Compatibilité Électromagnétique

CEM – Technique:

Technique des champs électromagnétiques :

L’électromagnétisme est un phénomène physique dont nous ne ressentons pas les effets dans notre vie quotidienne alors que nous y sommes soumis plus ou moins intensément suivant l’endroit où nous nous trouvons. Il se caractérise par une répartition de champs électriques et magnétiques en perpétuelle variation et distribués sur tout le spectre des fréquences radioélectriques allant des grandes ondes aux hyperfréquences à la limite de la lumière.

Si en tant que radioamateurs nous sommes censés comprendre ce que la puissance d’un signal exprime, il semble que la notion de champ n’ait guère de sens pour la plupart d’entre nous alors que c’est ce qui caractérise effectivement ce qui se passe sur une fréquence définie et à un instant donné. En réception, la puissance utilisable d’un signal HF est le résultat de la transformation du champ électromagnétique existant en un lieu au moyen d’une antenne. Réciproquement en émission le rayonnement de cette antenne équivaut à une répartition de la puissance du signal HF dans toutes les directions sous forme de champs électromagnétiques autour du lieu où elle se situe.

Il y a une correspondance physique réelle entre la puissance d’un signal HF et le champ électromagnétique qu’il génère en un lieu défini, à travers les performances des antennes utilisées tant à l’émission qu’à la réception.

En application directe de ces considérations, la CEM utilise les équations de formation ou de capture des champs électromagnétiques dans la mesure où aucun phénomène affectant la propagation des ondes créées n’intervient pour les modifier. La compréhension des unités utilisées est importante pour étudier les solutions à apporter aux problèmes posés.

Une unité de puissance universelle :

Si V et I expriment (en Volts et Ampères) la tension et le courant dans une impédance purement résistive R (Ohms), chacun sait que la puissance P en Watts vaut R*I² ou V²/R. L’unité correspondante est le Watt et comme le rapport en dB entre 1W et 1mW fait 10*Log(1000)= 30 dB, il suffit d’ajouter 30 à l’expression du 10*Log(P) pour exprimer ce paramètre en dBm. Ainsi une puissance de 100w correspond à 50 dBm et un signal à S9 (V = 50µV sur R = 50 Ohms ou 5 µW) correspond à -73 dBm.

Il est de coutume de parler de puissance en Watts pour son émetteur et « d’indication du S-mètre » en réception par une expression en points de 0 à 9 avec des dB au-dessus. Il serait évidemment possible d’exprimer la « force » d’un signal de réception par des micro-watts ou les puissances d’émission en points S (100w par S9+123 dB !!). Ces expressions inversées ne sont évidemment pas courantes et pour uniformiser le langage on préfère utiliser une unité universelle très pratique : le dBm

  • Le décibel exprime de façon logarithmique (base 10 ) un rapport de puissance
  • Le dBm exprime de la même façon le rapport entre la puissance du signal considéré et le milliwatt (mW)

Si V et I expriment (en Volts et Ampères) la tension et le courant dans une impédance purement résistive R (Ohms), chacun sait que la puissance P en Watts vaut RI² ou V²/R. L’unité correspondante est le Watt et comme le rapport en dB entre 1W et 1mW fait 10Log(1000)= 30 dB, il suffit d’ajouter 30 à l’expression du 10*Log(P) pour exprimer ce paramètre en dBm. Ainsi une puissance de 100w correspond à 50 dBm et un signal à S9 (V = 50µV sur R = 50 Ohms ou 5 µW) correspond à -73 dBm.

Les unités des Champs électrique et magnétique :

On peut exprimer le champ électromagnétique à une fréquence donnée et en un lieu fixé soit par son expression électrique (E en Volts/mètre ou V/m) soit par son expression magnétique (H en Ampère/mètre ou A/m). Le choix de l’unité la plus pratique est fixé en fonction de la facilité qu’il y a à en mesurer la valeur à la fréquence qui nous intéresse. Les A/m sont utilisés plutôt dans les bandes HF (jusqu’à 30MHz) et les V/m sur les bandes supérieures. Il est en effet difficile de déployer des antennes efficaces et de petites dimensions pour mesurer les champs électriques en bandes HF, alors que les boucles magnétiques sont plus appropriées.

Le passage d’une unité à l’autre se fait à partir d’une notion d’impédance d’onde correspondant au rapport entre le champ électrique et le champ magnétique sachant, qu’à partir d’une distance d’un ordre de grandeur comparable à la longueur d’onde, le signal émis est dit « formé » et ce rapport est constant à 377 Ohms. De même, à partir de cette même distance et dans des conditions de dégagement de chaque antenne suffisante pour ne pas avoir à tenir compte des effets d’absorption ou de réflexion sur des obstacles proches (espace libre), les champs électriques et magnétiques sont inversement proportionnels à la distance.

Dans ces conditions, l’expression du champ électrique en un lieu à distance (d) d’un point d’émission avec une puissance rayonnée Pe ne dépend pas de la fréquence :

E = ((30* Pe)1/2)/d avec E en V/m, Pe en Watts et d en mètres; ainsi H = E/377 en A/m

On en déduit une expression de densité surfacique de puissance :

W = E*H = E²/377 = 30*Pe/(377*d²) en W /m²

De même que pour l’expression des puissances, on peut exprimer les valeurs de champ de façon logarithmique en dB des références d’unités : dBV/m, dBA/m etc… l’unité la plus courante en radioélectricité est le dBµV/m. Comme toute expression en dB introduit une notion de puissance liée, dans ce cas, au carré de l’unité de référence les variations seront exprimées par 20*Log(unité). On passera ainsi d’une expression de champ en dBV/m à celle en dBµV/m en y ajoutant 120 dB.

La relation entre puissance Pe en dBm et Champ E en dBµV/m est alors : E = Pe – 20*Log(d) + 104,77

On peut ainsi passer de l’expression d’un champ à une distance d1 à celui à une distance d2 en corrigeant le résultat par l’expression en dB du rapport de distance 20*Log(d1/d2)

Le champ magnétique H en dBµA/m devient en tenant compte de l’impédance d’onde : H = E – 51,53.

Le facteur d’antenne :

Le rôle d’une antenne est d’effectuer la transformation du champ électrique en puissance des signaux HF captés HF (et vice-versa). On lui associe pour cela un paramètre de gain relativement à l’hypothèse la plus simple définissant les champs électromagnétiques autour du point d’émission. Cette hypothèse de référence correspond à une notion d’isotropie qui associe le même champ à un rayonnement fixé à partir de l’expression précédente uniquement en fonction de la distance d du point d’émission et dans toutes les directions (azimut et site). Les courbes iso-champ ainsi obtenues sont situées sur des sphères centrées sur le point d’émission.

Si l’antenne constituant cette référence n’est qu’une image physiquement irréalisable, les caractéristiques de gain de toutes les réalisations pratiques s’y réfèrent et on parle dans ce cas de gain isotropique exprimable en dBi.

La conversion en réception d’un champ électrique E en signal HF de puissance Pr par une antenne isotropique répond à l’équation suivante :

Pr = Ao*(E²/120p) avec Ao = l²/4p

l représentant la longueur d’onde en m soit l = 300/F (F en MHz)

En se ramenant aux unités logarithmiques définies précédemment, on obtient une expression simplifiée :

Pr(dBm) = E(dBµV/m) – 20*Log(F) –77,21

Le gain d’une antenne est une variable dépendant de sa réalisation pratique pour obtenir une répartition des champs plus ou moins importante en fonction des axes de rayonnement. Cette notion de directivité privilégie des directions dans un espace à 3 dimensions définissant le gain comme un facteur multiplicateur du champ rayonné dans l’hypothèse isotrope. Ce même gain s’applique à la réception d’un signal venant de la direction prise en compte. Il faut ainsi associer à son expression Gi (en dBi) l’axe considéré dans l’espace de définition. En règle générale on retient la valeur maximale de Gi sur son axe privilégié et les angles d’ouverture dans les plans verticaux et horizontaux pour Gi –3 dB. En terme de CEM, on ne retient que le cas de couplage optimal entre les équipements en cause c’est à dire pour la plus forte valeur de Gi afin de définir le pire cas. Une analyse précise doit faire intervenir une notion plus complexe à prendre en compte par représentation de la position exacte des antennes et des équipements en cause. On établit alors un facteur de correction par rapport au pire cas.

Les expressions de champs électriques rayonnés et de puissance en réception deviennent, en définissant les puissances d’émission Pe et de réception Pr en dBm, Les champs électriques E en dBµV/m, les champs magnétiques H en dBµA/m, les fréquences F en MHz, les distances d en mètre et les gains d’antenne Gi en dBi :

E = Pe – 20*Log(d) + 104,77+ Gi ; H =  Pe – 20*Log(d) + 53,24+ Gi et Pr = E – 20*Log(F) –77,21+ Gi

A titre d’exemple, un dipôle demi-onde a un gain Gi = 2,1 dBi sur l’axe perpendiculaire au brin rayonnant avec un angle d’ouverture à -3dB (Gi = -0,9 dBi) d’environ 90° . On trouve un affaiblissement maximum dans l’axe du brin correspondant à des Gi compris entre -15 dBi et -25 dBi en fonction de la réalisation pratique de l’antenne. Ce type d’antenne sert souvent de référence et on parle alors de gain relatif au dipôle : Gd = Gi- 2,1 exprimé en dBd

Applications pratiques :

Les unités décrites ici sont utilisées dans les normes applicables à tous les équipements électroniques. Les équations précédentes permettent de déterminer, à partir des limites définies pour assurer une compatibilité acceptable, l’impact des rayonnements essentiels et parasites sur l’environnement. Pour éviter des calculs fastidieux à partir de ces équations, divers outils sous forme de tableurs traitant les données introduites peuvent être téléchargés à partir des pages appropriées de ce site :

  • Calcul des champs rayonnés en émission  (18 Ko), avec estimation de distances critiques en dessous desquelles des limites imposées pourraient être dépassées et tenant compte des gains d’antenne, des pertes en ligne et d’un coefficient applicable au procédé de modulation du signal. L’émission permanente correspond au mode FM. A titre d’information, l’outil indique l’affaiblissement de propagation en espace libre à la fréquence considérée et l’affaiblissement global correspondant compte tenu des gains d’antenne
  • Calcul des signaux reçus dans ces unités à partir d’une source d’émission située à proximité d’une antenne de réception (19 Ko), aux caractéristiques connues compte tenu de distances de séparation pouvant être différentes de celles qui ont été appliquées pour qualifier les équipements concernés.

Il est important de noter que par le jeu des gains d’antenne appliqués à tous les câbles présentant des asymétries notoires on peut déterminer sans trop d’erreur l’impact de nombreuses perturbations. Dans le cas de lignes électriques, par exemple, des valeurs de -20 dBi à -30dBi représentent assez bien la réalité du terrain. Les câbles d’alimentation ou d’interconnexion d’équipements électroniques en tout genre, plus ou moins bien blindés, peuvent avoir des comportements équivalents.

CEM – Réglementation:

Les procédures applicables :

Face à un problème de CEM, on peut se trouver soit en position de victime soit en position d’agresseur. L’agresseur perturbe le fonctionnement d’un appareil dans son environnement sans bien souvent s’en rendre compte. La victime subissant les perturbations est la seule à pouvoir à s’en plaindre en vertu des règles de CEM. Dans le cas des radiocommunications, c’est l’ANFR  (Agence Nationale des Fréquences, 78 Avenue du Général de Gaulle, 94704 Maisons-Alfort-Cedex) qui est habilitée à recevoir les plaintes. Les procédures applicables y sont bien définies comme par exemple pour le TVI ou encore pour une perturbation de réception sur nos bandes avec les explications de l’ARCEP (Autorité de Régulation des Communications Électroniques et des Postes).  Cependant, avant de déposer une plainte, il est important de savoir à quoi est dû le conflit ce qui n’est pas facile d’autant plus qu’il faut identifier les équipements en cause afin de savoir à quelle norme ils doivent se référer. En effet, les organismes habilités et chargés de contrôler la perturbation conflictuelle pourraient considérer la plainte comme étant irrecevable si l’agresseur exploite ses équipements dans le respect des normes applicables. Dans ce cas, le plaignant pourrait avoir à supporter les frais de mesure correspondant au litige. En cas de doutes il est conseillé de demander conseil au groupe CEM par le lien de connexion ici présent en décrivant les conditions dans lesquelles le brouillage est subit

En vertu de ces principes, si un radioamateur se trouve en position d’agresseur, il doit effectuer un contrôle technique personnel préalable pour s’assurer de la conformité de ses installations, non seulement aux réglementations et normes des équipements mais également de toute l’installation d’alimentation et d’antenne auxquels ils sont reliés. S’il se trouve en position de victime, le travail d’identification est laborieux et des procédures logiques et de bon sens devront être appliquées
Il faut également savoir que, dans beaucoup de cas, les normes applicables sont respectées malgré l’existence d’un problème auquel il faut apporter une solution. C’est soit par une entente amiable que les corrections appropriées pourront être mises en place soit sous contrainte d’une décision judiciaire qui serait prise en fonction du respect de ce qu’on appelle des règles de bonne conduite. Ces règles sont basées, dans les cas nous intéressant, sur des recommandations de l’UIT ou autres organismes nationaux et européens habilités à les éditer.

Les directives européennes applicables :

Ces directives sont importantes pour comprendre les règles et procédures applicables en cas de problème CEM. On retiendra particulièrement :

D’autres directives comme celles qui seront plus particulièrement applicables à la CPL suivent une procédure d’adoption qui en autoriseront la publication dés que la traduction en sera disponible.

Les normes applicables :

La recherche de la norme applicable à tel ou tel type d’appareil est un véritable parcours du combattant à travers des organismes complexes. Il n’est possible ici que de recommander des procédures permettant d’identifier des documents concernés sachant que leur consultation n’est généralement pas possible sans les acheter auprès des organismes responsables. Dans certains cas qui peuvent nous intéresser et dans le but de comprendre les problèmes rencontrés certains tableaux de valeurs limites à ne pas dépasser sont présentées. Les conditions dans lesquelles les mesures correspondant à ces limites n’étant définies avec précision que dans les documents applicables, nous ne pouvons que rappeler que certaines règles très générales et quelques considérations techniques associées pour se rapporter aux conditions réelles d’exploitation de nos équipements radio. (voir chapitre Mesures)

Les appareils concernés par les normes CEM sont rangés dans des catégories différentes en fonction de leur application. En général, tous ceux dont l’usage domestique ou industriel ne dépend que de leur lien au réseau électrique doivent répondre à des exigences normalisées par le CENELEC (Comité Européen de Normalisation en ÉLECtronique et en électrotechnique). Le correspondant du CENELEC en France est l’UTE (Union Technique de l’Electricité). Ceux qui font intervenir les télécommunications doivent répondre aux exigences de l’ETSI (European Telecommunications Standards Institute).

En France, on trouvera la plupart de ces documents sous l’étiquette « Normes françaises » à L’AFNOR (Association Française de NORmalisation), sachant qu’on peut se les procurer ici ou au LCIE (Laboratoire Central des Industries Electriques).

Pour permettre de s’y retrouver particulièrement dans la classification des produits de télécommunications, l’ARCEP  et l’ANFR donnent certaines recommandations à suivre en indiquant les références utiles.

Il faut cependant bien comprendre que si tous les appareils concernés par les CEM ont des limites de rayonnement à respecter, tous n’ont pas à se préoccuper de leur immunité à d’autres rayonnements. Les équipements de radiocommunication sont tenus de respecter les deux contraintes sachant que bien souvent dans le cas de l’immunité il pourrait y avoir confusion avec d’autres phénomènes comme l’intermodulation ou la sélectivité de canal. Rechercher la cause réelle des problèmes de CEM n’est pas facile et il sera toujours conseillé aux intéressés, victimes ou agresseurs, de s’informer sur ce qui est opposable à tous les partis en cause…

Il faut savoir, malgré tout, que les contraintes imposées par les limites sont loin d’être suffisantes pour assurer une parfaite cohabitation entre tous. Les industriels, qui ont une influence prépondérante sur l’établissement des valeurs correspondantes, interviennent en faveur du minimum qui leur permet de mettre sur le marché des produits compétitifs en partant du principe que la probabilité pour qu’un problème se pose est faible. Ce raisonnement, acceptable pour les perturbations à bande étroite faciles à éliminer de cas en cas par filtrage, ne peut être retenu pour les perturbations à large bande. Une confusion de genre apparaît ainsi dans beaucoup de normes en cours d’élaboration pour les transmissions de données à haut débit. Elle doit nous inciter à rester vigilants.

CEM – Mesures :

Méthode de qualification :

La mesure des champs électriques ou magnétiques générés par l’émission d’un signal radio en un lieu précis est basée sur une réception de ce signal capté par une antenne aux performances connues sur une large gamme de fréquence.

Si cette procédure est totalement satisfaisante pour qualifier des champs importants afin de vérifier le respect des limites admises sur les rayonnements essentiels, ses performances ne permettent pas toujours de quantifier des brouillages de réception de faible amplitude particulièrement dans les bandes HF.

De même, la définition du lieu de mesure introduit une notion dimensionnelle critique par rapport à la longueur d’onde du signal à analyser. Pour minimiser les erreurs introduites par ces contraintes pratiques, la plupart des protocoles recommandent soit d’effectuer une combinaison des signaux reçus par plusieurs antennes soit un déplacement de l’antenne pour rechercher un maximum de réception dans des limites fixées.


Dans une configuration technique identique en radiocommunication, on cherche généralement à obtenir le maximum de rayonnement en émission sur la fréquence exploitée et à récupérer la plus forte amplitude possible du signal en réception. Pour cela les antennes utilisées ont une efficacité bien supérieure et des bandes passantes bien plus étroites que les antennes de mesure. Ainsi, leurs dimensions étant également beaucoup plus grandes, on peut considérer que l’énergie qu’elles rayonnent ou qu’elles absorbent est une somme d’énergies élémentaires mesurables de cette façon telle que définie en CEM.

Cette constatation revient à dire que, par principe, les rayonnements parasites des équipements électriques ou électroniques ne sont jamais mesurés en qualification CEM dans les conditions correspondant à la configuration réelle des équipements qu’ils pourraient perturber.

Pour transposer les résultats relevés à partir des qualifications de base en niveau de perturbation effective, il faut tenir compte de l’environnement des antennes qui peut, dans beaucoup de cas, rendre l’opération correspondante assez imprécise. Réciproquement et pour les mêmes raisons, une mesure de dégradation des performances en réception d’un système de radiocommunication ne peut prétendre déterminer facilement si la source de perturbation dépasse ou non les limites de rayonnement qui lui sont applicables.

A partir des équations de champs présentées dans la partie technique précédente et à l’aide des outils proposés, il est possible de transposer les résultats de mesures effectuées sur une installation réelle en résultats théoriques dans les conditions de mesures normalisées. Si cette transposition peut manquer de précision dans un environnement perturbé, les écarts ainsi exprimés par rapport aux limites peuvent aider à décider s’il est nécessaire ou pas d’effectuer deux mesures distinctes (une normalisée pour qualification d’une part et en configuration réelle d’autre part). En effet, si ces écarts sont suffisamment importants pour être supérieurs à l’erreur de mesure, leur signification a un sens. Dans le cas contraire où ils pourraient se confondre avec une erreur de mauvaise prise en compte de l’environnement, un doute peut subsister et inciter à effectuer des mesures dans les conditions normalisées.

A cette difficulté d’interprétation des résultats s’ajoute une différence importante de sensibilité de réception entre les systèmes de mesure de qualification et les installations de radiocommunication, pour les raisons suivantes :

  • Un récepteur de mesure précis a un facteur de bruit proche de 10 dB à 12 dB alors qu’un récepteur d’équipement radioamateur permet d’avoir un facteur de bruit, sans préamplificateur externe, de 5 à 7 dB. La différence est donc d’environ 5 dB
  • Une antenne de mesure large bande de dimension réduite aux environs du mètre est estimée avoir un rendement correspondant à un gain variant de -15 dBi à -30 dBi dans les bandes HF (en dessous de 30 MHz) et proche de 0 dBi en VHF au-dessus de 100 MHz
  • Les antennes filaires utilisées par les radioamateurs ont des gains de l’ordre de 2 dBi à 5 dBi et les directives des gains allant jusqu’à 7dBi ou 8 dBi dans les bandes HF ou jusqu’à 13 dBi ou 18 dBi dans les bandes VHF
  • Les différences de performances entre les antennes de mesure et les antennes couramment utilisées en radiocommunication montrent ainsi des écarts importants de gain variant de 17 dB dans le meilleur des cas à 30 dB dans des cas extrêmes parfaitement réalistes.
  • Le cumul des écarts estimés en réception et entre les antennes équivaut ainsi à une différence de sensibilité d’au moins 22 dB et pouvant atteindre 35 dB sinon plus.
  • Les mesures de qualification effectuées à de faibles hauteurs par rapport au niveau du sol font apparaître une différence importante avec les champs auxquels des antennes mieux dégagées au même endroit sont soumises. Des écarts de 5 dB à 10 dB peuvent être couramment constatés.

Pour obtenir des résultats de mesure fiables, le niveau mesuré doit être en valeur moyenne d’au moins 10 dB supérieur au bruit de fond de réception. En associant ce seuil de mesure aux bandes passantes de réception recommandées pour effectuer les mesures il est possible de définir celui en dessous duquel il ne sera plus possible de quantifier un rayonnement. Fixées à 9 kHz dans les bandes HF et à 120 kHz dans les bandes VHF, ces bandes passantes correspondent à des seuils d’environ -120 dBm en HF et d’environ -108 dBm en VHF. En HF, le champ électrique moyen correspondant à la fréquence de 29 MHz où le gain de l’antenne de mesure est le meilleur (-15 dBi) est ainsi d’environ 1,2 dBµV/m. A 145 MHz le meilleur cas équivalent (0 dBi) donne un seuil de champ mesurable de 12,5 dBµV/m.

Il n’est pas rare de trouver dans les tableaux de limites applicables des valeurs limitant sérieusement les distances auxquelles les mesures de qualification peuvent s’effectuer. Ainsi, par exemple, la norme NB30 précise à 29 MHz une limite de 27 dBµV/m à 3m de distance en valeur quasi-crête pouvant correspondre dans bien des cas à des moyennes de l’ordre de 17 dBµV/m. La marge au-dessus du seuil de mesure est ainsi d’environ 16 dB ce qui signifie qu’au-delà d’une distance de 19 mètres, les mesures de qualification à 29 MHz ne sont plus possibles. Un raisonnement identique à 145 MHz pour la limite de 40 dBµV/m à 3m de distance, également en mode quasi-crête pouvant correspondre à 30 dBµV/m en moyenne, situe l’écart à 17,5 dB au-dessus du seuil de mesure pour rendre toute mesure de qualification impossible au-delà de 22 mètres.

On peut comprendre ainsi que des désensibilisations notables de réception en trafic radioamateur à ces mêmes distances et au-delà peuvent ne pas être détectées par des mesures de qualification aux performances de sensibilité limitées.

Mesures pratiques réalisables :

A partir des équipements de radiocommunication courants dont les radioamateurs disposent, il est possible d’effectuer des mesures de perturbations provenant d’autres équipements électriques ou électroniques fonctionnant à proximité. Deux niveaux de quantification sont possibles suivant le degré de calibration auquel l’équipement utilisé a pu être soumis en préalable et suivant le matériel de mesure complémentaire disponible.

Le minimum d’instrumentation nécessaire en plus de l’équipement radio est un analyseur audio connecté sur la sortie BF du récepteur. Cet analyseur peut être soit un simple voltmètre BF, ayant une constante d’intégration suffisante pour indiquer des valeurs moyennes de tension, soit (de préférence) un analyseur de spectre audio implanté sur un PC équipé d’une carte son reliée à cette prise à travers une interface identique à celui qui est utilisé en communication numérique. Il existe de nombreux programmes d’analyse capables de mesurer non seulement le niveau BF dans la bande passante du récepteur mais également le rapport Signal/Bruit obtenu.

Les meilleures précisions de mesure étant obtenues à la sensibilité de réception maximale, l’objectif consiste à quantifier des variations de bruit audio à partir de signaux faibles. Pour cela il peut être nécessaire d’insérer entre l’antenne et le récepteur un atténuateur programmable.

A un degré plus élevé pour compléter les mesures de dégradation et attribuer des valeurs absolues aux résultats, il est nécessaire de disposer d’un générateur HF étalonné. A défaut, un émetteur de petite puissance connue associé à l’atténuateur précédent peut jouer ce rôle, à condition qu’il soit suffisamment blindé pour que son rayonnement de structure ne soit pas détectable en réception sur antenne. Les câbles reliant cet émetteur ou le générateur devront également être suffisamment blindés pour ne pas fausser les mesures par les rayonnements provenant de fuites indésirables.

La précision absolue de la mesure est, dans ce cas, celle du niveau de sortie du générateur ou de l’émetteur utilisé combinée avec celle des atténuateurs associés.

La mesure de base consiste à comparer le niveau moyen de bruit reçu par l’antenne à celui obtenu en la remplaçant par une charge fictive. On déterminera ainsi une dégradation de sensibilité de réception en dB par rapport à une réception calme. Cette dégradation peut être normale si elle provient de ce qui est habituellement capté par l’antenne à différentes heures de la journée, particulièrement sur les bandes HF, et en absence de perturbation. Elle peut être également anormale du fait d’une perturbation et la dégradation effective correspond alors à la différence entre les valeurs normales et les valeurs anormales. Cette mesure effectuée dans les deux conditions donne une idée relativement précise de l’impact de la perturbation (chiffrable en dB) sur les performances de réception.

Le complément idéal de mesure nécessite ensuite une calibration de réception sur un générateur non modulé et étalonné relié à la prise antenne. La correspondance entre les indications du S-mètre et les niveaux de sortie du générateur donnera une indication directe en dBm des niveaux reçus. Ces indications de S-mètre correspondant aux amplitudes quasi-crêtes des signaux reçus, le niveau de sortie constant du générateur assure l’équivalence avec l’amplitude moyenne délivrée. Des mesures de sensibilité à faible niveau, effectuées en dessous du seuil de décollage du S-mètre et exprimées en terme de Signal/Bruit, permettent ainsi de déterminer la valeur absolue du niveau de bruit plancher en réception sur charge fictive par rapport au niveau de puissance du signal délivré par le générateur. Pour cela, une mesure précise de bande passante BF est nécessaire afin de déterminer la référence énergétique du bruit d’agitation thermique à prendre en compte.

Les dégradations ainsi mesurées relativement à ce plancher de bruit peuvent alors être converties en valeur absolue de puissance reçue (dBm) et en unités de champ électriques ou magnétiques

Les explications pratiques sur la méthode applicable à partir de ce principe de mesure sont détaillées sur le document téléchargeable ici Mesures-de-bruit.pdf  (380 Ko). Deux tableurs de calcul, également téléchargeables ici, permettent permet d’effectuer toutes les transpositions nécessaires à partir des résultats obtenus. Le tableur le plus complet Mesure-champ.xls  (20 Ko) exploite directement les résultats des mesures effectuées à partir d’un récepteur qu’il a permis de calibrer. Le tableur simplifié Mes-champ-simpl.xls  (20 Ko) effectue les mêmes transpositions à partir d’un autre récepteur de mesure dont les performances, également connues, sont introduites manuellement.s qui seront plus particulièrement applicables à la CPL suivent une procédure d’adoption qui en autoriseront la publication dés que la traduction en sera disponible.

CEM – Documents – Outils :

Documents :

Les documents ci après sont directement téléchargeables à partir des liens présentés ici suivant différentes catégories.

Articles d’intérêt général :

Documents administratifs relatifs à la normalisation :

Documents d’information distribués auprès de divers organismes :

Document de déclaration de perturbation :

Outils :

Les feuilles de calcul suivantes permettent de comprendre sous forme de tableau les unités couramment utilisées en CEM en les reliant à celles employés par les utilisateurs d’équipements de radiocommunications.

Les 2 tableurs particuliers permettant d’estimer les champs électriques en valeur normalisées en vue de les comparaisons aux limites associées, à partir de résultats de mesure, sont les suivants :

  • Mesure simplifiée d’une perturbation et estimation du champ : Mes-champ-simpl.xls  (20 Ko)
  • Mesure calibrée d’une perturbation et estimation du champ : Mesure-champ.xls  (59 Ko) Les explications pratiques sur la méthode applicable à partir de ce principe de mesure sont détaillées sur le document téléchargeable ici Mesures-de-bruit.pdf (379 Ko)

Chacun de ces tableaux fait appel à des notions de gain d’antenne pour lesquelles des suggestions sont proposées à titre d’exemple en fonction de modèles commerciaux ou de réalisations personnelles les plus courants dans le document explicatif sur les mesures. (Voir Chapitre Mesures)

CEM – Santé – Décret du 3 mai 2002 :

Les limites physiques de rayonnement :

En terme de santé, les critères d’hygiène de l’environnement traitant les rayonnements non ionisants ont toujours été l’objet de suivi dans les milieux du travail et des espaces publics. L’avènement des techniques RADAR est très certainement à l’origine de l’élaboration des techniques de mesure et des limites associées, suite à de nombreux accidents survenus lors de l’exploitation et de la maintenance de ces systèmes.
Plus près de nous, et depuis 1985, les progrès scientifiques et le développement technologique associé se sont poursuivis à un rythme rapide, notamment sur les techniques de communication, jusque là réservés aux domaines professionnels et militaires, utilisant des procédés nouveaux, lasers, micro-ondes etc, déclenchant systématiquement des études épidémiologiques répertoriées et contrôlées par l’Organisation Mondiale de la Santé.

En 1999, l’explosion du marché de la téléphonie mobile a déclenché un débat qui a atteint un niveau passionnel et parfois déraisonnable sur les effets du rayonnement haute fréquence. Il devenait nécessaire, voir indispensable, d’élargir la communication jusque là destinée aux spécialistes vers un public demandeur de transparence sur ce sujet complexe.
Les niveaux limites de champ électromagnétique provenant de toutes les émissions radio sont fixés par un décret du 03.05.2002, qui transpose une recommandation du Conseil de l’Union européenne du 12 juillet 1999. Cette recommandation a été précédée par les travaux scientifiques de la Commission Internationale de Protection contre les Rayonnements non Ionisants (ICNIRP) rattachée à l’Organisation Mondiale de la Santé.
Si toutes les installations à venir doivent être conformes aux recommandations de ce décret, il en découle une exigence de mise en conformité des installations radioélectriques existantes.
Ainsi, même si nous sommes peu concernés par nos installations radioamateurs fonctionnant dans le cadre de la réglementation en vigueur, sécurisant en elle-même ces installations, il est de notre devoir de connaître la règle régissant les limites d’exposition, d’une part pour nous même et d’autre part vis à vis d’un éventuel public exposé intempestivement aux champs électromagnétiques que nous produisons par nos antennes en phase d’émission.
Le texte d’actualité que le radioamateur doit avoir lu se rapporte au Décret N° 2002-775 du 3 mai 2002 pris en application de l’article L32 du code des postes et télécommunication et relatif aux valeurs limites d’exposition du public aux champs électromagnétiques émis par les équipements utilisés dans les réseaux de télécommunication ou par les installations radioélectriques. Ce décret peut être consulté et téléchargé sur ce site (274,83 Ko).

Une autre notion de limite a été introduite particulièrement pour les portatifs GSM. Elle est basée sur un constat de lésion avérée et irréversible sur le corps humain. Elle est définie par un taux d’absorption dit « spécifique » (en anglais Specific Absorbtion Rate ou SAR) dont la limite est fixée au 20ème du seuil d’apparition de ces lésions avérées. Les mesures pour quantifier ce SAR sont extrêmement délicates et consistent a déduire des élévations locale de température, à partir de mesures de tension aux bornes de trois dipôles sur les axes x, y et z placés dans une tête artificielle remplie d’un liquide spécifique et soumise a un rayonnement en champ proche. Cette méthode n’est évidemment pas applicable par des radioamateurs mais les limites ainsi exprimées sont censées être cohérentes avec celles qui sont définies précédemment.

Les mesures de vérification :

S’agissant de vérifier l’ensemble de l’exposition électromagnétique du public en des endroits précis, les mesures doivent couvrir tout le spectre radioélectrique. Ainsi, les limites de champ électrique ou magnétique qui doivent s’appliquer à toute émission sur une fréquence donnée dépendent également de celles qui sont présentes sur d’autres fréquences. L’effet indésirable auquel on pourrait être soumis est en effet celui que provoque la somme de tous les champs existants à l’emplacement considéré (ex : station radioamateur a proximité d’un relais GSM)
Les mesures correspondantes doivent être effectuées par des laboratoires agréés respectant un protocole précis défini par l’ART. Ce protocole est accessible au public sur le site de l’ANFR.

Evaluation des limites

Le calcul des limites de rayonnement applicables aux émissions du service amateur doit tenir compte du pire cas correspondant à une simultanéité totale de transmission. L’opérateur qui cherchera à déterminer à quel régime il devra se soumettre, ne connaissant pas toujours dans quel environnement radioélectrique il se situe, devra prendre une marge sur le calcul préalable qu’il pourrait être amené à effectuer. S’il envisage plusieurs émissions simultanées il devra réduire les limites dans les proportions correspondantes (3 dB pour 2 émissions, 5 dB pour 3 etc…) et effectuer une analyse préliminaire de ce qu’il reçoit des émissions les plus proches.
Sauf cas particulier ayant déterminé la présence d’émetteurs de très grande puissance à proximité du lieu d’analyse, l’application d’une marge divisant par deux (6 dB) les limites applicables à ses émissions personnelles est généralement suffisante pour couvrir les cas de figures les plus courants.

Un outil simplifié d’aide au calcul des champs rayonnés est disponible ici. Il permet de définir les distances de sécurité applicables pour la limite normalisée et pour toute autre valeur paramétrable. Si la zone critique susceptible de poser un problème est à l’intérieur d’un cercle de protection dont le rayon correspond à cette distance de sécurité, il est nécessaire d’effectuer une analyse plus fine en 3 dimensions tenant compte des caractéristiques de rayonnement réelles des antennes et des corrections éventuellement applicables à des distances plus courtes que la longueur d’onde. Compte tenu des résultats obtenus en appliquant les puissances maximales autorisées sur l’outil simplifié, ces cas difficiles à simuler devraient être extrêmement rares.
D’autres outils d’aide à des simulations plus complètes ont été réalisés. A cet effet citons celui qu’ON4UN a développé pour les membres de l’UBA, qui tient compte des performances d’un grand nombre d’antennes utilisées dans le trafic amateur. Il peut être transmis sur demande à ceux qui souhaiteraient en disposer. Cet outil met en évidence les limites très contraignantes retenues en Belgique compte tenu des marges de précautions excessives qui y sont appliquées et les distances de sécurité que ce tableur préconise peuvent sembler exagérées. Même si ce n’est pas le cas en France, la méthode de calcul utilisée reste totalement applicable.

Tous ces calculs utilisant les mêmes équations de propagation en espace libre manquent de précision à des distances courtes pour lesquelles la théorie des champs proches serait plus appropriée. Le méthode de calcul correspondante étant délicate, on préfère appliquer des corrections au calcul en espace libre. La suggestion suivante, largement admise dans les mesures de qualification de produits en Europe à des fréquences inférieures à 30 MHz, peut raisonnablement s’appliquer à des expressions de champs en dB en fonction de la distance :

(E ou H) à distance annoncée = (E ou H)à distance de référence + n*20*Log(distance annoncée/distance de référence) avec n= 1 au-delà de 30m (distance de référence), n=0,8 de 10m à 30m et n=0,6 de 3m à 10m

Cette formule revient à dire qu’au-delà de 30m, les conditions de propagation en espace libre sont respectées et elle suggère des corrections en dessous. Le calcul effectué avec les outils préconisés étant basé sur des variations de champ en fonction de la distance pour n=1, la correction à appliquer en dB est de :

4*Log(d/30) entre 10m et 30m
et de
8*Log(d/10)-1,91 entre 3m et 10m (d=distance en m)

A titre d’exemple pratique, considérons le cas d’une émission de 350w PeP à 7 MHz en BLU compressée, sur une antenne dipôle (2,1 dBi) alimentée par une ligne ayant 0,7 dB de pertes. Si on cherche à déterminer le champ maximum à 12 mètres de distance, le calcul de base donne un champ moyen de 7,1 V/m soit 137 dBµV/m. La correction à appliquer sur le résultat calculé correspond à 4*Log( 12/30)= -1,6 dB qui détermine une valeur de champ de 135,4 dBµV/m soit 5,89 V/m correspondant à une valeur plus réaliste qu’avec la seule hypothèse d’espace libre. Ainsi, ce résultat correspond à 0,18 x la limite normalisée à 7 MHz (32,8 µV/m ou 150,3 dBµV/m) ce qui correspond à une marge de 14,9 dB bien supérieure aux 6 dB préconisés par précaution et il n’est pas nécessaire de s’inquiéter de cette configuration.
Au-dessus de 30 MHz et particulièrement à partir de la bande 2m, compte tenu des distances de sécurité résultant du calcul de base, les corrections ne sont pas nécessaires. Le choix des 30m pour distance de référence est sans doute exagéré au-dessus de 20 MHz mais les résultats obtenus sont tout à fait cohérents avec la plupart des vérifications effectuées. Il convient de souligner que la correction suggérée à partir de recommandations européennes diffère de celle que recommande le FCC aux Etats Unis, aboutissant à de grandes divergences sur les résultats. L’ARRL tente de faire corriger ce qu’il faut bien considérer comme une erreur de raisonnement.

Documents

Les documents cités dans ce chapitre sont accessibles directement sur ce site et peuvent être téléchargés ou consultés si nécessaire. Ils présentent la situation réglementaire en France et son impact sur les protections à prendre avec les cas d’installations de stations fixes les plus courants :

Les informations contenues dans ces documents n’ont qu’une valeur indicative. Les déclarations de conformité à la réglementation d’une installation radioamateur devant suivre une procédure établie avec l’administration compétente, ils ne pourront qu’être cités en référence sans pouvoir servir à garantir le respect absolu des limites de rayonnement exigées.

CEM – Eurocom :

Le groupe Eurocom est un groupe de travail de l’IARU Région 1 chargé d’établir des contacts auprès des fonctionnaires européens chargés des dossiers pouvant avoir un impact sur le service radioamateur. A ce titre il s’est largement impliqué dans les questions de CEM dont les directives devaient être mises à jour pour aboutir à une harmonisation dans tous les pays membres de la CE.

L’histoire de ce groupe et les premiers résultats obtenus sont résumés dans un document rédigé par ON4WF qui en est le président (90,18 Ko)

Diverses réunions d’information se sont tenues particulièrement au cours des conventions internationales de début d’été à Friedrichshafen. Une des activités importantes aujourd’hui concerne le suivi des questions CPL à partir de contacts réguliers avec le Directorat Entreprises et Industrie à Bruxelles.

CEM – Déclarez vos perturbations !

Face à une évolution explosive du parc de boîtiers électroniques et informatiques en tout genre la pollution du spectre radioélectrique ne cesse de s’amplifier et nous place en première ligne de l’armée des victimes. Tout le monde communique, visionne ou s’amuse en toute bonne foi sans se préoccuper des dégâts collatéraux de ce mode de vie. Notre vigilance n’a pas le droit de se relâcher.

Vous êtes confrontés à des perturbations radio-électriques vous empéchant de pratiquer le radioamateurisme ? Vous n’êtes certainement pas le seul, alors avant d’alerter nos autorités, essayez de comprendre ce qui se passe et dites le nous. Le REF a mis en place un groupe de travail récoltant toutes les informations sur les perturbations constatées et susceptible de vous aider.

Pour cela décrivez lui votre problème et peut être ressemblera-t-il à d’autres pour lesquels les solutions sont disponibles. Ne vous contentez pas de relever les indications de votre S-mètre et quand vous serez sur que le mal ne vient pas de chez vous, essayez déjà de le localiser dans votre quartier.

Peut être n’arriverez vous pas à remplir totalement la fiche de renseignements qu’il vous sera demandé de nous communiquer mais faites de votre mieux et nous finirons bien par nous comprendre.

Vous pouvez nous en parler ?

E-mail: cem@r-e-f.org
Téléphone: 02 47 41 88 73
Fax: 02 47 41 88 88