Home
Accesso / Registrazione
 di 

Le radiazioni delle antenne

Radiazioni delle antenne

Dovendo soddisfare la richiesta di copertura da parte di una crescente moltitudine di utenti, i gestori delle reti GSM hanno dovuto aumentare il numero delle installazioni di Stazioni Radio Base che hanno fatto la loro comparsa anche nei centri abitati.

Analizzare la rete GSM significa mettere insieme diversi tipi di informazioni: da quelle meramente funzionali, come l’autenticazione e l’accesso (funzione della carta SIM) o il criptaggio e la sicurezza e protezione dei dati in transito sulla rete, a quelle più interdisciplinari, come l’analisi di forma ed intensità delle radiazioni elettromagnetiche che sono proprie di questo sistema.

La valutazione del campo elettromagnetico generato da strutture come le BTS viene fatta a partire dalla conoscenza del funzionamento della struttura dell’intera rete. La regione geografica “servita” da una BTS, ovvero quell’area circoscritta completamente dal raggio d’azione della stazione, è detta cella. I sistemi di comunicazioni cellulari sfruttano, quindi, la struttura a celle esagonali per comunicare; quando un utente accede alla rete, il suo dispositivo mobile ricerca il segnale inviato dalla stazione radio base più vicina. Quando l’utente connesso alla rete esce dal raggio d’azione della stazione che lo sta “servendo” in quel momento, il dispositivo mobile si mette in comunicazione con la stazione base più vicina. Poiché il sistema deve essere in grado di localizzare l’utente prima che questi sia irraggiungibile per la stazione radio che prima lo stava servendo, i dati sulla sua posizione sono comunicati a cluster (gruppi; letteralmente grappoli) di stazioni in modo tale da non perdere “visibilità” dell’utente fintanto che il suo collegamento alla rete è attivo.

Quando l’utente sta accedendo alle risorse della rete, ad es. effettua una telefonata, la stazione radio trasmette ad un ufficio di smistamento che lavora sulla rete telefonica convenzionale.

La potenza che viene irradiata dall’antenna è un fattore estremamente variabile con la sua altezza, il suo posizionamento e il tipo. In genere, comunque, si tratta di valori tra 1W e 500W per canale trasmittente. Tipicamente, una Stazione Radio Base è posizionata su edifici o palazzi che la rendono sopraelevata rispetto alla zona che è di interesse coprire. Le antenne a bassa potenza, viceversa, possono essere situate all’interno di uffici, negli aeroporti o anche in abitazioni. D’altronde le antenne ad alta potenza vengono utilizzate nelle zone rurali come ripetitori (e rigeneratori) di segnale. Le antenne delle Stazioni Radio Base nelle aree rurali, o in quelle a bassa densità abitativa, sono, solitamente, posizionate su torri metalliche, con struttura a traliccio, verticali, di altezza compresa tra i 30 ed i 100 metri e sono di tipo omnidirezionale, da 3 a 5 metri di lunghezza.

La natura della radiazione emessa da una stazione trasmittente è di tipo impulsivo ma gli impulsi risultano talmente ravvicinati tra loro da renderla praticante continua; in conseguenza, il suo studio viene fatto considerandola costante e trascurando i parametri impulsivi.

Una radiazione ideale di questo tipo di antenne è simile a quella di un radiatore isotropo. Se un’antenna irradia in maniera isotropa, ed immaginiamo la sorgente puntiforme, ciò che otterremo riportando su grafico la potenza irradiata è una serie di circonferenze concentriche che hanno centro proprio nella posizione in cui si trova l’antenna (Figura 2.3, vista dall’alto). Facciamo ora l’ipotesi di poter irradiare lo stesso quantitativo di potenza ma in una direzione preferenziale. Ciò renderebbe la zona interessata molto ben “illuminata” ed il resto invece completamente “al buio”. Definiamo adesso, per lo studio dell’antenna, l’EIRP (Effective Isotropically Radiated Power) ovvero la potenza equivalente irradiata isotropicamente. Si tratta di una grandezza che risulta fondamentale nella determinazione della capacità di trasmissione a Radio Frequenza e che dipende, tra l’altro, dal numero di canali per stazione. Per ricavare l’EIRP si parte dall’espressione della densità di potenza del radiatore isotropo di cui sopra:

Pd=Pt4πr2
dove Pt è la potenza di ingresso dell’antenna ed r è la distanza dalla sorgente. Si deduce chiaramente che la potenza decresce molto rapidamente (varia come ad 1r2) man mano che ci si allontana dalla sorgente. Se l’antenna irradiasse preferenzialmente in una direzione, invece, questa dipendenza sarebbe attenuata. Per un’antenna anisotropa, la densità di potenza è definita come:
Pd=Pt4πr2Gt
in cui Gt è il Guadagno d’antenna trasmittente.

Si definisce EIRP il prodotto:
EIRP=GtPt
che, calcolato in decibel, vale:
EIRPdB=20logEIRP=20 logGt+20 logPt=GtdB+PtdB

e se teniamo in conto dell’attenuazione del sistema, in termini di perdite ohmiche (L), si ha:
EIRP=GtPtL

che in dB diventa:
EIRPdB=GtdB+PtdB-LdB

Viene mostrato il guadagno di un radiatore isotropo e quello di un’antenna direzionale che, in virtù del modello di radiazione, si suppone essere nullo lungo l’asse verticale. Ne consegue che la radiazione sulla strada e nelle vicinanze dei palazzi sui quali è montata l’antenna risulta trascurabile, in prima approssimazione. Le due immagini successive, mostrano due distribuzioni di onde emesse da antenne a guadagno variabile. Come evidente, l’anisotropia della direzione di irradiazione rende la regione “illuminata”, ovvero quella servita dall’antenna, ben delineata.

I livelli di esposizione possono essere determinati, mediante opportuni calcoli e confermati attraverso misurazioni dirette. I calcoli in oggetto devono tenere conto della possibilità che tutto ciò che nell’ambiente urbano circonda l’antenna è, o può essere, sorgente di scattering, con conseguente variazione locale dei livelli di esposizione rispetto alle stime. La densità di potenza delle microonde è minore all’interno di un palazzo rispetto all’esterno in quanto, già senza interferenze, parte della radiazione è assorbita dai muri dello stesso. Elementi come vetro, legno, cemento, alluminio, materiali isolanti (termici e/o acustici) possono introdurre, nella formula della potenza irradiata, fattori di attenuazione piuttosto variabili; si va da 10 a 100, su scala lineare, cioè tra 20 e 40 in dB.

L'indice completo degli articoli relativi alla tesi di laurea sulla interazioni e sugli effetti delle radiazioni sul corpo umano, è disponibile qui

 

 

Scrivi un commento all'articolo esprimendo la tua opinione sul tema, chiedendo eventuali spiegazioni e/o approfondimenti e contribuendo allo sviluppo dell'argomento proposto. Verranno accettati solo commenti a tema con l'argomento dell'articolo stesso. Commenti NON a tema dovranno essere necessariamente inseriti nel Forum creando un "nuovo argomento di discussione". Per commentare devi accedere al Blog

 

 

Login   
 Twitter Facebook LinkedIn Youtube Google RSS

Chi è online

Ci sono attualmente 8 utenti e 59 visitatori collegati.

Ultimi Commenti