un Dossier d'Information Mairie (DIM) est possible. Il suffit pour cela d'utiliser les Tables de calcul que vous trouverez en format pdf ci-dessous.
Les 10 Tables de Calcul permettant d'évaluer les Expositions dans un grand nombre de cas, mais pas pour tous les cas.
Le Point de calcul doit se trouver sur l'axe de l'antenne à faisceau fixe (antenne 2G/3G/4G/5GDSS) du DIM. Si ce n'est pas le cas, vous pouvez utiliser les règles du pouces suivantes : l'angle d'ouverture à -3dB de l'antenne de part et d'autre de son axe est généralement de 66° dans le plan horizontal et de 10° dans le plan vertical. Le Point de calcul peut par contre se situer n'importe où dans le secteur couvert par l'antenne à faisceau orientable 5G 3500 MHz.
Une méthode alternative, moins précise, consiste à utiliser des Abaques (Graphiques). Vous trouverez 5 Abaques permettant aussi d'évaluer les niveaux d'Exposition en cliquant sur ce lien.
TABLE DES MATIÈRES
L'utilisation des Abaques permet très rapidement d'avoir un ordre de grandeur des niveaux d'Exposition générés par les antennes colonne 2G/3G/4G/5GDSS à faisceau fixe et les antennes panneau 5G 3500 MHz à faisceau orientable le long de l'axe de l'antenne à faisceau fixe (la direction de l'axe de l'antenne est donnée dans le Dossier d'Information Mairie ou dans le Rapport de Simulation fournis par l'Opérateur).
Le Champ électrique de l'onde qui arrive directement de l'antenne sur le Point de Calcul s'obtient donc avec une formule assez simple. La complexité de la formule provient en fait des unités utilisées : Les Puissances PIRE sont en effet toujours données en décibels Watt (dBW) et les Gains d'antenne ainsi que les Atténuations en décibels (dB). Il faut donc au préalable convertir les valeurs qui sont en dBW en Watts et les valeurs qui sont en dB en Ratio. Une des abaques ci-dessous permet de réaliser ces conversion sans faire de calculs.
Les antennes colonne 2G/3G/4G/5GDSS contiennent chacune une dizaine d'éléments radiatifs, chaque élément radiatif étant dédié à un système de Téléphonie Mobile. Ce sont ces éléments radiatifs qui sont les véritables antennes. Chacun d'entre eux est caractérisé par une Puissance PIRE et un Tilt. L'Exposition générée par une antenne colonne est la somme quadratique de toutes les Exposition générées par les éléments radiatifs. Un programme de Simulation fait donc autant de calculs d'Exposition qu'il y a d'éléments radiatifs. Quand les Tilts des éléments radiatifs sont tous égaux ou proches les uns des autres, on peut remplacer tous les éléments radiatifs par une seule antenne virtuelle qui génèrera le même niveau d'Exposition. Le nombre de niveaux d'Exposition à calculer est alors réduit à 1. La Puissance PIRE de l'antenne virtuelle s'obtient en combinant les Puissances PIRE des éléments radiatifs. Plus exactement, la PIRE en Watts de l'antenne virtuelle est la somme des PIRE en Watts des éléments radiatifs. L'abaque ci-dessus permet de faire la "somme" de 2 Puissances PIRE quand les 2 PIRE sont données en décibels.
Dans l'Exemple ci-dessus, tous les éléments radiatifs de l'antenne colonne ont des Tilts à peu près identiques. Au lieu de calculer 6 niveaux d'Exposition (1 par élément radiatif) puis d'en faire la somme quadratique, on en calcule un seul en utilisant la puissance PIRE de l'antenne virtuelle équivalente aux 6 éléments radiatifs. Les deux méthodes de calcul sont rigoureusement équivalentes quand le Point de calcul se trouve sur l'axe de l'antenne. En dehors de l'axe de l'antenne, le calcul exact de l'Exposition doit prend en compte le diagramme de directivité de chaque élément radiatif. Il faut donc procéder élément radiatif par élément radiatif (c'est ce que fait la Calculette Radiofréquence LITE). Néanmoins, si on ne s'intéresse qu'aux ordres de grandeur, il est toujours possible de remplacer les éléments radiatifs par une seule antenne virtuelle.
La Puissance PIRE de l'antenne en Watts est le produit de la Puissance électrique qui alimente l'antenne, donnée en Watts, avec le Gain d'antenne donné en ratio. En pratique, la PIRE est toujours donnée en décibels Watt (dBW), la Puissance électrique en Watts et le Gain d'antenne en décibels isotropes (dBi). L'abaque ci-dessus fournit le Puissance PIRE en dBW d'un élément radiatif, ou d'une antenne, quand on connait la puissance électrique qui l'alimente (en Watts) et le Gain d'antenne en dBi.
Les atténuations en azimut et en élévation à utiliser pour un élément radiatif ou une antenne à faisceau fixe sont égales à 0 dB (ratio = 1) quand le Point de calcul est sur l'axe de l'antenne. La formule qui donne le Champ électrique se simplifie alors et devient : E = 1/d x racine(30 x PIRE / Atténuation par le Vitrage). L'abaque ci-dessus donne le Champ électrique en V/m en fonction de la PIRE en décibels Watt (dBW) et la distance d du Point de calcul à l'antenne en mètres. L'atténuation de la PIRE générée par le vitrage simple est de 2 décibels (ratio = 1,26), conformément aux préconisations de l'Agence Nationale des Fréquences.
La formule qui donne le Champ électrique de l'onde qui voyage en ligne droite entre l'antenne et le Point de calcul fait intervenir les Atténuations à appliquer à la Puissance PIRE de l'antenne. Ces Atténuations sont toujours données en décibels. l'Abaque ci-dessus donne l'impact sur le Champ électrique d'une atténuation quand elle est donnée en décibels. Par exemple, un vitrage simple qui génère une atténuation de 2 dB conduit à diviser par 1,26 le Champ électrique calculé en extérieur, juste devant la vitre, pour calculer le Champ électrique en intérieur. Dans le cas d'un double vitrage, l'atténuation est de 3,8 dB. Le Champ électrique calculé en extérieur doit alors être divisé par 1,55 pour avoir le Champ en intérieur.
La formule qui donne la Puissance PIRE de l'antenne à partir de la Puissance électrique qui l'alimente et le Gain d'antenne conduit à convertir en ratio le Gain d'antenne, toujours donné en décibels. L'abaque ci-dessus permet de faire cette conversion. Un gain étant l'inverse d'une atténuation, la colonne de droite de l'abaque indique cette fois-ci par combien la Puissance électrique en Watts fournie à l'antenne doit être multipliée pour obtenir la Puissance PIRE en Watts. Ainsi, un Gain d'antenne de 24 dB, qui est le Gain d'antenne habituellement rencontré avec les antennes 5G 3500 MHz, conduit à multiplier la Puissance électrique alimentant l'antenne par un facteur 15,85. En Watts, la Puissance PIRE d'une antenne 5G alimentée par une puissance électrique de 199,5 Watts et ayant un Gain d'antenne de 24 dB est donc égale à 50119 Watts (soit 47 dBW).
La table ci-dessus peut être utilisée indifféremment pour convertir des PIRE, des Puissances électriques et des Gains d'antenne d'unité Watts ou Ratio (pour les Gain d'antenne) en unité dBW ou dBi (pour les Gains d'antenne). Par exemple, une PIRE de 50 000 Watts correspond à une PIRE de 47 dBW. C'est la PIRE que l'on rencontre habituellement pour les antennes à faisceau orientable 5G 3500 MHZ. De la même façon, un Gain d'antenne égal à un ratio de 63 correspond à un Gain d'antenne de 18 dBi (décibels isotropes). C'est le Gain d'antenne qui est souvent renseigné dans les documents des Opérateurs pour les éléments radiatifs 4G 2600 MHz.