I2MOV - Radioamatore

Campi Elettromagnetici

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CALCOLO DEI CAMPI ELETTROMAGNETICI CON “CAMPI.EXE”  

 

Solo al sentirne parlare vi si rizzano i capelli, immagino !

Questo è ciò che è capitato a me quando è entrato in vigore il famigerato D.M. 381 del 10-09-1998.

Il motivo era più che comprensibile, perché, con le mie normali attrezzature, non ero in grado né di misurare né di calcolare questi campi elettromagnetici diventati improvvisamente famosi, purtroppo, in senso negativo per la nostra categoria. 

Avevo già letto parecchi articoli sull’argomento, messimi gentilmente a disposizione da IK2YRA ex LU4AE, Carlos Wenzel, esperto nel settore, ma non sapevo da che parte iniziare.

Il colpo di fortuna mi venne dall’amico Gianluigi, I1POR, che era riuscito a trovare in Internet un listato in Qbasic di un programma fatto da N6NB.

Traduco tutte le descrizioni e successivamente anche le misure, purtroppo ancora in pollici e piedi, fino ad ottenere un programma adatto alla nostra lingua ed al sistema metrico decimale.

Purtroppo il programma si basa sulla legislazione USA, diversa dalla nostra, decido quindi di farne uno nuovo che rispetti il D.M. 381.

Quando vedo che funziona abbastanza bene dispongo di fonderli assieme per poter fare un confronto tra la legislazione italiana e quella americana.

Il risultato è questo programma che illustrerò sotto facendo un esempio.

Prima di eseguire i calcoli con il programma consultare le tabelle sotto riportate :                     

TABELLA  1

Fattori di Rendimento per Modo

Modo                                              Fattore di Rendimento

SSB di conversazione                       20%   Nota 1

SSB di conversazione                       40%   Nota 2

Voce FM                                        100%

FSK/ RTTY                                    100%

AFSK                                             100%

CW di conversazione                       40%

Portante                                       100%   Nota 3

Nota 1: Include le caratteristiche della voce e fattore di rendimento sillabico. Nessun speech processing.

Nota 2: Moderato speech processing.

Nota 3: Piena Portante usata comunemente per motivi di tune-up.  

 

TABELLA  2

Tipici Guadagni di Antenna in Spazio Libero

      Antenna                                              Guadagno

                                                              dBi         dBd

Ground Plane - un quarto d’onda 

                       o verticale                     1,00       -1,1                                          

Dipolo-  mezz’onda                                2,15        0,0

2-elementi  Yagi                                    6,00        3,9

3-elementi  Yagi                                    7,20        5,1        

5-elementi  Yagi                                    9,40        7,3

8-elementi  Yagi                                  13,20       11,1

10-elementi Yagi                                 14,80       12,7

17-elementi Yagi                                 16,80       14,7 

 

ESEMPIO :

Potenza trasmettitore: 250 W – Modo di emissione SSB o CW :con fattore di rendimento 40% = 100 W di potenza media

Guadagno antenna: 7.2 dBi – Distanza dall’antenna: 21 metri – Frequenza: 28 MHz – senza riflessioni di terra

 

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PROGRAMMA DI STIMA DELLA DENSITA' DI POTENZA NEL RAGGIO PRINCIPALE PER

LA  NORMALE PROCEDURA DI VALUTAZIONE DELLA R.F. IN CONFORMITA' DI SICUREZZA        

Questo è un programma di pubblico dominio fatto da Wayne Overbeck, N6NB - 1996

tradotto e rielaborato da Flaviano Moro I2MOV                  25 febbraio 1999

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Questo programma usa le formule date da FCC OET Bulletin No. 65 per stimare la densità di potenza nel lobo principale di un’antenna con l'uso consigliato di EPA, fattore di riflessione di terra, come opzione.

Questo programma è inteso per calcoli di campi lontani.  Esso può sovrastimare l'attuale forza di campo di antenne ad alto guadagno nel campo vicino (entro diverse lunghezze d'onda dell'antenna).

Tuttavia, esso può pure sottostimare la forza di campo che può essere incontrata in “punti caldi” nel campo vicino. Nessun programma di computer può predire dove l'impianto od oggetti riflettenti possono creare punti caldi nella tua particolare installazione.

 

SONO STATI INTRODOTTI I LIMITI PIU' RESTRITTIVI DEL D.M. n. 381 del 10-09-1998

 

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QUAL E' LA POTENZA MEDIA IN ANTENNA (W)  ?  100

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QUAL E' IL GUADAGNO D'ANTENNA (dBi) ?

(Mettere 2.2 per dipoli; aggiungere 2.2 per antenne indicate in dBd):  7.2

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QUAL E' LA DISTANZA DAL CENTRO ANTENNA ALL'AREA INTERESSATA (metri)  ?  21

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QUAL E' LA FREQUENZA (MHz) ?  28

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DESIDERI INCLUDERE GLI EFFETTI DI RIFLESSIONE DI TERRA ?                       

(Non è necessario includere effetti di terra nella maggior parte dei calcoli  

del raggio principale, ma, includendoli può produrre risultati più accurati  

con antenne molto basse, con antenne non direttive, e, calcolare sotto il lobo 

principale delle antenne direttive).

INCLUDI GLI EFFETTI DI TERRA (S/N)  N

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I LIMITI PIU' RESTRITTIVI DEL D.M. n. 381 del 10 Settembre 1998 SONO I SEGUENTI:

L'ESPOSIZIONE MASSIMA PERMESSA IN EDIFICI CON PERMANENZA > DI 4 ORE   =   6  V/m  

L'ESPOSIZIONE MASSIMA PERMESSA IN EDIFICI CON PERMANENZA > DI 4 ORE   =   0.016 A/m 

L'ESPOSIZIONE MASSIMA PERMESSA IN EDIFICI CON PERMANENZA > DI 4 ORE   =   0 .1  W/m2

VALORI NORMALI DEL D.M. n. 381: da 3 a 3000 MHz --> 20 V/m ; 0.05 A/m ; 1 W/m2

**************************I RISULTATI DEL CALCOLO SONO I SEGUENTI ******************************************************************************

CON   100 W  E   GUADAGNO IN dBi =  7.2 , SENZA  RIFLESSIONI DI TERRA,  A    21  metri

DAL CENTRO ANTENNA, LA DENSITA' DI POTENZA STIMATA E'   0.095  W/m2     

********************* DI CONSEGUENZA I LIVELLI RISULTANO I SEGUENTI ***************************************************************************

L'INTENSITA' DI CAMPO ELETTRICO E' =  5.985   V/m            SEI NELLA NORMA

L'INTENSITA' DI CAMPO MAGNETICO E' = 0.016   A/m            SEI NELLA NORMA

********************* NORMATIVA FCC OET Bulletin n. 65 (Ente U.S.A.) *****************************************************************************

A    28  MHz,   L'ESP. MASSIMA PERMESSA (MPE) IN “ZONE CONTROLLATE”  E'   11.5  W/m2

LA (MPE) IN “ZONE NON CONTROLLATE”  (PROPRIETA' DEI VICINI)  E'    2.3  W/m2

QUESTA INSTALLAZIONE HA AVUTO IL LIMITE DI MPE --> CONTROLLATO  A       1.91  metri

QUESTA INSTALLAZIONE HA AVUTO IL LIMITE DI MPE NON CONTROLLATO A      4.26  metri

**************************** METODO ALTERNATIVO DI CALCOLO *************************************************************************************

1) L'esposizione verrà mediata su 6 minuti in zone controllate e su 30 minuti 

    in zone non controllate. Per calcolare la densità di potenza nella tua casa,  

    se non trasmetti mai per più di 3 minuti in ogni periodo di 6 minuti si può

    dimezzare la densità di potenza sopra indicata. Si dimezza anche per i vicini 

    quando non trasmetti mai per più di 15 minuti in ogni periodo di 30 minuti.   

DESIDERI RIFARE IL CALCOLO COL METODO ALTERNATIVO (S/N)  ?  S

**************************************************************************************************************************************************************

I LIMITI PIU' RESTRITTIVI DEL D.M. n. 381 del 10 Settembre 1998 SONO I SEGUENTI:

L'ESPOSIZIONE MASSIMA PERMESSA IN EDIFICI CON PERMANENZA > DI 4 ORE   =   6  V/m  

L'ESPOSIZIONE MASSIMA PERMESSA IN EDIFICI CON PERMANENZA > DI 4 ORE   =   0.016 A/m 

L'ESPOSIZIONE MASSIMA PERMESSA IN EDIFICI CON PERMANENZA > DI 4 ORE   =   0 .1  W/m2

VALORI NORMALI DEL D.M. n. 381: da 3 a 3000 MHz --> 20 V/m ; 0.05 A/m ; 1 W/m2  

************************** I RISULTATI DEL CALCOLO SONO I SEGUENTI *****************************************************************************

CON   100 W  E   GUADAGNO IN dBi =  7.2 , SENZA  RIFLESSIONI DI TERRA,  A    21  metri

DAL CENTRO ANTENNA, LA DENSITA' DI POTENZA STIMATA E'   0.0475  W/m2     

********************* DI CONSEGUENZA I LIVELLI RISULTANO I SEGUENTI ***************************************************************************

L'INTENSITA' DI CAMPO ELETTRICO E' =  4.232   V/m            SEI NELLA NORMA

L'INTENSITA' DI CAMPO MAGNETICO E' = 0.011   A/m           SEI NELLA NORMA

********************* NORMATIVA FCC OET Bulletin n. 65 (Ente U.S.A.) *****************************************************************************

A    28  MHz,   L'ESP. MASSIMA PERMESSA (MPE) IN “ZONE CONTROLLATE”  E'   11.5  W/m2

LA (MPE) IN “ZONE NON CONTROLLATE”  (PROPRIETA' DEI VICINI)  E'     2.3  W/m2

QUESTA INSTALLAZIONE HA AVUTO IL LIMITE DI MPE --> CONTROLLATO  A       1.91  metri

QUESTA INSTALLAZIONE HA AVUTO IL LIMITE DI MPE NON CONTROLLATO A      4.26  metri

********************************** METODO ALTERNATIVO DI CALCOLO *******************************************************************************

1)     L'esposizione è stata mediata su 6 minuti in zone controllate e su 30 minuti 

       in zone non controllate. La densità di potenza, nella tua casa, è stata dimez-

       zata, tenendo conto che non trasmetti mai per più di 3 minuti in ogni periodo 

       di 6 minuti. Anche nelle zone non controllate, la densità di potenza è stata 

       dimezzata, non trasmettendo mai per più di 15 min. in ogni periodo di 30 min. 

 

Ancora (S/N): ? N

 

Proviamo ora a fare un altro esempio : un telefonino con potenza: 0.5 W – guadagno antenna: 1 dBi –distanza: 2 cm dalla testa (attenzione all’unità di misura che è espressa in metri, scrivere 0.02) -  Frequenza: 900 MHz  - senza riflessioni di terra.

Il risultato è di 153.6407 V/m

Per avere un campo di 5.11874 V/m (entro i limiti stabiliti dal D.M.381) bisognerà collocare il telefonino ad una distanza di 60 cm dalla testa mentre per la legge USA basterebbero 10 cm.

Spero che il programma sia di vostro gradimento, 73 a tutti da Flaviano Moro I2MOV

 

NB: Il suddetto programma è stato fatto per i Radioamatori.  Nel mese di giugno 2002 ho modificato il programma; essendomi stato richiesto anche da persone al di fuori della nostra categoria ho pensato di ricavarne due: uno per coloro che non lo sono ed un altro rispondente alle nostre esigenze.  In quest'ultimo sono state incluse le tabelle relative ai guadagni delle nostre antenne,  i fattori di rendimento e la possibilità di togliere le perdite dovute alla linea, al balun ed al rosmetro.  Per aggiungere queste interessanti modifiche mi sono basato sull'ottima descrizione fatta da I5SXN e pubblicata su Radio Rivista del mese di gennaio 2001.  I5SXN in collaborazione con I5TDJ ha verificato il risultato dei calcoli sui campi elettromagnetici mediante misurazioni e rilievi effettuati con precisi strumenti di misura.  Secondo queste misure le perdite sui cavi di alimentazione sono di circa 1 dB mentre all'interno di una costruzione il campo viene attenuato di almeno 10 dB.  In data 22 marzo 2005 ho eseguito un altro programma molto più completo e sofisticato basandomi anche sulla descrizione di IK0YMZ relativa al calcolo dei campi vicini e pubblicata su Radio Rivista del mese di luglio / agosto 2002.   Attualmente esistono tre versioni del programma :

CAMPIES.EXE - Destinato ai non Radioamatori, esegue i calcoli relativi alla Legge italiana tenendo conto dei coefficienti USA e confronta i risultati con le Leggi USA - è un programma Freeware.

CAMPIOM.EXE - Destinato ai Radioamatori, esegue i calcoli relativi alla Legge italiana tenendo conto dei coefficienti USA, dei fattori di rendimento per modo, dei guadagni di antenna e perdite linea e confronta i risultati con le Leggi USA - è un programma Freeware.

CAMPIMOV.EXE - Esegue i calcoli relativi alla Legge italiana tenendo conto sia dei coefficienti USA che della formula tradizionale, dei fattori di rendimento per modo, dei guadagni di antenna e perdite linea, individua le zone di Fresnel e Fraunhofer ed in base a queste esegue il calcolo scegliendo il metodo per campi vicini o per campi lontani, inoltre suggerisce la distanza ottimale per entrambe le formule e confronta i risultati con le Leggi USA  - è un programma per mio uso personale e non verrà inviato, evitate di richiedermelo.

Chi mi chiede per la prima volta i programmi CAMPIES.EXE o CAMPIOM.EXE, è pregato di specificare chiaramente il nominativo di Radioamatore;   chi non lo è deve indicarmi il motivo della richiesta del programma, il nome completo ed il relativo indirizzo. Questi due programmi sono freeware, ma sono stati fatti esclusivamente per aiutare i Radioamatori.

IL PROGRAMMA NON VERRA' INVIATO AGLI ANONIMI.

 

COMMENTI RICEVUTI:

diversi colleghi, e non, dopo aver ricevuto il programma mi hanno inviato i loro commenti.  Ho creduto opportuno segnalarne alcuni.  Desidero ricordare a tutti che ho impiegato del tempo per cercare di capire la materia e tradurla poi in programma; successivamente mi sono sentito in dovere di metterlo gratuitamente a disposizione dei colleghi che non erano in grado di conoscere, nemmeno teoricamente, i livelli relativi ai campi elettromagnetici generati dai loro sistemi. Sono riconoscente a tutti coloro che mi hanno ringraziato e che mi hanno chiesto, educatamente, ulteriori spiegazioni. Qualcuno non ha preso in considerazione quanto ho detto sopra e ciò mi ha amareggiato ed è per questo che non divulgherò  l'ultima versione. Ognuno di noi dovrebbe mettersi, ogni tanto, nei panni dell'altro e ricordarsi che non si hanno solo dei diritti ma anche dei doveri nei confronti del prossimo.

I7MCO

 

Commento: io, infatti, ho inserito i dati della mia stazione e, anche "abbondando", risulto nella norma. Perché ti ho chiesto il programma è presto detto. Venerdì 18 gennaio 2002 sono stato avvertito, a voce, per ora io non ho ricevuto nulla di scritto, da un Ispettore del PMP (Presidi Multizonali di Prevenzione), che per citofono mi ha invitato a scendere nell'androne del condominio dove abito, di un Esposto contro il proprietario delle antenne montate sul lastrico solare (dove abito adesso sono montate da 15 anni); alle mie, credo, lecite richieste di sapere chi ha fatto l'Esposto, mi ha detto, (testuali parole) " no!no!no! Lei non ha nessun diritto, le antenne possono far male ai bambini"; ma io a frasi di questo tipo sono abituato, quindi so che contro l'ignoranza non si può fare niente!

IW3BHU

 

Commento: riguardo alla sua utilità ti confermo che è notevole per chi come noi radioamatori non ha mezzi sofisticati a disposizione per poter eseguire le misure in loco. Ti spiego inoltre il motivo per cui ho cercato un prg. del genere, devi sapere che in prov. di BZ è uscita una legge che impone la realizzazione di un archivio "mappa" delle sorgenti elettromagnetiche e i radioamatori sono stati considerati appunto in questa categoria. Ad ogni OM della prov. è arrivata una raccomandata dove chiedono diversi dati tecnici sugli impianti installati, a questo punto ho pensato, credo bene, di fornire dei dati veritieri ma di verificarne prima la correttezza a norma di legge. A questo punto capirai da solo quanto mi è stato utile il tuo prg.

 

I1GIS

 

Commento: il vero problema è che a parità di tutti gli altri parametri, i risultati sono sempre gli stessi per qualsiasi frequenza (ho provato da 3,5 a 28 MHz), e ciò è impossibile, soprattutto per il campo elettrico.

Risposta: se leggi bene il mio articolo, a pagina 102 c'è scritto:

........ Per i fini di cui al precedente comma 1, in corrispondenza di edifici adibiti a permanenze non inferiori a 4 ore non devono essere superati i seguenti valori, INDIPENDENTEMENTE DALLA FREQUENZA, mediati su un’area equivalente alla sezione verticale del corpo umano e su qualsiasi intervallo di 6 minuti: 6 V/m per il campo elettrico, 0,016 A/m per il campo magnetico (valori efficaci) e 0,10 W/m2 per la densità di potenza dell’onda piana equivalente.............

La frequenza viene richiesta, nel mio programma, solamente perché in USA, a differenza dell'Italia, i massimi livelli ammessi per legge, cambiano a seconda della frequenza usata. 

Probabilmente ti confondi con l'articolo pubblicato a pag. 37 dove si parla di "campo vicino".

 

IT9IQQ

 

Commento: devo farti i complimenti, in quanto da parecchio tempo e inutilmente cercavo qualcosa del genere. Ciò in quanto sono alle prese col Comune di residenza che tra le altre "corbellerie" necessarie all'istallazione di un traliccio, nemmeno tanto grande, mi ha richiesto una dichiarazione relativa all'esposizione ai campi e.m. e se le mie future emissioni rientrassero nell'ambito richiesto dalla normativa nazionale.

ITIS

 

Commento: questo messaggio per richiedere il programma CAMPI.exe.  Faccio presente che non sono radioamatore, non ho insomma la licenza di trasmissione, ma sono in possesso di "patente radio operatore" ottenuta nel lontano 1975.

Sono Insegnante di Laboratorio di Elettronica presso L'Istituto Tecnico Industriale "xxxxx"  nel corso di specializzazione per periti in Elettronica e telecomunicazioni.  Motivazioni della richiesta:

Poiché da alcuni anni si affrontano sempre più frequentemente argomenti didattici di natura protezionistica, come quelli relativi appunto alla determinazione - in simulazione - del livello di esposizione a RF (ex DM 381/98) c'è l‘esigenza di avere uno strumento informatico per migliorare la qualità dell'insegnamento.

Le competenze che si sviluppano con l’adozione nella didattica di questi tipi di software, si ritiene siano fondamentali nella professione del perito in elettronica e telecomunicazioni.

Il programma si intende usarlo nella didattica delle discipline di “Disegno Tecnologia e progettazione” e “Sistemi automatici”, ed in corsi integrativi destinati agli allievi.

Poiché, com'è ovvio, a scuola facciamo didattica, gradirei entrambe le versioni del programma (quella per radioamatori e quella per non radioamatori), naturalmente se l'invio dei due programmi non genera eccessivi disagi. Attendo notizie in merito via e-mail o addirittura uno ZIP con i programmi in allegato.

Grazie fin d'ora  -  Firma e indirizzo

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Ho ricevuto le due versioni del programma CAMPI e ringrazio veramente.

Da una prima valutazione mi sembra, un buon lavoro. Ora intendo fare raffronti con la procedura manuale di calcolo (usando la formula classica della trasmissione)in una condizione semplificata (per poter avere meglio sotto controllo i parametri in gioco) per esempio trascurando il contributo della riflessione nella composizione del campo e adottando, come potenza trasmessa, quella reale che arriva in antenna. Tutto ciò per vedere se vi sono eventuali discrepanze fra le due procedure di misura, e se sono presenti capire a cosa sono dovute.

Grazie ancora e a presto.

 

 
 

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Ultimo aggiornamento: 09-01-16