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Orientador DEEC:

Prof. Artur Andrade Moura

Alunos:

Daniel Teles / Pedro Moutinho

(ee00085) (ee00052)

Julho 2005

Projecto Final de Curso – 2004/2005 Avaliação dos Níveis de Exposição a Campos Electromagnéticos na FEUP

i

Agradecimentos

Os autores gostariam de agradecer a todas as pessoas que, de uma forma ou de outra,

contribuíram para o sucesso deste projecto. Uma palavra de apreço em particular é devida ao

Prof. Artur Andrade Moura, pela orientação científica do trabalho, e ao técnico do Laboratório

I221, Carlos Graf, pelo apoio prestado na fase inicial do projecto.

Os autores gostariam ainda de agradecer publicamente aos responsáveis do Salvador Caetano

(V.N. Gaia) por facultarem o acesso incondicional às suas instalações, permitindo assim avaliar

os níveis de exposição em zonas privilegiadas nas imediações do Monte da Virgem.


ii

Resumo e Palavras-Chave

Este projecto tem como objectivo principal a avaliação dos níveis de exposição a campos

electromagnéticos variáveis no tempo (particularmente aqueles originados em estações base do

GSM) a que a comunidade da FEUP está sujeita, embora também outros locais exteriores à

faculdade tenham sido considerados. Usando como equipamento de medição uma antena de três

eixos, um analisador de espectro e um software de controlo, em cada um dos locais os

procedimentos de medição especificados no regulamento da ANACOM foram seguidos e os

resultados obtidos comparados com os limites impostos pela legislação portuguesa vigente desde

o final de 2004.

No que respeita a medidas do tipo 2 (Varrimento da Faixa de Frequências), onde se pretende

determinar qual a fracção da densidade de potência total permitida na banda dos 80 MHz aos 2.5

GHz que é observada num dado local, o coeficiente de exposição global mais elevado foi

verificado no Edifício do Salvador Caetano (Monte da Virgem), com 12.66 o/oo (partes por mil),

seguido da zona frontal da FEUP com 10.92 o/oo. Nos locais interiores da FEUP (sala de aula,

corredor, biblioteca, etc.) a média do coeficiente da exposição global ronda as 0.3 o/oo. Em todos

os casos avaliados, tanto na FEUP como os resultantes de deslocações ao exterior (Monte da

Virgem e Condomínio Santa Catarina) os coeficientes de exposição globais estão muito abaixo

dos limites prescritos nas normas.

Quanto às medidas do tipo 3 (Investigação Detalhada), onde se pretende avaliar uma estação base

específica considerando para tal a situação de máximo tráfego, foi obtido no Parque dos

Professores da FEUP uma intensidade de campo extrapolado de 6.70 V/m, traduzindo-se este

valor numa relação entre o campo permitido e campo extrapolado de apenas 6.3 (39.7 vezes em

termos de densidade de potência). Embora dentro dos limites, este valor foi de longe o maior de

sempre medido pelo equipamento utilizado. No que respeita aos locais cobertos da FEUP, já atrás

mencionados, a relação entre o campo permitido e o campo extrapolado é tipicamente de algumas

centenas de vezes (dezenas ou centenas de milhar em termos de densidade de potência), estando

por isso significativamente abaixo dos limites.

Palavras-Chave: Radiação Electromagnética, Limites de Exposição, Sistemas Celulares, GSM


iii

Abstract and Keywords

This project’s main purpose is to evaluate exposure levels to time-varying electromagnetic fields

at FEUP (mainly those created by GSM base stations), although some other places outside

campus have also been considered. Using as measurement equipment a tri-axis probe, a spectrum

analyzer and the control software, in each place the standard measurement procedures specified

by ANACOM were strictly followed and the obtained results compared with the limits prescribed

by Portuguese law, which came out at the end of the year of 2004.

Concerning to Type 2 measurements (Variable Frequency Band Scan), where one wants to

determine which fraction of the total allowed power density in the band from 80 MHz to 2.5 GHz

is observed at some place, the highest global exposure coefficient was obtained at Edifício

Salvador Caetano (Monte da Virgem), with 12.66 o/oo (per thousand), followed by the FEUP’s

front-yard with 10.92 o/oo. At places inside FEUP (classroom, corridor, library, etc.), the average

global exposure coefficient is about 0.3 o/oo. In every evaluated place, either at FEUP campus or

outside it (Monte da Virgem and Condomínio Santa Catarina), the global exposure coefficients

are far below the limits prescribed in corresponding legislation.

Concerning to Type 3 measurements (Detailed Investigation), where one wants to evaluate a

specific base station, considering for the purpose a situation of maximum traffic, an extrapolated

field intensity of 6.70 V/m was obtained at Professor’s Vehicle Park. This value corresponds to a

ratio between allowed field intensity and extrapolated field intensity of 6.3 (or 39.7 times in terms

of power density). Even though it is within limits, this value was the highest ever measured by the

equipment. In the places inside FEUP, already described above, the ratio between allowed and

extrapolated field intensities is typically a few hundred times (dozens or hundreds of thousand

times in terms of power density). Therefore, they are clearly below limits.

Keywords: Electromagnetic Radiation, Exposure Limits, Cellular Systems, GSM


iv

Índice

Agradecimentos i

Resumo e Palavras-Chave ii

Abstract and Keywords iii

Índice iv Lista de Figuras vi Lista de Tabelas viii

1. Introdução 1 1.1 Estrutura do Relatório 4 2. Campos Electromagnéticos – Introdução Geral à Problemática 6

2.1 Conceitos Fundamentais 6 2.2 Sistemas de Comunicações Móveis 11

2.2.1 Sistemas Celulares 12 2.2.2 Radiação das Antenas de Estações Base 14

2.3 Medição das Radiações Electromagnéticas – O Projecto monIT 20 3. Campos Electromagnéticos e o Corpo Humano – Interacções 24

3.1 Mecanismos de Acoplamento 24 3.1.1 Mecanismos de Acoplamento Directos 25

3.2 Efeitos dos Campos Electromagnéticos na Saúde Humana 28 4. Limitação da Exposição a Campos Electromagnéticos 30

4.1 Tipos de Limitação da Exposição 30 4.2 Restrições Básicas e Níveis de Referência 31

4.2.1 Restrições Básicas 32 4.2.2 Níveis de Referência 33

4.3 Exposição a fontes com múltiplas frequências 34 5. Regulamento de Medição dos Campos Electromagnéticos 36

5.1 Método de Medição 37 5.2 Considerações Gerais 37 5.3 Apresentação Detalhada dos Casos de Medição 39

5.3.1 Caso 1 – Perspectiva Geral 40 5.3.2 Caso 2 – Varrimento da Faixa de Frequências 42 5.3.3 Caso 3 – Investigação Detalhada 44

5.4 Considerações Importantes sobre as Medições neste Trabalho 47 6. Equipamento de Medição 49

6.1 Descrição Geral do Equipamento 49 6.2 Calibração do Sistema 51 6.3 Software de Controlo RFEX 52

6.3.1 Criação de um Pacote de Medição 53 6.3.2 Execução do Pacote FSH3_TMN_UPLINK 58


v

7. Descrição dos Pacotes de Medição 64 7.1 Pacote All 65 7.2 Pacotes GSM 900 e GSM 1800 67 7.3 Pacote UMTS 67 7.4 Pacotes TV UHF e VHF III 69 7.5 Pacote FM 70

8. Resultados de Medição 71 8.1 Critérios Adoptados na Selecção dos Locais de Medição 71

8.1.1 Campus da FEUP e Locais Exteriores Envolventes da FEUP 71 8.1.2 Locais Exteriores Não Envolventes da FEUP 72

8.2 Considerações sobre a Apresentação dos Resultados 72 8.3 Resultados de Medição Obtidos na FEUP 74 8.4 Resultados de Medição Obtidos fora da FEUP 87 8.5 Análise de Resultados 95

9. Relatório de Medição 106 9.1 Objectivos e Condicionantes 106 9.2 Descrição do Local de Medição 106 9.3 Descrição dos Equipamentos de Medição 108 9.4 Incertezas de Medição 109 9.5 Registos dos Resultados 110 9.6 Conclusão 113

10. Conclusão 114 11. Bibliografia 121


vi

Lista de Figuras

2.1 Espectro electromagnético 7

2.2 Representação de uma onda electromagnética 8

2.3 Tipos de polarização de uma onda electromagnética 9

2.4 Tipos de polarização linear 10

2.5 Perturbações sofridas por uma onda electromagnética 11

2.6 Representação de um sistema celular genérico 12

2.7 Exemplo de uma estação base GSM 13

2.8 Configuração típica de alocação de frequências pelas células 13

2.9 Diagrama de radiação de uma antena omnidireccional 14

2.10 Diagrama de radiação de uma antena direccional 14

2.11 Radiação de uma antena omnidireccional 15

2.12 Radiação de uma antena direccional 15

2.13 Densidade de potência recebida em função da distância à antena 17

2.14 Lóbulo principal do diagrama de radiação 19

2.15 Equipamentos de Medição 21

2.16 Comparação do campo medido em 166 locais com o limite prescrito 22

3.1 Medição da SAR em laboratório 27

5.1 Pontos de medição para a realização de uma média espacial 39

5.2 Actividade típica de uma estação base GSM ao longo de um dia 45

6.1 Equipamento de Medição 49

6.2 Alguns factores de correcção para um dos eixos da antena (x) 52

6.3 Separador Spectrum Analyzer 54

6.4 Separador Data Acquisition 55

6.5 Separador Measurement Frequencies 56

6.6 Alguns canais ascendentes do GSM 900 57

6.7 Opções de Medição 58

6.8 Representação gráfica dos dados da tabela 6.3 61

7.1 Espectro de frequências na entrada principal da FEUP 66


vii

7.2 Espectro UMTS na entrada principal da FEUP 68

7.3 Portadora Vídeo UHF na zona do Monte da Virgem 69

7.4 Estação em 104.1 MHz na zona do Monte da Virgem 70

8.1 Local de Medição no Átrio da Biblioteca / Parque dos Alunos 74

8.2 Local de medição na Biblioteca 4º Piso 76

8.3 Local de medição na Sala B333 77

8.4 Local de Medição na Cantina da FEUP 78

8.5 Local de Medição no Corredor do Edifício B 79

8.6 Local de Medição na Entrada da FEUP 81

8.7 Local de Medição no Parque dos Professores da FEUP 82

8.8 Ponto de máximo absoluto em toda a área frontal da FEUP 84

8.9 Espectro do canal BCCH (946.8 MHz) no ponto de máximo absoluto 84

8.10 Local de Medição no Terraço do DEEC 86

8.11 Local de Medição no FCDEF 88

8.12 Local de Medição no INESC-Porto 89

8.13 Local de Medição no Monte da Virgem (ao nível do solo) 90

8.14 Local de Medição no Monte da Virgem (Terraço do Salvador Caetano) 92

8.15 Local de Medição no Condomínio de Santa Catarina (Porto) 93

8.16 Coeficientes de Exposição (medidas tipo 2) em Locais da FEUP 96

8.17 Coeficientes de Exposição (medidas tipo 2) em Locais Fora da FEUP 96

8.18 Relação entre as densidades de potência extrapolada e permitida (dentro da FEUP) 101

8.19 Relação entre as densidades de potência extrapolada e permitida (fora da FEUP) 101

9.1 Fotografia do Local de Medição 107


viii

Lista de Tabelas

2.1 Características das diversas regiões de radiação 16

2.2 Potências máximas radiadas 18

4.1 Restrições Básicas prescritas na gama 0-300 GHz 32

4.2 Níveis de referência prescritos na gama 0-300 GHz 33

4.3 Níveis de referência de alguns serviços 34

6.1 Média dos valores eficazes 59

6.2 Máximo dos valores eficazes 60

6.3 Média dos valores eficazes da intensidade do campo eléctrico por frequência 60

8.1 Medida do tipo 2 – Átrio da Biblioteca / Parque dos Alunos 75

8.2 Medida do tipo 3 – Átrio da Biblioteca / Parque dos Alunos 75

8.3 Medida do tipo 2 – Biblioteca 4º Piso 76

8.4 Medida do tipo 3 – Biblioteca 4º Piso 76

8.5 Medida do tipo 2 – Sala B333 77

8.6 Medida do tipo 3 – Sala B333 78

8.7 Medida do tipo 2 – Cantina da FEUP 79

8.8 Medida do tipo 3 – Cantina da FEUP 79

8.9 Medida do tipo 2 – Corredor Edifício B 80

8.10 Medida do tipo 3 – Corredor Edifício B 80

8.11 Medida do tipo 2 – Entrada da FEUP 81

8.12 Medida do tipo 3 – Entrada da FEUP 81

8.13 Medida do tipo 2 – Parque dos Professores da FEUP 82

8.14 Medida do tipo 3 – Parque dos Professores da FEUP 83

8.15 Medida do tipo 2 – Parque dos Professores da FEUP (OPTIMIZADO) 85

8.16 Medida do tipo 3 – Parque dos Professores da FEUP (OPTIMIZADO) 85

8.17 Medida do tipo 2 – Terraço do DEEC 87

8.18 Medida do tipo 3 – Terraço do DEEC 87

8.19 Medida do tipo 2 – Entrada do FCDEF 88

8.20 Medida do tipo 3 – Entrada do FCDEF 88


ix

8.21 Medida do tipo 2 – INESC-Porto 89

8.22 Medida do tipo 3 – INESC-Porto 90

8.23 Medida do tipo 2 – Monte da Virgem (ao nível do solo) 91

8.24 Medida do tipo 3 – Monte da Virgem (ao nível do solo) 91

8.25 Medida do tipo 2 – Monte da Virgem (Terraço do Salvador Caetano) 92

8.26 Medida do tipo 3 – Monte da Virgem (Terraço do Salvador Caetano) 92

8.27 Medida do tipo 2 – Condomínio Santa Catarina (Porto) – Escadas 2º Piso 93

8.28 Medida do tipo 3 – Condomínio Santa Catarina (Porto) – Escadas 2º Piso 94

8.29 Medida do tipo 2 – Condomínio Santa Catarina (Porto) – Interior da Habitação 94

8.30 Medida do tipo 3 – Condomínio Santa Catarina (Porto) – Interior da Habitação 94

8.31 Resumo dos resultados obtidos em medidas do tipo 2 95

8.32 Principal contribuição individual em cada local (coeficientes selectivos) 98

8.33 Resumo dos resultados obtidos em medidas do tipo 3 99

8.34 Relações em termos de densidades de potência extrapolada e medida 100

8.35 Valores médios das medidas do tipo 3 dentro e fora da FEUP 104

9.1 Descrição do local de medição 107

9.2 Características da antena de 3 eixos 108

9.3 Características do analisador de espectro 108

9.4 Cálculo de incertezas de medição 109

9.5 Afectação da componente de incerteza (campo eléctrico) 110

9.6 Afectação da componente de incerteza (coeficiente de exposição global) 111

9.7 Afectação da incerteza ao campo eléctrico medido 112

9.8 Relações de campo eléctrico nos casos mais favorável e mais desfavorável 112

9.9 Relações de densidade de potência nos casos mais favorável e mais desfavorável 112

10.1 Coeficientes de exposição global em locais da FEUP 115

10.2 Coeficientes de exposição global em locais fora da FEUP 116

10.3 Medidas tipo 3 dentro da FEUP 117

10.4 Medidas tipo 3 fora da FEUP 118


1

1. Introdução

Desde meados da última década tem-se assistido a um crescimento exponencial das

diversas tecnologias para transmissão de informação à distância. O impacto na sociedade

atinge actualmente proporções tão elevadas que é quase impensável conceber um mundo

onde esses meios não existissem. Na verdade, não só a nível profissional como a nível

pessoal, o uso de certos equipamentos de comunicação tornou-se numa realidade diária

crescente, que se prevê estar ainda longe de estagnar.

No entanto, no que respeita aos sistemas de comunicações móveis, do qual o GSM é um

exemplo paradigmático, todo este desenvolvimento explosivo levou a uma multiplicação

de estações base pelas cidades, de tal forma que hoje em dia, qualquer pessoa num dado

meio urbano conseguirá sem grande esforço encontrar um número muitas vezes

apreciável destes equipamentos da rede. Como consequência directa deste facto, tem-se

verificado recentemente uma certa inquietude e alarmismo na população em geral,

maioritariamente desconhecedora dos princípios básicos que regem um sistema de

comunicações móveis. Este receio tende a atingir muito especialmente pessoas residentes

nas proximidades imediatas de estações base. Infelizmente, a própria Comunicação

Social, como meio privilegiado para a transmissão de conhecimentos, tem por vezes

contribuído para o mau estar em geral através da divulgação de informações pouco

coerentes e sem nenhum cariz científico, sem se aperceber no impacto que tal terá no

cidadão comum, cuja reacção natural é interpretar como sendo uma verdade absoluta

aquilo que acabou de ler ou ouvir. Quantas vezes se ouve dizer nas televisões notícias

desconcertantes tais como que uma nova estação base foi instalada mesmo por cima de

um determinado edifício, cuja “radioactividade” afectará os seus habitantes… Assim, o

cidadão comum nunca entenderá que uma estação base gera campos electromagnéticos,

que nada têm que ver com radioactividade. Pior do que isso, não ficará ciente de um

pormenor tão simples e compreensível por todos que se resume ao facto de uma antena

de estação base radiar quase no plano horizontal (apenas uns graus para baixo deste),

fazendo com que na maioria dos casos o campo electromagnético que atinge o edifício


2

onde a antena está instalada seja extremamente baixo (densidades de potência milhares de

vezes abaixo do limite), estando por isso os seus habitantes perfeitamente seguros dentro

das suas casas.

Felizmente, talvez notando o acentuado número de informações erróneas veiculadas por

alguma Comunicação Social, nos últimos anos algumas entidades têm feito esforços

notáveis para passar à população em geral mensagens genericamente apelidadas de

“Comunicação do Risco”. Uma das mais importantes iniciativas partiu de uma parceria

do Instituto de Telecomunicações com o Instituto Superior Técnico. Além de um número

apreciável de documentos publicados, alguns destinados à população em geral e outros de

âmbito mais técnico, são ainda responsáveis por um grande projecto nacional

denominado “monIT” (ainda activo), apoiado pelos 3 operadores de comunicações

móveis em Portugal. O seu objectivo é avaliar os níveis de exposição à radiação

electromagnética de estações base espalhadas por todo o país, sendo os resultados obtidos

acessíveis a qualquer pessoa. Além destas identidades, também a Direcção Geral de

Saúde publicou, nos últimos dias do ano de 2004, uma circular informativa onde aborda

de forma global as principais questões relacionadas com a exposição a campos

electromagnéticos.

Neste projecto de final de curso pretende-se contribuir com um estudo avaliando o nível

de exposição a radiações electromagnéticas variáveis no tempo a que a comunidade que

diariamente frequenta a FEUP se encontra exposta. Este não será limitado a sistemas de

comunicações móveis, mas sim a todos os serviços activos na gama de frequências dos

80 MHz aos 2.5 GHz.

No que respeita a sistemas de comunicações móveis, tais como o GSM ou o UMTS,

existem dois tipos de exposição passíveis de serem estudadas:

• Proveniente de terminais móveis;

• Proveniente de estações base.


3

Acontece que a natureza destas exposições é em muitos aspectos antagónica, por

exemplo:

• As potências radiadas são muito diferentes (um terminal móvel emite no máximo

2 W, ao passo que uma estação base emite tipicamente algumas dezenas de watts,

podendo mesmo chegar às centenas em algumas circunstâncias);

• O terminal móvel está, em circunstâncias normais, muito mais próximo do corpo

do que a estação base;

• A exposição à radiação do terminal móvel é muito localizada (zona da cabeça),

muito diferente da exposição à radiação da estação base, que é recebida em todo o

corpo;

• Os modos de transmissão são diferentes (um terminal móvel activo emite no

máximo em um oitavo do tempo, mas uma estação base emite continuamente);

• Em última instância, pode-se dizer que a exposição à radiação de um terminal

móvel é voluntária, o que não sucede com a radiação de uma estação base.

Assim, como se pode imaginar, os regulamentos respeitantes a limites de exposição e a

procedimentos de medição são muito diferentes nos dois casos. Uma vez que, como já foi

referido anteriormente, a preocupação actual tende a concentrar-se nas estações base que

proliferam pelos topos dos edifícios, será este o tipo de exposição a ser estudada.

Havendo a oportunidade, pretende-se alargar a abrangência deste projecto, efectuando

algumas deslocações ao exterior da FEUP. Tal permitirá, por um lado, avaliar locais cuja

exposição a determinado serviço se julgue de antemão ser substancial (por exemplo,

difusão de televisão analógica no Monte da Virgem), e ainda procurar determinar em que

medida os níveis medidos na FEUP estão próximos dos determinados em locais

exteriores.


4

1.1 Estrutura do Relatório

Este relatório encontra-se estruturado de acordo com a sequência que se julga mais lógica

com vista a uma apreensão gradual das várias componentes com interesse para o trabalho.

Neste Capítulo 1, ”Introdução”, apresenta-se genericamente o trabalho que se pretende

realizar, bem como o seu enquadramento num determinado contexto.

No Capítulo 2, “Campos Electromagnéticos – Introdução Geral à Problemática”, são

apresentados todos os conceitos necessários à compreensão dos tópicos cruciais deste

trabalho, tais como os fundamentos da radiação electromagnética e os princípios básicos

de funcionamento dos sistemas de comunicações móveis actuais, nomeadamente no que

respeita à forma como as antenas que os constituem radiam.

No Capítulo 3, “Campos Electromagnéticos e o Corpo Humano – Interacções”,

apresentam-se as bases científicas que determinam a limitação da exposição a campos

electromagnéticos variáveis no tempo, realçando os mecanismos de acoplamento

directos, fundamentais para o presente trabalho.

No Capítulo 4, “Limitação da Exposição a Campos Electromagnéticos”, são apresentados

os pontos mais importantes das normas vigentes sobre a limitação à exposição da

população a campos electromagnéticos, tendo por base a legislação portuguesa em vigor

desde 2004.

No Capítulo 5, “Regulamento de Medição dos Campos Electromagnéticos”, abordam-se

os procedimentos de monitorização e medição da intensidade de campos

electromagnéticos originados em estações de radiocomunicações, de acordo com o

regulamento em vigor, focando sobretudo as medições em sistemas celulares.

No Capítulo 6, “Equipamento de Medição”, pretende-se apresentar o equipamento de

medição a ser usado no trabalho, salientando os seus aspectos essenciais. Um exemplo


5

prático da criação de um pacote de medição, desenvolvido pelos autores deste trabalho no

contexto de uma demonstração pública de medições, servirá de suporte à apresentação da

parte central do equipamento, isto é, o software de medição.

No Capítulo 7, “Descrição dos Pacotes de Medição”, são apresentados os pacotes de

software usados no âmbito das diversas medições, justificando-se os valores atribuídos

aos diversos parâmetros que os compõem.

No Capítulo 8, “Resultados de Medição”, apresentam-se e analisam-se todos os

resultados obtidos por medição dentro e fora dos limites da FEUP.

No Capítulo 9, ”Relatório de Medição”, um formato específico de apresentação de

resultados contido na norma é aplicado a um dado local medido, gerando assim um

relatório de medição oficial.

No Capítulo 10, “Conclusão”, faz-se uma síntese de todo o trabalho realizado,

confrontando-se os resultados obtidos com o conhecimento actual e propondo

desenvolvimentos futuros.


6

2. Campos Electromagnéticos – Introdução Geral à Problemática

Neste capítulo são inicialmente apresentados os conceitos e definições fundamentais no

que respeita à radiação electromagnética, necessários a uma compreensão efectiva do

problema em estudo. Faz-se depois uma breve incursão nos sistemas de comunicações

móveis actuais, focando sobretudo os aspectos relacionados com as antenas de

transmissão, nomeadamente a forma como estas radiam e a distribuição do campo

electromagnético na sua envolvente. O capítulo termina com algumas conclusões

importantes de estudos nacionais realizados com vista a determinar o efeito da

localização das antenas no grau de exposição das populações às radiações

electromagnéticas.

2.1 Conceitos Fundamentais

A radiação electromagnética é algo de natural no universo, tendo estado presente na Terra

em que vivemos desde o dia em que esta foi formada. A luz vísivel, por exemplo, será

muito provavelmente a expressão mais notória e comprovativa da sua existência. Por

outro lado, com a evolução tecnológica bastante acentuada nas últimas décadas, o

ambiente tornou-se exposto a múltiplas fontes de radiação artificiais criadas pelo

Homem, que vão desde antenas, terminais móveis, televisões, rádios, microondas, entre

uma infinidade de exemplos possíveis. Assim sendo, tanto a luz natural como a radiação

de um terminal móvel ou até de um forno de microondas, são formas possíveis de

radiação electromagnética, representando energia não guiada que se propaga pelo espaço

à velocidade da luz, definida em aproximadamente 300 000 km/s. Na figura 2.1 encontra-

se representado o espectro de frequências, explicitando as fontes típicas que podem ser

encontradas em determinadas gamas de frequências.

A propagação da energia electromagnética pelo espaço dá-se através de ondas

electromagnéticas, às quais se encontram associadas duas entidades vectoriais: o campo

eléctrico, E, e o campo magnético, H. O campo eléctrico, que se exprime em unidades de


7

volt por metro [V/m], resulta da força exercida sobre uma partícula carregada,

independentemente do seu movimento no espaço. Por outro lado, o campo magnético,

que se exprime em unidades de ampere por metro [A/m], resulta da força exercida sobre

uma partícula carregada, apenas quando esta se encontra em movimento. Uma outra

grandeza bastante importante é a densidade de potência, S, que se exprime em unidades

de watts por metro quadrado [W/m2], e cujo valor se obtém pelo produto entre a

intensidade dos campos eléctrico e magnético, avaliando assim a potência transportada

pela onda por unidade de área. Em termos vectoriais, os campos eléctrico e magnético e a

densidade de potência estão relacionados entre si pela expressão:

S = E x H [W/m2] (2.1)

O vector S obtido através de (2.1) é conhecido como o vector de Poynting instantâneo,

cuja direcção é simultaneamente perpendicular aos vectores campo eléctrico e campo

magnético.

Por vezes, em vez do campo magnético usa-se a densidade de fluxo magnético, B,

medido em Tesla [T]. Em materiais biológicos no espaço livre, estas grandezas são

intercambiáveis, verificando-se a equivalência 1 A/m = 4�10-7 T.

Figura 2.1 – Espectro electromagnético


8

Na figura 2.2 encontra-se representada uma onda electromagnética. Esta pode ser

convenientemente caracterizada usando quatro parâmetros:

• Frequência (ou comprimento de onda)

• Amplitude

• Direcção e velocidade de propagação

• Polarização

Figura 2.2 – Representação de uma onda electromagnética A frequência de uma onda electromagnética, f, medida em Hertz [Hz], representa o

número de ciclos da onda por segundo num dado ponto do espaço. Por outro lado, o

comprimento de onda, �, medido em metros [m], representa a distância entre dois

máximos consecutivos da onda. No espaço livre a relação entre estas grandezas obedece à

bem conhecida equação:

c = �f [m/s] (2.2)

, onde a constante c representa a velocidade da luz e vale aproximadamente 3x108 m/s.

A amplitude da onda electromagnética fornece uma medida da intensidade dos campos

eléctrico e magnético. Quando a distância à fonte que gera a radiação é suficientemente

grande (a definir com rigor posteriormente), o modelo de onda plana revela-se uma boa

aproximação à propagação do campo electromagnético. Este modelo de onda plana

assume que:


9

• As frentes de onda têm geometria plana;

• Os vectores campo eléctrico (E) e campo magnético (H) são perpendiculares

entre si;

• Os campos eléctrico (E) e magnético (H) estão em fase, verificando-se, portanto,

que o quociente E/H em qualquer ponto do espaço é constante, valendo em espaço

livre (e muito aproximadamente no ar):

3770 ==HE

Z [�] (impedância característica do meio) (2.3)

Nas circunstâncias acima enunciadas, o campo eléctrico e o campo magnético são

matematicamente interdependentes, bastando por isso medir um deles, obtendo-se

imediatamente o outro, usando a equação (2.3).

Além disso, também o valor da densidade de potência poderá ser determinado por

cálculos uma vez conhecido E (ou H), dado que:

22

377377

HE

EHS === [W/m2] (2.4)

Resta, finalmente, caracterizar a polarização da onda electromagnética. Este parâmetro

corresponde à figura descrita ao longo do tempo pela extremidade do vector campo

eléctrico num dado ponto do espaço, bem como ao sentido em que essa figura é traçada,

quando a onda electromagnética é observada segundo a sua direcção de propagação. A

figura 2.3 mostra diferentes tipos de polarizações.

Figura 2.3 – Tipos de polarização de uma onda electromagnética


10

No caso geral, a polarização é elíptica. Contudo, outros dois tipos que são casos

particulares desta têm bastante importância na prática, estando representados na Figura

2.3. São eles a polarização linear (usada, por exemplo, em difusão de TV), que ocorre

quando o esfasamento entre as componentes segundo x e y do campo eléctrico é múltiplo

de �, e a polarização circular (usada, por exemplo, em radiodifusão sonora FM), quando

ambas as componentes do campo eléctrico têm módulos iguais e o esfasamento entre elas

é um múltiplo ímpar de �/2. Ambas as polarizações podem ser subdivididas. Assim, a

polarização linear poderá ser vertical ou horizontal, determinada pela orientação espacial

do campo eléctrico, como indica a figura 2.4. Analogamente, a polarização circular

poderá ser esquerda ou direita, de acordo com o sentido de rotação do campo eléctrico.

Figura 2.4 – Tipos de polarização linear

Já foi referido anteriormente que uma onda electromagnética se propaga pelo espaço em

linha recta a uma velocidade próxima de velocidade da luz. Tal é inteiramente verdade

em espaço aberto, na ausência de quaisquer obstáculos. Na realidade existem no meio

diversos factores físicos, tais como edifícios, irregularidades no terreno, espelhos de

água, entre muitos outros, que alteram a amplitude e a polarização da onda

electromagnética, embora não alterem a sua frequência. Os principais fenómenos

responsáveis pela variação das características de uma onda electromagnética estão

representados na figura 2.5.


11

a) Reflexão b) Dispersão c) Difracção

Figura 2.5 – Perturbações sofridas por uma onda electromagnética

O fenómeno de reflexão (figura 2.5a) ocorre quando a onda electromagnética incide num

obstáculo cujo comprimento, d, é muito superior ao comprimento de onda do campo

electromagnético, �. Por outro lado, a dispersão (figura 2.5b) dá-se quando d e � são da

mesma ordem de grandeza. Finalmente, o fenómeno da difracção (figura 2.5c) ocorre

quando uma onda electromagnética incide em cumes de obstáculos.

2.2 Sistemas de Comunicações Móveis

Os sistemas de comunicações móveis celulares são, indiscutivelmente, um dos melhores

exemplos da penetração da Tecnologia na sociedade, cujo crescimento explosivo à escala

mundial teve início dos anos 90, não tendo ainda estagnado. Em Portugal, há

relativamente pouco tempo, mais um passo foi dado com vista à concentração de

tecnologias (Internet, e-mail, etc.) num único terminal móvel. Fala-se, claro está, no

UMTS, vulgarmente conhecido como 3ª Geração (3G). Contudo, o número crescente de

utilizadores, de operadores e de tecnologias tem levado ao aparecimento de novas

estações base (BTS1) e terminais móveis dia após dia, causando uma compreensível

inquietação na opinião pública, maioritariamente desconhecedora das particularidades de

um sistema celular. Um sistema de comunicações móveis genérico usando uma estrutura

celular é apresentado na figura 2.6.

1 Do inglês Base Transceiver Station


12

Figura 2.6 – Representação de um sistema celular genérico

2.2.1 Sistemas Celulares

Basicamente, num sistema de comunicações móveis como o representado na figura 2.6, a

área total coberta é dividida em células. Em cada uma destas células as comunicações são

asseguradas por uma estação base (ver figura 2.7), que, muito sucintamente, se pode

definir como um elemento de rede capaz de trocar informação com os terminais móveis

dos utilizadores (em ambos os sentidos, como mostra a figura 2.6). Além disso, funciona

como uma interface entre o utilizador e a parte central (core) da rede.

O paradigma que rege um sistema de comunicações celular como o GSM é relativamente

simples. Diz basicamente que a capacidade do sistema [nº de utilizadores por km2] será

tanto maior quanto mais perto (em termos de distância) uma dada frequência utilizada

numa célula puder voltar a ser usada numa outra (chama-se a isto reutilização de

frequências). A essa distância dá-se o nome de distância de reutilização de frequências. A

figura 2.8 mostra uma configuração típica onde são formados agrupamentos (clusters) de

sete células, repetindo-se este padrão ao longo da área geográfica coberta pelo sistema.


13

Figura 2.7 – Exemplo de uma estação base GSM

Figura 2.8 – Configuração típica de alocação de frequências pelas células

Dito isto, conclui-se que para aumentar a capacidade do sistema há que minimizar a

distância de reutilização de frequências, o que implica colocar as estações base a emitir o

mínimo possível de potência e aproximar as células que usem a mesma frequência tanto

quanto essa distância o permitir. Daí resulta que, na realidade, o facto de nas cidades as

estações base proliferarem por quase todos os grandes edifícios acaba por ser algo de

positivo do ponto de vista da exposição humana, uma vez que as potências emitidas por

estas estão, na maioria das vezes, minimizadas.


14

2.2.2 Radiação das Antenas de Estações Base

Nenhuma antena real emite radiação igualmente em todas as direcções do espaço. Na

prática todas elas possuem maior ou menor directividade, isto é, a propriedade de radiar

ondas electromagnéticas preferencialmente para certas direcções do espaço. À

representação, matemática ou gráfica, das propriedades espaciais de radiação de uma

antena dá-se nome de diagrama de radiação. Assim, num sistema de comunicações

móveis celular, dois tipos de antenas são geralmente usados: omnidireccionais e

direccionais. As antenas omnidireccionais radiam uniformemente em todas as direcções

de um dado plano (por exemplo, o plano horizontal), ao contrário das direccionais, que

radiam essencialmente num sector angular. Os diagramas de radiação típicos das antenas

omnidireccionais e direccionais encontram-se representados, respectivamente, nas figuras

2.9 e 2.10.

Figura 2.9 – Diagrama de radiação de uma antena omnidireccional no plano horizontal

Figura 2.10 – Diagrama de radiação de uma antena direccional


15

Nas figuras 2.11 e 2.12 encontram-se imagens a três dimensões, geradas por computador,

correspondentes aos diagramas de radiação apresentados nas figuras 2.9 e 2.10,

respectivamente. A intensidade da radiação nos vários pontos do espaço é

qualitativamente avaliada através das diferentes cores, desde vermelho (intensidade

máxima) a azul (intensidade mínima).

Figura 2.11 – Radiação de uma antena omnidireccional no plano horizontal

Figura 2.12 – Radiação de uma antena direccional

Uma das características bastante importante das antenas usadas em sistemas de

comunicações móveis é o facto de estas se encontrarem a radiar ligeiramente inclinadas

para o solo, conforme é possível visualizar na figura 2.12. Esta inclinação da direcção do


16

máximo da radiação, que na prática ronda os 4 a 5º, pode ser alcançada de forma

mecânica (inclinando a antena) mas também de forma eléctrica, usado métodos

adequados. Como se verá adiante, este facto terá implicações importantes nos níveis de

exposição a radiações em determinados pontos do espaço.

Além das propriedades espaciais da radiação de uma antena, um outro conceito

fundamental diz respeito às regiões do espaço circundante destas, tendo em conta o

campo electromagnético gerado. Estão definidas 3 regiões, a saber:

• Região Reactiva do Campo Próximo – O campo reactivo é predominante,

verificando-se relações bastante complexas entre as componentes eléctrica e

magnética do campo electromagnético;

• Região de Radiação do Campo Próximo (Região de Fresnel) – O campo radiado é

predominante, mas a orientação espacial do campo depende da distância à antena.

Esta região poderá não existir se a maior dimensão da antena (D) não for muito

maior do que o comprimento de onda (�);

• Região do Campo Distante (Região de Fraunhofer) – Nesta região, que ocorre

para distâncias maiores do que �+2D2/� (� 2D2/� quando D>>�, sendo D a maior

dimensão da antena), a orientação espacial do campo não depende da distância à

antena. Esta é a região de interesse do ponto de vista da radiação.

Na tabela 2.1 encontram-se caracterizadas cada uma destas regiões.

Tabela 2.1 – Características das diversas regiões de radiação


17

Como é mostrado na tabela, na região do campo distante verificam-se as condições de

perpendicularidade e fase das componentes do campo electromagnético, enunciadas pelo

modelo de onda plana, já anteriormente discutido Assim sendo, nesta região as equações

(2.3) e (2.4) são válidas. Fica assim respondida a questão deixada em aberto sobre qual a

distância mínima à fonte geradora (antena), para que o modelo de onda plana pudesse ser

assumido. A título de exemplo, para uma antena de uma estação base GSM900, cujo

comprimento (D) seja de 1 metro e assumindo uma frequência de 935 MHz (� � 32cm), o

campo distante terá lugar para distâncias superiores a cerca de 6 metros. Será, no entanto,

importante referir que mesmo na situação do campo próximo radiante (distâncias

superiores a � mas inferiores a 2D2/�), a aproximação do modelo de onda plana acaba por

ser razoável, uma vez que as condições de perpendicularidade e fase das componentes da

onda são aproximadamente cumpridas (ver tabela 2.1). Em suma, pode-se dizer que

apenas no caso do campo próximo reactivo (distâncias à antena inferiores a �) haverá a

necessidade absoluta de medir simultaneamente o campo eléctrico e o campo magnético,

uma vez que a relação entre eles nessas circunstâncias não obedece à equação (2.3).

Assumindo então que a condição de campo distante é cumprida (o que na prática

acontecerá sempre ao longo deste trabalho), verifica-se que a intensidade do campo

eléctrico é inversamente proporcional à distância à antena (1/d). Sabendo que a densidade

de potência varia com o quadrado do campo eléctrico, então imediatamente se conclui

que a densidade de potência varia com a distância à antena de forma proporcional a 1/d2,

conforme pretende mostrar a figura 2.13.

Figura 2.13 – Densidade de potência recebida em função da distância à antena


18

Para completar a caracterização dos principais factores que influenciam directamente a

exposição às radiações, resta referir a potência radiada pelas antenas das estações base.

Na tabela 2.2 encontram-se os valores máximos das potências radiadas por diversas

fontes de emissão.

Fonte Potência

Equipamento Terminal - Telemóvel até 2 watts

Estação GSM indoor – Interior de edifícios até 5 watts

Estação GSM exterior até 270 watts

Transmissor VHF Policia até 450 watts

Transmissor HF Bombeiros e Radioamadores entre 300 a 1000 watts

Radar tráfego aéreo 2000 a 10000 watts

Estação de Rádio FM 100000 watts

Estação transmissão TV 100000 a 750000 watts

Tabela 2.2 – Potências máximas radiadas

Como se pode ver na tabela, o valor máximo que uma estação base GSM pode

teoricamente emitir encontra-se várias ordens de grandeza abaixo do que sucede com

outras fontes importantes, tais como as antenas de transmissão de TV e rádio FM. Além

disso, estes valores representam os valores máximos absolutos e não valores típicos. Por

exemplo, dentro de uma cidade, mesmo na hora mais carregada, uma estação base GSM

típica emitirá apenas algumas dezenas de Watts, ficando normalmente muito longe dos

270W acima anunciados.

Conclui-se então que num dado ponto do espaço o nível da radiação proveniente de uma

estação base depende fundamentalmente de três factores:

• Potência radiada pela antena da estação base;

• Distância à antena;

• Directividade da antena.


19

Além destes, podem ser identificados imensos outros factores, cuja importância é,

geralmente, inferior, tais como condições atmosféricas, reflexões (variáveis no tempo

dada a constante mudança do cenário, por exemplo, devido à circulação de veículos),

entre outros.

Assim se conclui que o parâmetro “distância à antena”, talvez o mais intuitivo para a

maioria das pessoas, é manifestamente insuficiente por si só para se obter uma medida

qualitativa do grau de exposição. Na realidade, ao nível do solo, o ponto de máxima

exposição à radiação electromagnética ocorre para distâncias superiores a 50 metros,

podendo mesmo chegar aos 200 metros, consoante a altura do mastro de suporte e a

inclinação da direcção de máximo do diagrama de radiação (figura 2.14). Pelo contrário,

no local do solo mais próximo da antena (que é imediatamente por baixo desta), o nível

de sinal é geralmente bastante fraco.

50 a 200 metros

Figura 2.14 – Lóbulo principal do diagrama de radiação

Um caso de estudo

A propósito do tema das radiações emitidas pelas antenas de estações base, nas VII

Jornadas da Sociedade Portuguesa de Protecção contra Radiações, realizadas no ano

2000, um caso de estudo paradigmático [7] foi apresentado pelo Instituto de

Telecomunicações/Instituto Superior Técnico. Basicamente existiam dois edifícios, sendo

que no topo de um deles estava instalada uma estação base GSM, emitindo a antena 31.6

W. O objectivo era medir o sinal recebido dentro de cada um dos edifícios e comparar o

respectivo valor com as normas em vigor na altura. Não está aqui em discussão o valor


20

absoluto do sinal recebido em cada edifício, que se verificou em ambos os casos estar

muito abaixo dos limites permitidos, mas sim a comparação da potência do sinal recebido

em ambos. Acontece que dentro do edifício com as antenas instaladas no seu topo a

potência recebida foi de -31 dBm (0.8�W) e no edifício fronteiriço a potência foi medida

em -18 dBm (16�W), ou seja, um valor vinte vezes superior. Dado que a potência radiada

pela antena em questão apresenta um valor comum, bem como o facto da disposição

espacial e materiais constituintes dos ditos edifícios serem os habituais, os resultados

obtidos são passíveis de ser extrapolados para a generalidade das situações. É importante

notar que os valores determinados devem-se, essencialmente, a dois factores:

• O facto de a antena quase não radiar no plano vertical, faz com que o edifício

onde estas estão instaladas mal seja atingido, ao contrário do edifício fronteiriço,

que provavelmente será atingido pelo lóbulo de radiação principal (admitindo que

a antena radia na direcção do edifício fronteiriço, e que este não se encontra

demasiadamente afastado – a distância limite é cerca de 200/300 metros,

condições que efectivamente se verificam neste estudo);

• O facto de a radiação penetrar no edifício fronteiriço através da sua zona lateral,

que ao ser constituído por vidro simples, causa atenuações bastante baixas (na

ordem da unidade de decibel), isto ao invés das placas de betão no topo do

edifício onde as antenas estão instaladas (por onde a radiação penetrará) que

causam atenuações da ordem da dezena de decibéis, consoante a espessura da

placa.

2.3 Medição das Radiações Electromagnéticas – O Projecto monIT

O projecto monIT, desenvolvido por uma equipa do Instituto de Telecomunicações (IT)

do pólo de Lisboa, em parceria com o Instituto Superior Técnico (IST), surge como um

estudo nacional de grande dimensão, patrocinado pelos três operadores móveis existentes

em Portugal, cujo objectivo é proceder a medições de banda larga junto de estações base

de sistemas de comunicações móveis.


21

Este projecto contempla dois tipos de monitorização da actividade das estações base:

• Localizada no Tempo – A actividade da estação base á avaliada durante seis

minutos, usando para tal um equipamento portátil contendo uma sonda preparada

para a medição do campo eléctrico (figura 2.15a) numa extensa banda de

frequências (100 KHz a 3 GHz).

• Contínua – A actividade da estação base é monitorizada continuamente ao longo

de alguns meses utilizando equipamentos remotos (figura 2.15b) instalados em

locais específicos (sondas da banda larga para medição do campo eléctrico entre

500 KHz e 3 GHz), permitindo assim conhecer a variação da potência emitida, e,

consequentemente, da radiação electromagnética, ao longo de cada dia, bem como

a sua evolução ao longo dos meses avaliados.

Repare-se que valor do campo eléctrico obtido em ambos os casos de monitorização

acima descritos é o resultado da contribuição de todas as fontes existentes nas gamas de

frequências citadas, e não apenas devido ao GSM. Esta é a maior limitação do projecto

monIT que o nosso projecto de fim de curso pretende ultrapassar, pois ser-nos-á possível

discriminar a contribuição de cada frequência para o campo eléctrico total. Esta questão

será convenientemente aprofundada num capítulo posterior, quando os tipos de medição

previstos nas normas forem analisados.

a) Monitorização Localizada no Tempo b) Monitorização Contínua

Figura 2.15 – Equipamentos de Medição


22

Até ao presente momento, no projecto monIT foram efectuadas 261 monitorizações

localizadas no tempo e cerca de 30 monitorizações contínuas, tendo coberto todos os

distritos do país, exceptuando o nordeste transmontano. A figura 2.16 mostra as

estatísticas globais da monitorização localizada no tempo (os dados referem-se a apenas

166 dos 261 locais avaliados).

Figura 2.16 – Comparação do campo medido em 166 locais com o limite prescrito

Como se pode analisar na figura 2.16, em quase metade dos locais avaliados o nível de

exposição encontra-se entre 3.2 e 10 vezes abaixo do permitido. Convém, no entanto,

salientar que uma vez que o equipamento utilizado no monIT fornece somente o nível de

radiação global (não é selectivo às frequências), os valores globais da radiação medidos

foram comparados com o valor mais restritivo do campo eléctrico na banda em análise

(100 KHz a 3GHz), e que vale 28 V/m. Para desde já se ficar com uma noção das

implicações deste facto, basta pensar na seguinte situação: imagine-se que nas imediações

de uma estação base a grande percentagem de contribuição para o nível de radiação

global (digamos, 95%) na zona é devida ao tráfego GSM900 (o que é comum na prática).

Neste caso, o lógico seria comparar com o valor limite prescrito para a banda do

GSM900 (cerca de 42 V/m). Contudo, como o equipamento usado no monIT não permite

ao operador saber que a radiação medida tem origem quase exclusivamente na estação

base GSM, não haverá alternativa senão comparar com 28 V/m (o valor mais restritivo na


23

banda em que a medição foi efectuada), e que é o valor prescrito para frequências que

englobam, por exemplo, a radiodifusão FM, cuja contribuição para esse local poderá até

ser residual (o que também se costuma verificar bastantes vezes).

De qualquer das formas, quando não há conhecimento sobre a contribuição das diversas

frequências, a comparação com o nível mais restritivo funciona como um factor de

segurança acrescido (se o valor medido estiver a baixo do nível mais restrito de 28 V/m,

naturalmente estará também abaixo dos 42 V/m do GSM900, ou dos 61 V/m do UMTS).

Felizmente que dos 166 locais indicados na figura 2.16, todos, sem excepção, se

encontravam dentro dos limites.


24

3. Campos Electromagnéticos e o Corpo Humano – Interacções

Neste capítulo apresentam-se, de forma sucinta, as bases biológicas e científicas que

determinam a necessidade de limitar a exposição a campos electromagnéticos variáveis

no tempo. São considerados os mecanismos de acoplamento conhecidos entre os campos

electromagnéticos e o corpo humano, focando essencialmente os mecanismos de

acoplamento directos. O capítulo termina com alguns resultados importantes de diversos

estudos sobre o efeito da radiação electromagnética na saúde humana, que se revelaram

fundamentais para formar uma base biológica sobre a qual os valores de referência

adoptados nas normas estão suportados.

3.1 Mecanismos de Acoplamento

Os mecanismos de acoplamento entre a radiação electromagnética e qualquer ser vivo são

classificados genericamente em dois tipos: directos e indirectos.

Os mecanismos directos são aqueles que resultam de uma interacção directa entre os

campos electromagnéticos variáveis no tempo e um corpo a ele exposto, podendo ser

subdivididos em três tipos:

• Acoplamento a campos eléctricos de baixa frequência

• Acoplamento a campos magnéticos de baixa frequência

• Absorção de energia dos campos electromagnéticos

Os mecanismos indirectos, por sua vez, resultam da interacção com um objecto cujo

potencial a que se encontra difere daquele do corpo humano. Estes podem ser

subdivididos em dois tipos:


25

• Correntes de contacto, que resultam do contacto do corpo humano com um

objecto a um potencial diferente

• Acoplamento entre um campo electromagnético e dispositivos médicos

transportados por um indivíduo (não necessariamente implantados)

Uma vez que os mecanismos indirectos não se aplicam no âmbito deste trabalho, não

serão alvo de descrição detalhada.

3.1.1 Mecanismos de Acoplamento Directos

Acoplamento a campos de baixa frequência

São bem conhecidos os acoplamentos directos resultantes entre um corpo exposto a

campos eléctricos e/ou magnéticos de baixa frequência.

No primeiro caso (exposição a um campo eléctrico de baixa frequência), o campo

eléctrico variável no tempo induzirá no corpo um fluxo de corrente, resultante das cargas

eléctricas em movimento. A distribuição de corrente no corpo dependerá do tamanho e

forma deste, e ainda do seu posicionamento relativamente ao campo. Além disso, novos

dipolos eléctricos tendem a ser formados e os já existentes nos tecidos tendem a

reorientar-se. A magnitude relativa destes efeitos dependerá das propriedades eléctricas

do corpo, tais como a condutividade (responsável pelo maior ou menor fluxo de corrente)

e a permitividade (responsável pelos efeitos de polarização). Estes parâmetros eléctricos

variam consoante o tipo de tecido e a frequência aplicada.

No segundo caso (exposição a um campo magnético de baixa frequência), o campo

magnético variável no tempo resultará em campos eléctricos induzidos, e,

consequentemente, no fluxo de corrente eléctrica. As magnitudes do campo eléctrico

induzido e da densidade de corrente serão proporcionais à taxa de variação e magnitude

da densidade de fluxo magnético, à condutividade eléctrica dos tecidos e ainda ao raio do

circuito fechado por onde a corrente flui.


26

Os acoplamentos acima descritos ocorrem para frequências até 10 MHz, estando portanto

abaixo da frequência mínima mensurável neste projecto (80 MHz), pelo que os seus

efeitos serão inexistentes, ou pelo menos negligenciáveis quando comparados com o

mecanismo directo de absorção da energia de campos electromagnéticos, apresentado de

seguida.

Absorção de energia de campos electromagnéticos

A absorção de energia de campos electromagnéticos pelo corpo humano, traduzindo-se

na prática num aquecimento dos tecidos, toma valores significativos para frequências

superiores a apenas 100 KHz, cobrindo uma gama muito abrangente que se prolonga até

cerca de 300 GHz, fazendo assim deste tipo de acoplamento aquele que mais impacto

produz na saúde humana. Embora a distribuição corporal da energia absorvida não seja

de forma alguma uniforme, uma divisão em quatro grandes grupos de frequências, onde a

distribuição é mais ou menos idêntica, é actualmente aceite:

�

• Entre 100 KHz e 20 MHz, a absorção ocorre de forma significativa na zona do

pescoço e nas pernas, sendo que no tronco decai muito rapidamente com o

aumento da frequência;

• Entre 20MHz e 300MHz, uma absorção de energia relativamente elevada ocorre

por todo o corpo;

• Entre 300 MHz e alguns GHz (faixa de maior interesse neste trabalho), a absorção

é extremamente não uniforme, sendo significativa essencialmente a nível local;

• Acima dos 10GHz, uma vez que a profundidade de penetração da onda

electromagnética é muito curta, a absorção de energia ocorre essencialmente à

superfície do corpo;��

A medida de referência para a absorção de energia electromagnética (até 10GHz) é a

chamada Taxa de Absorção Específica (SAR2), que mede o ritmo a que a energia é

2 Do inglês Specific Absorption Rate


27

absorvida por unidade de massa de tecido biológico, e se expressa em watts por

quilograma (W/Kg). Pode ser obtida pela expressão:

ρσ 2

ESAR = [W/kg] (3.1)

, onde E representa o valor eficaz do campo eléctrico (V/m), � a condutividade eléctrica

do material (S/m) e � a densidade do tecido [kg/m3].

Como mostra a equação (3.1), a SAR é proporcional ao quadrado da intensidade do

campo eléctrico, e o seu valor máximo verifica-se quando o eixo longo do corpo humano

é paralelo ao vector campo eléctrico (assumindo situação de campo distante). No entanto,

em termos práticos, o valor da SAR pode apenas ser estimado computacionalmente ou

em ambiente laboratorial (fig. 3.1), uma vez que os seus parâmetros de cálculo na

expressão (3.1) dependem de múltiplos factores:

• Parametrizações do campo incidente (frequência, intensidade, polarização) e do

corpo (tamanho, geometria interna e externa, propriedades dieléctricas dos vários

tecidos)

• Distância fonte – corpo (campo próximo ou campo distante)

• Efeitos de reflexão em objectos próximos do corpo exposto ao campo e ainda

influência da terra

��

Figura 3.1 – Medição da SAR em laboratório


28

A título de exemplo, verifica-se que quando o corpo exposto tem a altura e envergadura

de um homem adulto típico a frequência de ressonância da absorção ronda os 70 MHz,

valor que será inferior para pessoas de grande estatura e superior para pessoas mais

baixas, como por exemplo crianças, onde a frequência de ressonância da absorção poderá

ser superior a 100 MHz. É assim desde já previsível que as prescrições das normas para o

valor limite do campo eléctrico nesta zona de frequências serão as mais restritivas de toda

a banda, uma vez que o corpo humano tem especial apetência para absorver energia nesta

gama de frequências.

Na situação de campo próximo, que é o que se verifica, por exemplo, entre um terminal

móvel e a cabeça do seu utilizador no decurso de uma chamada de voz, a medição da

SAR é ainda mais complexa do que no campo distante, uma vez que a relação simples

com o campo eléctrico deixa de se verificar. No caso da exposição à radiação da antena

do terminal móvel no campo próximo, o uso de métodos de cálculo numérico da SAR

tem demonstrado um aumento significativo desta essencialmente a nível local, fortemente

dependente da distância terminal móvel-corpo. Este aumento da SAR a nível local

traduz-se num aumento da temperatura dos tecidos na zona da cabeça e pescoço.

Embora esteja fora da gama de frequências de medição neste projecto, é importante

salientar que para frequências superiores a 10 GHz, a SAR deixa de ser uma grandeza

apropriada, dada a baixa penetração da radiação nos tecidos. Assim, nessa situação usa-se

a densidade de potência, S, medida em Watts por metro quadrado (W/m2).

3.2 Efeitos dos Campos Electromagnéticos na Saúde Humana

Por forma a avaliar em que medida a exposição directa a campos electromagnéticos

poderá ser nociva para a saúde humana, diversos estudos epidemiológicos têm sido

realizados tentando avaliar a existência de relações entre os campos variáveis no tempo e

a influência tanto a nível da reprodução humana, como a nível dos possíveis efeitos

cancerígenos. Além desses, estudos laboratoriais usando voluntários humanos, mas


29

sobretudo animais, têm sido realizados para descobrir os efeitos imediatos decorrentes da

radiação electromagnética.

No que respeita a efeitos na gama de frequências que inclui o intervalo de interesse neste

trabalho (80MHz a 2.5GHz), as consequências imediatas são, essencialmente, de natureza

térmica, como já foi visto anteriormente.

A evidência mostra que a exposição de humanos em descanso a uma SAR sobre todo o

corpo entre 1 a 4 W/Kg, durante um intervalo de 30 minutos, resulta num aumento da

temperatura corporal inferior a 1º C. Contudo, para valores da SAR excedendo 4 W/Kg, o

organismo poderá perder a sua capacidade natural de termoregulação, levando a um

aumento da temperatura do corpo por vezes superior a 2º C, podendo assim causar danos

em alguns tipos de tecidos. A partir deste conhecimento foram introduzidos factores de

segurança para a limitação da SAR, cujo menos restritivo é de dez vezes (0.4 W/Kg),

prescrito para limitação da exposição ocupacional (profissionais expostos), e o mais

restritivo cinquenta vezes (0.08 W/Kg), prescrito para exposição da população em geral.

Quanto a efeitos a nível cancerígeno ou reprodutivo, não se verificou qualquer evidência

clara do aumento do risco entre trabalhadores de diversas áreas cuja exposição a campos

electromagnéticos relativamente elevados é permanente. Estes resultados são consistentes

com os obtidos em laboratório a partir de experiências com animais. Contudo, esta é uma

área em aberto. Múltiplos estudos continuam a realizar-se por todo o mundo com vista a,

por um lado, replicar os resultados até agora obtidos (a replicação dos resultados é

importante para validar cientificamente as conclusões de um estudo), e por outro a tirar as

primeiras conclusões em áreas da saúde até agora mal exploradas.

�


30

4. Limitação da Exposição a Campos Electromagnéticos

Neste capítulo são apresentados os pontos mais importantes das normas em vigor sobre

a limitação da exposição da população a campos electromagnéticos, tendo por base a

legislação portuguesa, que em 2004 veio a adoptar os níveis de referência recomendados

pelo Conselho Europeu no ano de 1999.

Com base no conhecimento da forma como a radiação electromagnética interage com os

seres vivos e tendo em consideração os seus potenciais riscos para a saúde humana, o

Conselho Europeu elaborou em Junho de 1999 uma Recomendação relativa à limitação

da exposição da população aos campos electromagnéticos (1999/519/CE). Esta

Recomendação veio, finalmente, em Novembro de 2004, a ser transposta para a

legislação portuguesa, através da Portaria nº 1421/2004. Estes dois documentos tiveram

origem num outro de referência [1] elaborado pelo International Comission on Non-

Ionizing Radiation Protection (ICNIRP), organização científica cuja função é investigar

os potenciais malefícios das radiações não-ionizantes, bem como desenvolver directrizes

internacionais impondo limites à exposição aos campos electromagnéticos.

4.1 Tipos de Limitação da Exposição

O documento mais geral acerca da limitação da exposição às radiações, do ICNIRP,

define dois tipos de limitação da exposição, a saber:

• Exposição ocupacional, consistindo em adultos expostos sob condições

controladas, treinados de forma a reconhecerem o risco potencial da radiação

electromagnética e a tomarem as devidas precauções individuais.

• Exposição do público em geral, consistindo de indivíduos de todas as idades, com

diferentes estados de saúde, maioritariamente não tendo sequer noção da sua

exposição à radiação electromagnética, pelo que não é expectável que as devidas

precauções sejam tomadas por estes.


31

Dado que o público em geral comporta vários grupos de risco (crianças, idosos, doentes),

os limites serão naturalmente bastante mais restritivos nesse caso. Uma vez que a norma

portuguesa anteriormente mencionada contempla exclusivamente a exposição da

população em geral, e ainda pelo facto de neste projecto ser esse o grupo de interesse (as

medições serão feitas em locais públicos), será esse o tipo de exposição cujos limites

prescritos pela norma serão apresentados de seguida.

4.2 Restrições Básicas e Níveis de Referência

Entende-se como Restrições Básicas aquelas restrições baseadas directamente nos efeitos

que os campos eléctricos, magnéticos e electromagnéticos têm sobre a saúde, já

estabelecidos, e ainda em considerações biológicas. As grandezas usadas para especificar

este tipo de restrições, e que variam de acordo com a frequência do campo, são a

densidade de fluxo magnético (B), a densidade de corrente (J), a taxa de absorção

específica de energia (SAR) e a densidade de potência (S). Destas, apenas a densidade de

fluxo magnético e a densidade de potência podem ser medidas directamente.

Entende-se como Níveis de Referência os valores fornecidos para efeitos práticos de

avaliação da exposição, a fim de determinar se as restrições básicas são ultrapassadas.

Alguns níveis de referência são obtidos directamente a partir das restrições básicas,

através de medições ou técnicas computacionais, considerando sempre um acoplamento

máximo do campo com o indivíduo exposto, de forma a garantir máxima protecção.�Os

níveis de referência que não resultam directamente das restrições básicas

correspondentes, têm que ver essencialmente com a percepção e efeitos indirectos dos

campos electromagnéticos.�Consoante a frequência do campo, as grandezas usadas para

os níveis de referência são a intensidade do campo eléctrico (E), a intensidade do campo

magnético (H), a densidade do fluxo magnético (B), a densidade de potência (S) e a

corrente nos membros (IL).

Assim sendo, verifica-se que a observância de um dado nível de referência garante a

observância da restrição básica correspondente. Contudo, o facto de o valor medido


32

ultrapassar o nível de referência, não implica necessariamente que a restrição básica foi

ultrapassada. No entanto, nestas circunstâncias, há a necessidade de investigar se a

restrição básica é ou não cumprida.

4.2.1 Restrições Básicas

Na tabela 4.1 encontram-se representadas as restrições básicas prescritas para campos

eléctricos, magnéticos e electromagnéticos, numa gama de frequências entre 0 a 300GHz.

É importante salientar que os valores considerados estão afectados por um factor de

segurança de 50, ou seja, os valores prescritos são cinquenta vezes inferiores àqueles a

partir dos quais comprovadamente alguns efeitos sobre a saúde começam a surgir. Desta

forma, pretende-se abranger, de forma implícita, também os possíveis efeitos a longo

prazo da exposição à radiação.

Tabela 4.1 – Restrições Básicas prescritas na gama 0-300 GHz

Na gama de frequências de interesse para o presente estudo (entre 80 MHz e 2.5GHz),

onde os efeitos são essencialmente térmicos, as prescrições resumem-se à limitação da

SAR (média sobre o corpo e localizada), já convenientemente caracterizada no capítulo

anterior.


33

4.2.2 Níveis de Referência

Na tabela 4.2 são apresentados os níveis de referência (valores eficazes) correspondentes

às restrições básicas pertinentes. Chama-se a atenção para o facto de estes valores serem

válidos apenas em casos onde a exposição do corpo seja aproximadamente uniforme. Por

outras palavras, no caso de exposição extremamente localizada (tal como a exposição à

radiação de um terminal móvel durante uma chamada), não deverão ser usados os níveis

de referência mas sim avaliar-se directamente o cumprimento da restrição básica

localizada.

Tabela 4.2 – Níveis de referência prescritos na gama 0-300 GHz

É assim possível verificar a utilidade destes níveis de referência. Suponha-se, por

exemplo, que é desejado avaliar o nível de exposição à radiação emitida por uma estação

base GSM (é indiferente, para o caso, esta operar na banda dos 900 ou 1800MHz). A

restrição básica, para estas frequências, é o valor da SAR. Contudo, a avaliação directa

desta grandeza é extremamente complexa, conforme já explicado anteriormente.

Felizmente, no campo distante bastará proceder à medição da intensidade do campo

eléctrico (ou magnético), cuja medição é relativamente simples, e ainda obter o valor da

densidade de potência (facilmente relacionável com os campos eléctrico ou magnético

nesta região). A observância dos níveis de referência (E,H,S) será condição suficiente

para a observância da restrição básica pertinente (SAR).


34

Na tabela 4.3 apresentam-se os níveis de referência para alguns serviços típicos.

(�� )��*&��

+�� "��$,� '��

+�� *�!�"��-�$�� '��

.��/��$0� �'�

��

��

��

Tabela 4.3 – Níveis de referência de alguns serviços

Um facto importante a ter em conta é que as grandezas medidas com vista à comparação

com os níveis de referência deverão ser obtidas por média ao longo de um período de 6

(seis) minutos (válido para as frequências de interesse neste projecto).

4.3 Exposição a fontes com múltiplas frequências

Uma situação muito comum na prática é a existência de fontes que radiam campos

electromagnéticos de várias frequências, tal como, por exemplo, uma estação base GSM

(tipicamente entre 4 a 5 frequências atribuídas). Como tal, na avaliação da exposição

dever-se-á ter em conta a possibilidade de um somatório nos efeitos destas exposições.

Como já foi referido, os efeitos imediatos sobre a saúde dependem das frequências

consideradas, daí que os efeitos de estimulação eléctrica (até cerca de 10MHz) e de

estimulação térmica (entre 100 KHz e 300GHz) devam ser analisados separadamente,

resultando em duas restrições básicas. Aquela de interesse neste trabalho é a que reflecte

a estimulação térmica e consequente aquecimento dos tecidos, que a seguir se reproduz:

� �= >

+GHz

KHzi

GHz

GHzi L

i

L

i

SS

SARSAR10

100

300

10

(4.1)

, onde SARi e Si são, respectivamente, o valor da SAR e da densidade de potência obtidos

à frequência i correspondente e SARL e SL são, respectivamente, os valores limite da SAR

e densidade de potência prescritos na norma.


35

Esta restrição básica será observada caso se cumpram os dois requisitos seguintes para os

níveis de referência:

12

300

1 ,

21

100

≤��

�

�

��

�

�+�

�

��

��

>=

GHz

MHzi iL

iMHz

KHzi

i

EE

cE

(4.2)

12

300

150 ,

2150

100

≤��

�

�

��

�

�+��

�

��

��

>=

GHz

KHzj jL

jKHz

KHzj

j

H

H

d

H (4.3)

, onde Ei e Hj são, respectivamente, as intensidades medidas dos campos eléctrico e

magnético às frequências i e j, EL,i e HL,j são, respectivamente, os níveis de referência

prescritos para os campos eléctrico e magnético às frequências i e j e as constantes c e d

valem, respectivamente, 87/f ½ V/m e 0,73/f A/m.

A introdução da constante c em (4.2) advém do facto de entre os 100KHz e 1MHz (no

caso do campo eléctrico), não existir apenas o efeito térmico, verificando-se que também

a estimulação eléctrica toma um valor significativo. Uma vez que apenas os efeitos

térmicos são objecto de avaliação na expressão, é necessária a devida correcção nas

grandezas. O mesmo raciocínio se aplica à introdução da constante d na expressão do

campo magnético (4.3).

Ao valor obtido a partir dos somatórios de (4.2) ou, analogamente, a partir dos

somatórios de (4.3), chama-se coeficiente (ou quociente) de exposição. Basicamente este

coeficiente indica qual a fracção da potência total permitida que se observa num

determinado local. Assim sendo, um coeficiente superior a 1 significa que a potência total

medida numa dada banda é superior à potência total permitida nessa mesma banda. É

importante de notar em (4.2) que bastará numa única frequência do somatório o valor da

intensidade do campo eléctrico medido ser superior ao permitido pela norma a essa

mesma frequência para que a desigualdade não seja observada, e consequentemente a

norma não ser cumprida. A mesma conclusão é válida para (4.3).


36

5. Regulamento de Medição dos Campos Electromagnéticos

Neste capítulo são abordados os procedimentos de monitorização e medição da

intensidade de campos electromagnéticos originados em estações de radiocomunicações,

de acordo com o regulamento em vigor. Focam-se essencialmente os aspectos relevantes

para o presente trabalho, nomeadamente no que respeita à medição de sistemas

celulares, dos quais o GSM é um exemplo particular.

Para a avaliação da conformidade entre os valores dos campos electromagnéticos obtidos

por medidas e os níveis de referência apresentados no capítulo anterior, tornou-se

necessário uniformizar os procedimentos de monitorização e medição, de modo a garantir

a fiabilidade dos resultados obtidos. O Decreto-Lei nº 11/2003 de 18 de Janeiro veio

atribuir à Autoridade Nacional de Comunicações (ANACOM) a competência para

proceder à regulamentação correspondente. O documento resultante, intitulado

“Procedimentos de monitorização e medição dos níveis de intensidade dos campos

electromagnéticos com origem em estações de radiocomunicações”, teve como base a

Recomendação (02)04 do Comité das Comunicações Electrónicas (ECC), de nome

“Medição de radiação electromagnética não ionizante (9KHz-300GHz)”.

Na apresentação que se segue, excluem-se os procedimentos de medição em sistemas de

emissão por impulsos de curta duração, como é o caso dos sistemas de Radar, bem como

as medições em ambientes adversos, isto é, locais que apresentem valores de radiação

electromagnética excepcionalmente elevados, uma vez que ambos estão claramente fora

do âmbito deste trabalho. Além disso, não se analisará aqui em detalhe a descrição das

incertezas de medição a considerar nem os diversos formatos de relatório previstos na

norma, a serem gerados de acordo com o tipo de medição. Tal será abordado

posteriormente num capítulo próprio.


37

5.1 Método de Medição

O método de medição usado para avaliar a radiação electromagnética na faixa dos 9KHz

a 300GHz baseia-se em três casos cujo grau de complexidade e rigor aumentam

gradualmente. São eles:

• Caso 1 – Perspectiva Geral

• Caso 2 – Varrimento da Faixa de Frequências

• Caso 3 – Investigação Detalhada

O método de medição, independentemente do caso utilizado, não é aplicável em situações

de exposição bastante localizada, como é o caso da exposição a radiações geradas por

terminais móveis.

5.2 Considerações Gerais

Aqui serão realçados alguns tópicos importantes para o processo de medição, ou porque

são comuns aos três casos, ou porque ajudam a determinar qual o caso mais apropriado

numa dada situação.

Região de Medição

Neste trabalho todas as medições, independentemente do caso, serão realizadas na região

do campo distante, já amplamente analisado na secção 2.2.2. Nesta região são válidas as

equações já referidas na secção 2.1 (e que aqui se reproduzem novamente por uma

questão de comodidade), pelo que serão repetidamente aplicadas:

3770 ==HE

Z [�] (impedância característica do meio) (5.1)

22

377377

HE

EHS === [W/m2] (5.2)


38

Níveis de Decisão

Uma vez que num resultado de medição sempre existe incerteza associada, devido a

múltiplos factores, tais como a precisão do equipamento de medição, características do

meio ambiente e muitos outros, é estabelecido na recomendação original do ECC um

nível de decisão cujo valor a prescrever é da responsabilidade das entidades nacionais.

Em Portugal, o valor definido pela ANACOM foi de 17 dB. Quer-se com isto dizer que

se no processo de medição for encontrado um valor abaixo do nível de referência menor

que 17 dB (aprox. 50 vezes em termos de potência), não é possível imediatamente

concluir que a restrição básica correspondente a esse nível de referência é cumprida.

Como tal, nestas circunstâncias o regulamento exige que o caso seguinte seja aplicado

para uma investigação mais rigorosa e/ou realizada uma média espacial entre três pontos

de medição (definidos a seguir), dependendo do caso em que a situação se verificou.

Locais e Pontos de Medição

Como regra geral, deverão ser escolhidos para o processo de medição locais onde

previsivelmente os níveis de exposição a que as pessoas estão sujeitas sejam mais

elevados, de acordo com a configuração das antenas. Esses locais podem ser

determinados através de cálculos teóricos ou mesmo efectuando rápidas medições para

ter uma ideia dos níveis de exposição em diversos locais distintos.

Uma vez determinado o local mais apropriado, deverá ser realizada a medição para um

único ponto, situado 1,5 m acima do solo. Contudo, se estiverem a ser avaliados os casos

1 ou 3 e o nível de decisão acima mencionado for ultrapassado, deverá ser feita uma

média espacial de três pontos de medição, cujas alturas serão 1,1 m, 1,5 m e 1,7 m acima

do solo (ver figura 5.1). Considerando a medição do campo eléctrico, a média espacial

referida é obtida pela fórmula:


39

3

3

1

2

_

�== i

i

espacialmédia

EE [V/m] (5.3)

Figura 5.1 – Pontos de medição para a realização de uma média espacial

Precauções

Qualquer que seja o caso em avaliação, as seguintes regras deverão ser observadas

durante o processo de medição, de forma a maximizar a fiabilidade dos resultados:

• O(s) operador(es) deve(m) afastar-se alguns metros do equipamento de medição

(sonda ou antena);

• Os equipamentos de medição devem ser colocados sobre tripés não condutores, de

forma a garantir que o campo electromagnético não é perturbado.

5.3 Apresentação Detalhada dos Casos de Medição

�

Apresentam-se, de seguida, os aspectos mais importantes relativos aos casos 1, 2 e 3

previstos pelo regulamento, dando especial atenção aos pontos de interesse para o

presente trabalho.


40

5.3.1 Caso 1 – Perspectiva Geral

O método da perspectiva geral deverá ser aplicado quando apenas se pretende conhecer o

nível global da radiação electromagnética num determinado local, sendo aplicável apenas

em situações de campo distante.

Equipamento de Medição

Para as medições deste caso são usadas, tipicamente, sondas isotrópicas que medem o

valor eficaz da intensidade do campo num determinado local, obtendo assim o nível de

radiação global.

Uma vez que, por vezes, a gama de frequências a medir é tão extensa que não pode ser

abrangida por uma única sonda, podem ser usados n destes dispositivos,

preferencialmente de forma a que todos eles cubram bandas disjuntas de medição (sem

sobreposição). Nestas circunstâncias, o valor do campo global (considerando medição do

campo eléctrico) vem dado por:

�=

=n

iitotal EE

1

2 [V/m] (5.4)

, onde n representa o número de sondas utilizadas para cobrir toda a faixa de frequências

pretendida. Por (5.4) facilmente se conclui que no caso de haver sobreposição na faixa da

análise das sondas, o valor de Etotal será sobreavaliado, pois a fórmula apresentada não

prevê a correcção necessária.

Operações de Pós-Processamento

O valor obtido será válido se for superior à sensibilidade da sonda. Uma vez que a

medição cumpre a situação de campo distante, o valor da intensidade do campo


41

magnético e da densidade de potência podem ser calculados a partir do campo eléctrico

muito facilmente, de acordo com as expressões (5.1) e (5.2).

Dado que na maioria das vezes a gama de frequências medida é relativamente ampla é

natural que o valor eficaz do campo eléctrico obtido seja composto pela contribuição

individual de vários campos a diferentes frequências, correspondentes a diversos

serviços, ou seja:

�=

=n

iitotal EE

1

2 [V/m] (5.5)

, onde Etotal representa o valor eficaz obtido por medição e n as frequências na banda

considerada que contribuem para o valor da radiação global. Por (5.5) imediatamente se

pode concluir que se o valor Etotal medido estiver abaixo do nível de referência mais

restritivo na faixa de frequências em análise, então também as contribuições individuais

de cada frequência estarão abaixo desse valor.

Neste ponto é interessante verificar que este caso 1 foi aquele considerado no projecto

monIT, apresentado na secção 2.3. Relembra-se que nesse projecto foi utilizado como

equipamento de medição uma sonda capaz de medir a intensidade do campo eléctrico

numa banda de frequências entre 100 KHz e 300 GHz e em cada lugar o valor global da

intensidade obtido foi comparado com 28 V/m, que é o limite mais restritivo na banda de

frequências considerada. O procedimento adoptado no monIT está assim de acordo com o

especificado no regulamento para este caso de medição.

Resta referir que se a intensidade medida pelo equipamento exceder o nível de decisão

(isto é, se o valor medido estiver menos de 17 dB ou 50 vezes abaixo do nível de

referência), o caso 2 deverá ser aplicado. Exemplificando a afirmação acima, um valor

medido 20 dB abaixo do nível de referência estará de acordo com o caso 1. Contudo, um

valor medido 15 dB abaixo do nível de referência implicará a aplicação do caso 2.


42

5.3.2 Caso 2 – Varrimento da Faixa de Frequências

O caso do varrimento da faixa de frequências deverá ser aplicado quando se pretende

discriminar por frequência os níveis de radiação electromagnética, ou quando o caso 1

não seja aplicável. Este método só pode ser aplicado em situação de campo distante.

�


Para avaliar este caso 2, o equipamento é naturalmente mais complexo do que no caso

anterior, uma vez que se pretende agora conhecer os valores da intensidade do campo por

frequência. Tipicamente é usado um analisador de espectro, passível de ser controlado

por software. Este deve permitir a introdução de vários valores relacionados com factores

da antena, atenuação nos cabos, entre outros, de forma a minimizar os erros de medição.

É necessário assegurar que tanto a antena como os cabos estejam metrologicamente

caracterizados, devendo a entidade que realiza o estudo apresentar registos evidenciando

a calibração do equipamento.

Neste trabalho é usado um equipamento de medição que cumpre todas as condições

acima enunciadas. A antena disponível é uma de 3 eixos (Tri-Axis Probe), um dos

diversos tipos de antena que o regulamento aconselha.

Parametrização do Analisador de Espectro

Neste caso de medição tem importância especial a largura de banda dos filtros RF a

utilizar. Isto porque, como é sabido, o espectro radioeléctrico é composto por fontes das

mais diversas naturezas:

• Banda estreita/larga;

• Emissão analógica/digital;

• Emissão contínua/descontínua.


43

Como tal, é necessário chegar a um compromisso para a largura a usar nos filtros passa

banda. Usando analisadores de espectro, como acontece neste trabalho, são

recomendados os seguintes valores de acordo com a gama de frequências:

• De 9KHz a 30MHz � LB = 10KHz e varrimento entre 50 e 100ms;

• De 30MHz a 300MHz � LB = 100KHz e varrimento 100ms;

• De 300MHz a 3GHz � LB = 100KHz e varrimento entre 700ms e 1s.

Pós-Processamento

Uma vez que a medição é realizada no campo distante, a partir da intensidade medida do

campo eléctrico para cada frequência facilmente se pode obter o campo magnético e a

densidade de potência usando as expressões (5.1) e (5.2). O quociente de exposição total

poderá ser obtido com base nos valores medidos de campo eléctrico usando a expressão

já apresentada na secção 4.3, que novamente se reproduz:

12

300

1 ,

21

100

≤��

�

�

��

�

�+�

�

��

��

>=

GHz

MHzi iL

iMHz

KHzi

i

EE

cE

(5.6)

, onde Ei é a intensidade medida do campo eléctrico à frequências i, EL,i é o nível de

referência prescrito para o campo eléctrico à frequência i e a constante c vale 87/f ½ V/m.

Caso o nível de decisão seja atingido, o caso 3 terá de ser aplicado para uma investigação

mais rigorosa. O mesmo acontece no caso de (5.6) tomar um valor superior a 1, o que

significará uma de duas coisas que devem ser prontamente clarificadas:

• Pelo menos uma das fontes encontra-se a emitir acima do nível de referência

(situação ilegal);

• Todas as fontes estão abaixo do nível de referência (embora o quociente de

exposição esteja fora dos limites, a responsabilidade não poderá ser atribuída a

nenhuma fonte em particular, como tal a situação é legal).


44

5.3.3 Caso 3 – Investigação Detalhada

Este caso será aplicado quando os casos 1 e 2 não forem aplicáveis, sempre que seja

necessário medir no campo próximo, em situações de campos eléctricos ou magnéticos

muito elevados, e, o mais relevante para o presente trabalho, para a medição de alguns

serviços específicos, tal como o GSM.


No geral será semelhante ao usado no caso 2 descrito anteriormente, excepto se for

necessário medir serviços UWB (Banda Ultra Larga), o que não acontecerá neste

trabalho.

Procedimento de Medição

Uma vez que este caso 3 é o mais rigoroso e amplo, contemplando um elevado número

de serviços, vários procedimentos de medição são apresentados no regulamento. Aqui

interessa sobretudo analisar os métodos para sistemas celulares, que serão relevantes

neste trabalho, sobretudo o GSM.

Considerando o GSM, é bem sabido que em cada estação base existe um canal

permanente de controlo (BCCH)3 onde são difundidas informações para todos os

equipamentos móveis de um operador que se encontrem no interior da célula. Como tal,

de forma a cobrir toda a célula, esse canal é sempre emitido na máxima potência pela

estação base. Por outro lado, existem canais de tráfego (TCH)4, onde está implementado

o mecanismo de controlo de potência, de tal forma que estes apenas atingirão a potência

do canal de controlo no caso do terminal móvel se encontrar a receber o sinal nos limites

da célula.

3 Broadcast Control Channel 4 Traffic Channel


45

Assim sendo, a estação base pode ser vista como um conjunto de n emissores, onde um

deles (BCCH) emite uma potência constante igual ao máximo, e os restantes n-1 emitem

uma potência variável, podendo, nas circunstâncias especiais mencionadas acima, atingir

a potência máxima. A figura 5.2 mostra a actividade típica ao longo de um dia de uma

estação base GSM possuindo apenas três canais (um de controlo e dois de tráfego).

Figura 5.2 – Actividade típica de uma estação base GSM ao longo de um dia

Será então necessário extrapolar os resultados obtidos por medição para uma situação de

máximo tráfego. O procedimento base é o seguinte:

• O canal de controlo é inicialmente identificado, usando o analisador de espectro

(procedimento relativamente simples, dada que a sua potência, além de superior à

dos canais de tráfego, mantém-se aproximadamente constante ao longo do tempo);

• A frequência central do canal de controlo é seleccionada, usando uma resolução

nunca inferior à sua largura de banda (200 KHz);


46

• São efectuadas medições em três direcções ortogonais, de modo a obter as

componentes do campo eléctrico sobre os três eixos do espaço. O valor eficaz da

intensidade do campo eléctrico vem dado por:

222_ zyxControloCanal EEEE ++= [V/m] (5.7)

No âmbito deste trabalho, o analisador de espectro é controlado pelo software durante

uma medição (a comutação cíclica entre os 3 eixos ortogonais é feita automaticamente).

No final do procedimento de medição um relatório é gerado, apresentando, entre outras

coisas, o valor da intensidade do campo eléctrico medido para cada frequência. Assim

sendo, o canal de controlo pode ser identificado facilmente a partir dos dados do relatório

de medição, sendo este o procedimento adoptado neste trabalho.

Uma vez conhecido o campo eléctrico gerado pelo canal de controlo BCCH

(ECanal_Controlo), o número de emissores que a estação base possui deverá ser investigado

recorrendo ao analisador de espectro (embora na prática tal seja muitas vezes impossível,

por um lado devido aos mecanismos de saltos de frequências e controlo de potência, mas

sobretudo pelo facto de numa cidade a estação base a avaliar não ser, muito

provavelmente, a única instalada numa dada zona, fazendo com que seja visível no

analisador de espectro actividade em praticamente todas as frequências atribuídas ao

GSM, não se sabendo no entanto a que estação base pertencem). A forma encontrada para

colmatar esta dificuldade será explicada posteriormente. Admitindo neste ponto que o

número de emissores é conhecido (nemissores), então na situação de máxima actividade

(todos os canais de tráfego activos e a emitir no máximo) a densidade de potência obtida

(Smax) será a densidade de potência gerada pelo canal de controlo multiplicada pelo

número de emissores que a estação base possui (nemissores). Como a densidade de potência

cresce com o quadrado do campo eléctrico, obtém-se para Emax:

emissoresControloCanal nEE _max = [V/m] (5.8)


47

O valor obtido em (5.8) será usado para comparação com o nível de referência

correspondente, que na faixa do GSM toma um valor aproximadamente constante de 42

V/m (mais precisamente 42.04 V/m na frequência mais baixa dos canais descendentes,

935 MHz, e 42.60 V/m na frequência mais alta, 960 MHz).

5.4 Considerações Importantes sobre as Medições neste Trabalho

Como já se referiu anteriormente, o equipamento a usar permite discriminar a intensidade

do campo eléctrico gerado por frequência. Como tal, embora o caso 1 pudesse ser

aplicado (o campo global pode ser obtido através da raiz quadrada da soma dos

quadrados dos campos às diversas frequências), não existe qualquer proveito em fazer

este tipo de medição dado que o equipamento permite ir mais além. Assim, neste trabalho

pretende-se avaliar somente os casos de medição 2 e 3, que são de longe os mais

interessantes. Acontece que é muito fácil ser induzido em erro ao pensar numa primeira

análise que, por exemplo, a avaliação do GSM se resume ao caso 3, o que não é verdade.

Por isso pretende-se aqui clarificar esta situação para que dúvidas não restem ao longo do

trabalho.

A medição efectuada pelo equipamento é inerentemente do tipo/caso 2. Assim sendo,

imagine-se que se pretende medir na gama máxima permitida (80 MHz a 2.5 GHz). O

relatório de medição gerado pelo software indicará a intensidade do campo eléctrico, em

frequências na faixa acima indicada, com espaçamento de 1 MHz, por exemplo. No final,

apresentará o quociente de exposição, dado pela equação (5.6), que reflectirá a

percentagem observada da densidade de potência total permitida na banda. Nada impede

que se faça a mesma medição (tipo 2) agora para a banda ocupada pelos canais

descendentes do GSM (935 a 960 MHz). Neste caso, o relatório de medição apresentará a

intensidade do campo eléctrico das frequências na banda do GSM, espaçadas de 200

KHz, naturalmente. O quociente de exposição neste caso reflectirá qual a percentagem

observada da densidade de potência total permitida na gama 935 a 960 MHz. Ou seja,

uma medição do tipo 2 para o GSM avaliará a contribuição de todas as estações base

presentes na zona. Após esta medição do tipo 2, pode-se então obter a do tipo 3 para o


48

GSM, que implicará avaliar uma única estação base escolhida do grupo determinado na

medição do tipo 2. Regra geral, deseja-se avaliar a estação base mais próxima do local de

medição. Assim sendo, dos vários BCCH perfeitamente visíveis no relatório de medição

(um por cada estação base na zona, tendo potência constante e superior aos canais de

tráfego) é escolhido o BCCH com valor superior, que em princípio corresponderá à

estação base mais próxima. O procedimento de extrapolação para máximo tráfego

anteriormente descrito é então realizado e o valor comparado com o nível de referência.

Assim sendo, o tipo 3 pode ser visto como uma investigação mais detalhada do tipo 2 (de

um grupo de N estações base é escolhida uma única que se admite estar a contribuir de

forma superior às outras para o nível de radiação electromagnética na zona).


49

6. Equipamento de Medição

Neste capítulo apresenta-se o equipamento de medição utilizado no presente trabalho,

salientando os aspectos essenciais de cada um dos seus componentes. O capítulo termina

com um exemplo prático de como criar um pacote de software adaptado à medição de

um determinado serviço, que no caso será a monitorização e medição dos canais

ascendentes (sentido terminal móvel --> estação base) do GSM 900/1800 MHz, e

respectiva análise do relatório gerado após a medição.

6.1 Descrição Geral do Equipamento

O equipamento de medição utilizado neste projecto consiste, essencialmente, num

analisador de espectro convencional (figura 6.1a) e no sistema TS-EMF do fabricante

Rohde & Schwarz®, constituído por um sensor isotrópico de três eixos (figura 6.1b) e

pelo software de controlo RFEX5 (figura 6.1c), entre outros dispositivos periféricos.

a) Analisador de Espectro b) Antena de 3 eixos c) Software RFEX

Figura 6.1 – Equipamento de Medição

5 Radio Field Exposure


50

O sistema permite efectuar medições da intensidade do campo eléctrico numa extensa

banda de frequências, desde 30 MHz até aos 3 GHz, cobrindo assim grande parte dos

serviços principais, dos quais para este trabalho serão relevantes (por ordem decrescente

de importância):

• GSM 900/1800 MHz;

• UMTS;

• Televisão Analógica (VHF/UHF);

• FM.

Algumas das características mais importantes do sistema são:

• Isotropia da antena (capacidade de captar radiações provenientes de qualquer

direcção do espaço), conseguida através dos três eixos dispostos ortogonalmente

no seu interior, cada um deles medindo a respectiva componente do campo

eléctrico;

• Cálculo automático da intensidade do campo eléctrico a partir das suas

componentes sobre os três eixos;

• Elevada sensibilidade e ampla gama dinâmica (medição de campo eléctrico entre

1 mV/m e 100 V/m);

• Definição de diferentes pacotes de software com vista à medição de diferentes

serviços;

• Múltiplas opções de medida (desde medições quase instantâneas para uma visão

geral do nível de radiação electromagnética num dado local, até medições

contínuas ao longo de semanas ou meses para um acompanhamento da evolução

no tempo da intensidade de radiação numa dada localização);

• Medição de termo curto e de termo longo;

• Medição de valor eficaz e de valor de pico;

• Discriminação do campo eléctrico gerado por frequência;

• Comparação automática com os limites (níveis de referência);

• Uso interior e exterior.


51

6.2 Calibração do Sistema

De modo a obter resultados verosímeis torna-se imperativo que o sistema de medição se

encontre calibrado, nomeadamente no que respeita à antena de 3 eixos, ao analisador de

espectro e ao cabo de ligação entre os dois equipamentos anteriores.

Antena de 3 eixos

Como é de esperar o ganho da antena variará de acordo com a frequência do sinal

recebido. Por exemplo, imaginando que a antena é um simples dipolo e se pretende captar

sinais com comprimento de onda �, então este deve ser dimensionado com um

comprimento d de �/2, obtendo-se assim boas características (resistência de radiação, área

efectiva, etc.), como é bem conhecido da teoria das antenas. Mas se esse dipolo de

comprimento �/2, onde � é o comprimento de onda do sinal original para o qual este tinha

sido projectado, captar um sinal com uma frequência, por exemplo, 50 vezes menor (isto

é, um comprimento de onda 50 vezes maior), o tamanho do dipolo passará a ser

naturalmente �/100 (classificado como infinitesimal), cujas características são bem piores

(resistência de radiação e área efectiva baixíssimas, o que se traduzirá, para o mesmo

valor do campo incidente, numa diminuta capacidade para captar potência). Como tal,

será necessário compensar as diferenças no ganho às diversas frequências afectando os

resultados obtidos dos factores de correcção da antena (no caso acima mencionado seria

necessário aplicar factores maiores para frequências menores).

À data de realização deste trabalho a antena usada tinha sido calibrada recentemente

numa câmara anecóica (o que deverá acontecer pelo menos uma vez por ano), tendo sido

determinados nesse procedimento os factores individuais para cada um dos três eixos que

a compõem. O programa de software aplica automaticamente esses factores (figura 6.2),

apresentando no relatório de medição os valores já corrigidos para todas as frequências.


52

Figura 6.2 – Alguns factores de correcção para um dos eixos da antena (x)

Analisador de Espectro e Cabo de Ligação

Tal como a antena de três eixos, também o analisador de espectro foi recentemente

calibrado, garantindo assim uma precisão em termos de amplitude e frequência de acordo

com o estipulado no seu manual. Quanto ao cabo original, fornecido pelo fabricante,

possui cerca de dois metros e liga a antena ao analisador de espectro, sendo considerado

uma parte integrante da antena. Como tal, os factores de correcção da antena

anteriormente mencionados já reflectem a atenuação no cabo às diversas frequências.

6.3 Software de Controlo RFEX

O software de controlo é um componente central do equipamento, cuja acção se revela

fundamental essencialmente aquando de uma medição. É da responsabilidade deste:

• Controlar remotamente o analisador de espectro (via interface série RS232);

• Accionar ciclicamente o comutador electrónico dos três eixos da antena;

• Efectuar a medição de acordo com os parâmetros definidos no pacote usado;

• Gerar automaticamente o relatório de medição.


53

A característica mais importante do software RFEX é, sem dúvida, a possibilidade de ser

parametrizado de forma a adaptar-se à medição de um dado serviço. É assim possível

criar o que no software se designa por pacote de medição, que pode ser definido como

um conjunto de parâmetros de diversas ordens (frequência central, largura de banda,

tempo de varrimento, limiar de aceitação e muitos outros) que são optimizados de acordo

com o serviço que se pretende medir. Neste trabalho será bastante importante conhecer o

significado de cada um dos parâmetros, pelo que tentar-se-á apresentá-los de uma forma

integradora, isto é, no contexto da criação de um novo pacote de medição.

6.3.1 Criação de um Pacote de Medição

O pacote de medição que se pretende criar deverá monitorizar e medir a intensidade do

campo eléctrico dos canais ascendentes (uplink) do GSM 900/1800 atribuídos a um

operador de comunicações móveis a prestar serviço em Portugal, a TMN® 6. Como tal,

antes de mais há que consultar a licença correspondente para conhecer que frequências

ascendentes estão atribuídas a este operador. Por exemplo, considerando o GSM 900

estão atribuídos à TMN® os canais 80 a 119, cujas frequências (ascendentes) se

encontram entre 906.0 e 913.8 MHz, espaçadas de 200 KHz.

Uma vez dado o nome ao novo pacote (neste caso FSH3_TMN_uplink) aparecem vários

separadores, cada um deles contendo diversos parâmetros de medição a serem

preenchidos. Comece-se então com o separador Spectrum Analyzer (figura 6.3). Como é

bem sabido, no GSM cada canal ocupa uma largura de 200 KHz, sendo então esta a

frequência colocada no parâmetro Resolution Bandwidth (banda a ser considerada na

medição em cada uma das portadoras). Os parâmetros Reference Level e Trace Mode

servem, respectivamente, para indicar o nível máximo da escala mostrada pelo analisador

de espectro (91 dBµV) e para escolher o modo do traço (Clear Write significará que o

6 Nota: Não houve qualquer factor de preferência para a escolha deste operador. Na realidade, para a demonstração pública na disciplina de Radiação e Propagação, no âmbito da qual os pacotes foram criados, Optimus ®, TMN® e Vodafone ® foram igualmente considerados.


54

traço é livre, mostrando no visor em cada momento a intensidade medida a uma dada

frequência). O detector de valor eficaz (RMS detector) será utilizado sempre. Relembra-

se neste ponto que os limites (níveis de referência) prescritos pela norma dizem respeito a

valores eficazes.

Figura 6.3 – Separador Spectrum Analyzer

Analise-se agora o separador Data Acquisition (figura 6.4). No parâmetro Channels per

subpacket há que usar o número aconselhado no manual do software (150). Este

parâmetro bastante complexo tem que ver com o facto de no processo de medição o

software dividir o pacote criado em diversos sub-pacotes com bandas de frequências mais

curtas. O número 150 advém de um compromisso entre a banda coberta por cada sub-

pacote, da largura de banda a medir em cada canal e da resolução (em pixels) do

analisador de espectro.

Muito importante para este trabalho será o parâmetro Dwell Time (0 a 5000 ms).

Basicamente, o tempo a colocar neste parâmetro indicará o tempo em que o software

monitorizará cada sub-pacote. Um Dwell Time de 0 ms significará que o programa ao

avaliar uma dada frequência medirá o valor (quase) instantaneamente (isto será

interessante em sinais cuja amplitude da portadora seja constante, como por exemplo

num sinal modulado em FM). No pacote que se pretende criar agora, a situação é


55

exactamente ao contrário. Como se sabe, no GSM em cada frequência (portadora) é

utilizado TDMA, estando definidos 8 slots temporais a que correspondem, naturalmente,

8 canais físicos. Como tal, é fácil de perceber que o programa, ao avaliar uma dada

frequência do GSM, deverá monitorá-la durante um certo tempo, de forma a garantir que

todos 8 canais do TDMA são considerados (o valor do campo apresentado será o maior

valor (eficaz) detectado nesse intervalo). Assim sendo, no GSM o Dwell Time deverá ser

máximo (5000 ms). Repare-se que isto não significa que cada frequência seja avaliada

durante 5 s, mas sim que cada sub-pacote (composto por múltiplas frequências) será

avaliado durante esse tempo. O GSM é realmente um caso particular. Na realidade, para a

medição de outros serviços como UMTS, TV UHF/VHF, etc., 1000 ms será suficiente

para detectar o valor máximo.

Figura 6.4 – Separador Data Acquisition

Quanto ao parâmetro Cable, uma vez que é usado o cabo original e, como já foi referido,

este é parte integrante da antena, considera-se que possui 0 metros.

No que respeita ao parâmetro Extrapolation Factor, dado que o programa permite

efectuar a medição em toda a banda ocupada por cada canal do GSM (200 KHz), este

será colocado com 0 dB.


56

Importante para este trabalho é o parâmetro que se segue, Acceptance Threshold (Limiar

de Aceitação), que indica ao programa a partir de que valor a intensidade do campo

eléctrico deverá ser considerada (abaixo desse valor será considerado ruído, não só

externo mas também interno, gerado pelo próprio analisador de espectro).

Experimentalmente verifica-se que 69dB�V/m é um valor apropriado no que respeita ao

GSM.

Resta analisar o separador Measurement Frequencies (figura 6.5).

Figura 6.5 – Separador Measurement Frequencies

No GSM o padrão dos canais é perfeitamente conhecido, isto é, sabe-se a priori qual o

conjunto de frequências que se pretende medir. Como tal escolhe-se Known Channel

Pattern (a opção Sweep with Peak Search, como dá a entender, faria um varrimento

procurando os picos numa dada banda de frequências, sendo por isso útil apenas no caso

das frequências emitidas pela fonte não serem conhecidas).

Uma vez seleccionado que o padrão é conhecido, existem duas opções para a largura do

canal. Aquela mais lógica e que aqui se usa é considerar que a largura do canal é igual à

largura da banda de resolução cujo valor foi escolhido no separador Spectrum Analyzer


57

(figura 6.3), o que é inteiramente verdade no GSM (200 KHz). É fácil de imaginar que

em algumas situações esta opção poderá levar ao aparecimento de bandas de frequências

às quais não está atribuído nenhum canal, e como tal não são avaliadas (basta que o

espaçamento entre frequências seja superior à largura de banda de resolução). Por isso, a

outra opção considera que todas as frequências terão de pertencer a um canal e,

consequentemente, ser avaliadas. Para tal, limita-se a dividir a banda de frequências que

não tem canal atribuído em duas partes, que de seguida anexa aos dois canais adjacentes,

isto sem ter minimamente em consideração a que distância se encontram as frequências

centrais desses canais.

Após as escolhas mencionadas estarem assinaladas no software, só falta definir as

frequências onde se encontram as portadoras, recorrendo a Frequency List... (figura 6.5).

Usando a opção Channel Generator os canais, uma vez que são equidistantes, podem ser

gerados de forma automática (figura 6.6).

Figura 6.6 – Alguns canais ascendentes do GSM 900

A tarefa de criação do pacote está agora concluída. Dos múltiplos parâmetros que foram

analisados, nem todos têm a mesma importância. Aqueles realmente cruciais a definir

com todo o rigor são: frequências centrais dos canais (portadoras), largura de banda de

resolução (normalmente igual à largura do canal), nível de aceitação do sinal (acceptance

threshold) e tempo de varrimento (dwell time).


58

6.3.2 Execução do Pacote FSH3_TMN_UPLINK

Depois de na secção anterior o pacote para medição das frequências ascendentes do GSM

atribuídos à TMN® ter sido completamente parametrizado, pretende-se agora executá-lo

ao mesmo tempo que se efectua uma chamada com um terminal móvel desse operador.

Para isso far-se-á uma medida localizada no tempo com duração de 6 minutos (figura

6.7a), conforme a norma explicita. Deseja-se que o relatório de medição a ser gerado

automaticamente no final do procedimento compare os valores medidos com os

prescritos nas normas (curva do ICNIRP seleccionada, figura 6.7b)

a) Medição ao longo de 6 minutos b) Curva Limite ICNIRP

Figura 6.7 – Opções de Medição

A partir deste momento o software começará a avaliar as frequências pretendidas,

monitorizando ciclicamente cada uma delas tantas vezes quanto o tempo de medição o

permitir. O relatório de medição é então gerado, apresentando-se de seguida uma versão

resumida, onde se focam somente os aspectos essenciais.

Identificação da Medição

Printout for Measurement FSH3 TMN uplink On 04-04-2005

(Averaging over a range of minutes) Measurement from 16:10:00 until 16:16:00

(Loop Count: 9)


59

A informação mais importante contida no cabeçalho do relatório de medição é o número

de ciclos (loop count: 9). Este valor significa que a faixa de frequências a medir foi

varrida nove vezes ao longo dos seis minutos de medição, que é o mesmo que dizer que

cada frequência (portadora) foi avaliada nove vezes, tendo em cada uma destas sido

obtido o respectivo valor eficaz da intensidade do campo eléctrico.

Seguidamente são mostradas duas tabelas (6.1 e 6.2) que devem ser cuidadosamente

interpretadas, pois a nomenclatura usada não é a mais feliz. A tabela 6.1 (All Packets –

Average) é aquela que tem maior interesse neste trabalho, pois considera a média dos

nove valores eficazes obtidos para cada frequência. É de realçar o coeficiente de

exposição (em partes por milhar) que o software calcula com base nos valores medidos e

na curva do ICNIRP seleccionada. Assim sendo, o valor 571.5 o/oo mostrado em (6.1)

significa que a densidade de potência medida cobre cerca de 57 % da densidade de

potência permitida na banda das frequências ascendentes do GSM (no entanto convém

reparar que estas medidas foram efectuadas com a antena do terminal móvel muito

próximo da antena de três eixos, ou seja, na situação de campo próximo, pelo que este

coeficiente de exposição não é válido. De qualquer forma, a ideia neste ponto é

apresentar o relatório de medição, independentemente dos valores obtidos, até porque

este trabalho se centrará exclusivamente na avaliação de estações base, não de terminais

móveis).

All Packets - Average Packet o/oo - RMS o/oo - Square FSH3_TMN_uplink 755,9559 571,4693 Sum 755,9559 571,4693

Tabela 6.1 – Média dos valores eficazes

A tabela 6.2 (All Packets – Peak), ao contrário do que dá entender, não tem em conta

valores de pico, mas sim o valor máximo dos nove valores eficazes medidos a cada

frequência (onde está Peak, leia-se Max Value). Como facilmente se pode depreender, a


60

razão porque as medidas são efectuadas ao longo de seis minutos é para que cada

frequência possa ser avaliada múltiplas vezes. Desta forma o impacto de eventuais

perturbações que possam existir esporadicamente é minimizado pela média aritmética

realizada no final. Assim sendo, este valor máximo obtido para cada uma das frequências

considerado isoladamente como em (6.2) não tem utilidade perante a norma.

All Packets - Peak Packet o/oo - RMS o/oo - Square FSH3_TMN_uplink 1172,5941 1374,9770 Sum 1172,5941 1374,9770

Tabela 6.2 – Máximo dos valores eficazes

A segunda parte do relatório de medição discrimina a intensidade do campo eléctrico em

cada uma das frequências avaliadas. Novamente, numa primeira lista é mostrado o valor

eficaz em cada frequência tendo em conta a média dos nove valores eficazes obtidos. Na

segunda lista, apenas o máximo dos nove valores eficazes é mostrado para cada

frequência. Mostrar-se-á apenas um pequeno extracto da primeira lista de valores (tabela

6.3), que é aquela que na realidade interessa, conforme mencionado anteriormente.

Frequency Field Strength o/oo of Limit Power Density MHz V/m µW/cm²

… … … …

907,6 9,4297 227,5954 2,36E+01907,8 7,0672 170,5552 1,32E+01

908 9,3541 225,7209 2,32E+01908,2 14,1205 340,6999 5,29E+01908,4 8,5763 206,9065 1,95E+01908,6 5,7227 138,0471 8,69E+00908,8 6,4692 156,0375 1,11E+01

909 6,8881 166,1231 1,26E+01909,2 8,2661 199,335 1,81E+01909,4 6,335 152,7502 1,06E+01909,6 4,0077 96,6234 4,26E+00

… … … …

Tabela 6.3 – Média dos valores eficazes da intensidade do campo eléctrico por frequência


61

Um dos aspectos que este trabalho tem de relevante é que permite comprovar

experimentalmente aquilo que usualmente só se conhece pela literatura. A tabela (6.3) ou,

analogamente, a sua representação gráfica (figura 6.8) são ricas em informações

relacionadas com o funcionamento do sistema GSM.

Average Values: FSH3_TMN_uplink

0

100

200

300

400

906,2

906,6 90

790

7,490

7,890

8,290

8,6 909

909,4

909,8

910,2

910,6

911,2

911,8

912,4

f / MHz

Fiel

d S

tr. [

o/oo

]

Figura 6.8 – Representação gráfica dos dados da tabela 6.3

A chamada a partir do terminal móvel GSM foi efectuada propositadamente para um

número que de antemão se sabia que não iria atender, não chegando por esse motivo a ser

estabelecido um canal de tráfego entre os utilizadores. Além disso, na altura da

experiência não existiam outros utilizadores nas imediações mais próximas, estando

assim afastada a hipótese da monitorização do tráfego de terceiros (não só porque não

eram visíveis outros utilizadores nas redondezas, mas também por o próprio analisador de

espectro não indicar nesse momento tráfego ascendente). Dito isto, pode-se com alguma

confiança assumir que toda a actividade medida tem que ver com procedimentos de

sinalização. É interessante reparar nalguns pontos:

• O mecanismo de saltos em frequência está activo mesmo no canal de controlo

dedicado (SDCCH)7 utilizado para o estabelecimento da chamada (envio do

número, procedimentos de autenticação e encriptação, etc.), como a figura 6.8

demonstra.

7 Stand-alone Dedicated Control Channel


62

• O controlo de potência não existe no SDCCH, o que é um facto negativo. Sendo

mais explícito, quando um terminal GSM pretende estabelecer uma chamada,

inicialmente acede a um canal ascendente com acesso aleatório, de nome RACH8,

para pedir à rede o canal de sinalização SDCCH referido. Como o terminal móvel

não faz ideia da distância à estação base, transmite no canal RACH com a máxima

potência (usualmente 2 W). Acontece que mesmo depois da estação base atribuir o

SDCCH pedido pelo terminal móvel, continua a não haver controlo de potência. Por

outras palavras, durante os (vários) segundos em que o terminal móvel efectua a

ligação (sinal de chamar incluído), este está de facto a transmitir na máxima

potência, o que não é de todo positivo do ponto de vista da exposição à radiação.

Numa outra experiência realizada posteriormente, pode-se comprovar que quando o

utilizador chamado finalmente atendia (canal de tráfego estabelecido), aí sim os

picos no analisador de espectro diminuíam bastante de amplitude, comprovando o

funcionamento do controlo de potência durante a conversação;

• Os valores de intensidade do campo eléctrico atingidos durante o estabelecimento

de uma chamada são realmente elevados (repare-se nos 14.1 V/m à frequência de

908.2 MHz, relembrando que este valor é obtido por média, estando por isso o

utilizador exposto a campos desta grandeza ao longo de todo o tempo de

estabelecimento da chamada). Só para se ficar desde já com uma noção do impacto

deste valor, verifica-se que na esmagadora maioria das estações base avaliadas

neste trabalho as intensidades de campo eléctrico medidas estão abaixo de 1 V/m.

Assim sendo, dada toda a incerteza existente sobre a influência dos campos

electromagnéticos na saúde humana, uma medida profilática será evitar ter o terminal

móvel encostado ao ouvido durante a fase de estabelecimento da chamada. Uma vez

estabelecido um canal de tráfego, assumindo que a estação base está próxima do

utilizador (quase sempre verdade em ambiente urbano), esta encarregar-se-á quase de

imediato de enviar no canal SACCH9 um comando para o terminal móvel baixar

drasticamente o nível de potência emitida. Além disso, quando o canal de tráfego está

8 Random Access Channel 9 Slow Associated Control Channel


63

estabelecido, um outro mecanismo de nome DTX (Discontinuous Transmission), suprime

a transmissão do terminal móvel durante os períodos de silêncio (os dados mostram que

um utilizador, durante uma chamada de voz, permanece em silêncio mais de 60 % do

tempo). Assim, a actuação conjunta dos vários mecanismos de controlo de potência

garantem que, na maioria das vezes, o nível de exposição durante a conversação é

bastante minimizado.


64

7. Descrição dos Pacotes de Medição

Neste capítulo são apresentados os pacotes de medição utilizados no âmbito deste

trabalho, procurando essencialmente explicar os valores atribuídos aos principais

parâmetros que os compõem.

Para a realização deste trabalho, os seguintes pacotes de medição foram utilizados:

• All (medição em toda a banda permitida pelo software – 80 MHz a 2.5 GHz);

• GSM 900 e GSM 1800;

• UMTS;

• TV UHF e TV VHF III;

• FM;

Dos pacotes acima mencionados, apenas dois (All e GSM 900) foram utilizados em todos

os locais medidos. O primeiro (All) porque permite, por um lado, discriminar à partida os

serviços que eventualmente tenham maior importância numa dada zona, merecendo por

isso ser medidos posteriormente. Por outro lado, permite obter o coeficiente de exposição

global, isto é, a percentagem da densidade de potência permitida na gama dos 80 MHz a

2.5 GHz que é observada nesse local. O segundo (GSM 900) porque este é um serviço

cuja contribuição em termos de campo eléctrico gerado (ou potência) é claramente

dominante (figura 7.1) na grande maioria dos locais medidos.

Outros pacotes foram usados esporadicamente, de acordo com os resultados obtidos pelo

pacote All, como já foi mencionado. Verifica-se que o GSM 1800 e o UMTS têm

importância em alguns locais (este último é relevante na FEUP, por exemplo), mas

existem outras localizações em que simplesmente são inexistentes. Os pacotes de

televisão e rádio FM foram utilizados exclusivamente nas imediações do Monte da

Virgem, onde estes serviços são bastante importantes.


65

Analise-se então agora os parâmetros de maior importância em cada um destes pacotes.

7.1 Pacote All

Este pacote permite avaliar todos os serviços entre 80 MHz e 2.5 GHz. Nesta gama de

frequências tão abrangente encontram-se serviços de todos os tipos: analógicos e digitais,

contínuos e descontínuos, apresentando canais com as mais diversas larguras de banda,

sendo por isso algo complicado decidir onde colocar as frequências centrais a medir.

Mas, como foi dito, este pacote é usado para identificar os serviços principais num dado

local, não os diversos canais que os compõem. Por exemplo, interessará certamente saber

se o serviço de radiodifusão FM contribui bastante num dado local, sem contudo

interessar conhecer qual a estação de rádio que mais contribui (isto porque se for

verificado que o FM no global contribui muito, o pacote específico para FM será então

usado, aí sim com o intuito de discriminar as diversas estações). Assim sendo, dado que o

software permite medir canais com uma largura máxima de 1 MHz, as frequências

centrais foram colocadas entre 80 MHz e 2.5 GHz com esse mesmo espaçamento

(1MHz). No exemplo anterior, isto significa que cada 5 estações de FM (200 KHz cada)

serão aglomeradas numa única banda de 1 MHz (assumindo que as frequências reais dos

canais FM encaixam exactamente na banda de medição assumida). Note-se que até será

mais fácil identificar graficamente a contribuição do FM (as potências de 5 estações

aparecerão adicionadas na banda considerada). Quanto ao coeficiente de exposição, este

não se altera (o que interessa é que toda a potência na banda 80 MHz a 2.5 GHz seja

medida, independentemente do número de sub-bandas em que a gama se divide).


66

Figura 7.1 – Espectro de frequências na entrada principal da FEUP (note-se a dominância

do GSM 900)

Uma outra questão fundamental relacionada com o pacote All diz respeito ao limiar de

aceitação (acceptance threshold). Acontece que experimentalmente se verifica que a

amplitude (ou potência) ruído não é constante ao longo da gama de frequências que se

pretende medir. Na realidade este toma valores relativamente elevados às frequências

mais baixas (80MHz), decrescendo depois de forma aproximadamente linear até à zona

dos 1900 MHz, onde começa novamente a aumentar a amplitude até atingir os 2.5 GHz

(a implicação deste comportamento da curva do ruído é que é possível um sinal UMTS

(2.14 GHz) ter uma amplitude várias vezes inferior a uma componente de ruído

localizada nos 80 MHz). Infelizmente, uma das limitações deste software é não permitir

definir vários limiares para diferentes gamas de frequências dentro de um determinado

pacote. Assim sendo, não resta alternativa senão colocar o limiar de aceitação tão baixo

quanto possível de forma a não perder componentes de sinal (mesmo sabendo que isto

acarretará a aceitação de componentes de ruído localizadas noutras zonas de frequências).

O valor adoptado foi de 80 dBµV/m (10 mV/m), que se verifica experimentalmente ser o

ideal. Regra geral, o ruído total medido será desprezável desde que a zona avaliada tenha

importantes componentes de sinal útil (neste caso, a contribuição típica do ruído para o

coeficiente da exposição ronda as duas partes por mil, ou seja, 0.2%).


67

7.2 Pacotes GSM 900 e GSM 1800

Nos pacotes GSM 900 e GSM 1800 aplica-se tudo o que foi referido no capítulo anterior

aquando da criação de um pacote para monitorização das frequências atribuídas aos

canais ascendentes do GSM atribuídos à TMN®. A diferença é que agora pretende-se

monitorizar as frequências descendentes (downlink) do GSM atribuídas a todos os

operadores nacionais (relembra-se que o GSM usa FDD10 como modo de transmissão

duplex, isto é, a banda total encontra-se dividida em duas sub-bandas, uma para

comunicação ascendente (terminal móvel � estação base) e outra para comunicação

descendente (estação base � terminal móvel) ). As frequências descendentes a avaliar

encontram-se na banda 935.2 a 959.8 MHz para o GSM 900 e entre 1820.2 a 1875.4

MHz para o GSM 1800, ocupando cada canal uma banda de 200 KHz.

Chama-se a atenção para o facto do tempo de varrimento (dwell time) continuar a ser o

máximo possível (5 s), basicamente de forma a garantir que os 8 canais TDMA por

portadora são avaliados. A explicação mais detalhada foi já apresentada na secção 6.3.1,

pelo que não será novamente abordada neste ponto.

7.3 Pacote UMTS

O serviço UMTS encontra-se a funcionar em três bandas de frequências distintas (figura

7.2), sendo que em cada uma delas é usado CDMA11 (todos os utilizadores transmitem ao

mesmo tempo usando um código próprio).

Basicamente o sinal do utilizador com débito 15 Kbit/s (assumindo um sinal de voz) é

multiplicado por um código cujo débito (chiprate) é 3.84 Mchip/s, resultando assim num

factor de espalhamento da banda de 256. O sinal resultante é então modulado

10 Frequency Division Duplex 11 Code Division Multiple Access


68

digitalmente em QPSK, dependendo a largura de banda ocupada pelo sinal a transmitir da

formatação dos impulsos antes da modulação (4.4 a 5 MHz).

Figura 7.2 – Espectro UMTS na entrada principal da FEUP

Acontece que, como foi referido anteriormente noutro contexto, o software utilizado

permite apenas medir canais com um máximo de 1 MHz de largura, sendo por isso

necessário colocar um valor no parâmetro Extrapolation Factor deste pacote do UMTS.

Contudo, antes de mais há que notar alguns pormenores importantes antes de determinar

esse valor do factor de extrapolação. Mesmo admitindo que a largura de banda do canal é

5 MHz, não se pode simplesmente multiplicar por 5 o valor obtido na medição na banda

de 1 MHz. Isto porque, como se comprova pela figura 7.2, a forma do espectro está longe

de ser perfeitamente rectangular. Além disso, eventuais reflexões que contribuam para o

valor medido nessa banda de 1 MHz, serão consideradas na extrapolação para toda a

banda, o que seria bom de evitar. Por estes motivos, o próprio software na descrição do

pacote assume uma largura de canal de 3.84 MHz, considerando que nessa banda se

concentra praticamente toda a potência Tal consideração foi também levada em conta

neste trabalho. Assim sendo, a potência medida na banda de 1 MHz deverá ser

multiplicada por 3.84, que é o mesmo que 5.8 dB, sendo este o factor de extrapolação a

utilizar.


69

7.4 Pacotes TV UHF e VHF III

Os pacotes TV UHF e VHF III foram utilizados para avaliar a contribuição das emissões

de televisão analógica. Como é sabido, cada canal deste serviço é composto por duas

portadoras (vídeo e áudio) espaçadas por 5.5 MHz, ocupando cada canal no total 7 MHz

no VHF e 8 MHz no UHF. Isto poderia levar a pensar que seria novamente necessário

uma extrapolação, tal como no UMTS apresentado anteriormente. Mas, na realidade, tal

não se verifica. A portadora de áudio é modulada em FM ocupando uma banda próxima

de 200 KHz (eventualmente um pouco menos, uma vez que o desvio de frequência �f

usado no FM da televisão analógica, 50 KHz, é inferior à do FM comercial, 75 KHz).

Quanto à portadora de vídeo, atente-se na figura 7.3.

Figura 7.3 – Portadora Vídeo UHF na zona do Monte da Virgem

A figura 7.3 foi obtida num local excelente no que diz respeito à recepção de televisão

analógica (topo de um edifício nas imediações no monte da Virgem). Como se pode

constatar pela imagem, a grande parte da potência do sinal de vídeo concentra-se numa

estreita faixa ao redor da portadora (modulada em VSB) centrada nos 719.2 MHz (UHF).

Observando cuidadosamente é possível verificar que apenas entre 2 a 3 divisões de cada

um dos lados da frequência central da portadora contêm potência significativa. Nas

restantes divisões a potência medida toma valores tão baixos (-89 dBm) que pouco

contribuirão para o campo gerado na banda. Como o span da imagem é de 400 KHz,


70

pode-se dizer que, para efeitos de medição, bastará avaliar uma banda de 200 KHz em

torno da portadora. Desta forma, para a medição do serviço de televisão são colocadas no

programa de software todas as frequências centrais (portadoras) de áudio e vídeo (seja

VHF ou UHF), sendo cada uma delas avaliada numa banda de 200 KHz aquando de uma

medição.

Resta referir que a banda pertencendo ao UHF se encontra entre os 470 e os 790 MHz e

para o VHF faixa III entre 174 e 223 MHz. Em qualquer dos casos, um tempo de

varrimento (dwell time) de 1 segundo garante que o valor máximo do canal é avaliado.

7.5 Pacote FM

O pacote FM foi usado para a medição da intensidade de campo eléctrico gerado pelas

diversas estações de radiodifusão sonora. As portadoras a avaliar correspondem

naturalmente às frequências centrais de cada estação de rádio. No que respeita a este

serviço, é bem conhecido que o canal ocupa cerca de 200 KHz, como se comprovou

experimentalmente (figura 7.4). Novamente foi usado para tempo de varrimento 1

segundo (verifica-se que este valor é mais do que suficiente para detectar o máximo, uma

vez que a portadora de FM tem amplitude constante).

Figura 7.4 – Estação em 104.1 MHz na zona do Monte da Virgem


71

8. Resultados de Medição

Neste capítulo são inicialmente apresentados os resultados de medição obtidos, não só

em pontos da FEUP, mas também aqueles resultantes de deslocações exteriores. No final

do capítulo é feita uma análise dos valores obtidos, realçando as situações em que a

exposição à radiação se verificou ser significativa.

8.1 Critérios Adoptados na Selecção dos Locais de Medição Os locais de medição considerados neste trabalho podem ser englobados em três grupos

distintos, a saber:

• Campus da FEUP, composto por zonas interiores (salas de aula, corredores,…) e

exteriores (átrios, parques de estacionamento, terraço de departamentos,…); • Locais exteriores envolventes da FEUP, compostos por locais públicos e algumas

instituições, nomeadamente o INESC-Porto e o FCDEF; • Locais exteriores não envolventes da FEUP, compostos por locais que por

determinado motivo mereceram ser avaliados. Inserem-se neste grupo a zona do

Monte da Virgem e um condomínio na baixa da cidade do Porto.

Os locais de medição pertencentes a cada um dos grupos acima mencionados foram

minuciosamente planeados numa primeira fase deste projecto. Os critérios adoptados são

enunciados de seguida.

8.1.1 Campus da FEUP e Locais Exteriores Envolventes da FEUP

Para as medições no campus da FEUP e nos exteriores envolventes da FEUP, como regra

geral os potenciais locais de medição deveriam satisfazer cumulativamente as seguintes

condições:

• Estar situado numa zona em que previsivelmente a exposição às radiações

electromagnéticas não fosse excessivamente baixa (excluem-se assim zonas


72

completamente rodeadas por edifícios cujos valor do campo eléctrico pouco

supera o nível de ruído);

• Estar situado numa zona cuja permanência ou fluxo de passagem de pessoas fosse

elevado (a medição no telhado do DEEC é uma excepção a esta regra);

Procurou-se ainda garantir que a totalidade dos locais medidos pudesse representar

globalmente as diversas zonas da FEUP e dos seus arredores.

Para as zonas efectivamente medidas, o resultado deve ser interpretado como sendo o

valor obtido no local dessa zona onde o campo é mais elevado. Por exemplo, o valor

apresentado para a radiação electromagnética no exterior da cantina da FEUP diz

respeito ao valor obtido num dado ponto do espaço circundante da cantina onde se

verificou que o campo eléctrico era mais intenso, após uma rápida investigação.

8.1.2 Locais Exteriores Não Envolventes da FEUP

Os locais deste grupo foram escolhidos por razões distintas. A zona do Monte da Virgem

permitiria, previsivelmente, obter valores elevados na banda da televisão analógica e do

rádio FM. Por outro lado, nas imediações próximas do condomínio no centro do Porto

encontrava-se uma estação base GSM e uma antena de uma estação de rádio FM, daí que

eram esperados valores de campo substanciais às frequências correspondentes.

8.2 Considerações sobre a Apresentação dos Resultados

Para cada um dos locais avaliados serão apresentados os valores obtidos nas medições

dos tipos 2 e 3, já descritos no capítulo 5. Assim, para as medidas do tipo 2 será

apresentado:

• O coeficiente de exposição global (fracção da densidade de potência total

permitida que foi verificada num dado local) e o seu análogo em termos do campo

eléctrico (fracção do campo eléctrico total permitido que foi verificado num dado


73

local). Os resultados são expressos em o/oo (partes por mil). Estes valores são

relacionáveis entre si, podendo o coeficiente de exposição global (por definição

em densidade de potência) ser obtido elevando ao quadrado o quociente em

termos de campo eléctrico e dividindo no final por 1000 (necessário uma vez que

um valor expresso em o/oo elevado ao quadrado, dará um valor expresso em

partes por milhão. A divisão por 1000 converte o valor novamente para partes por

mil);

• A contribuição dos serviços mais importantes para o coeficiente de exposição

global (como já foi referido anteriormente o coeficiente de exposição global pode

ser decomposto num somatório de coeficientes de exposição selectivos referentes

aos diversos serviços activos num dado local). É, contudo, importante estar ciente

que apenas para o coeficiente de exposição (ou seja, em termos de densidade de

potência), as várias componentes individuais se podem somar directamente para

obter o quociente global. No caso do campo eléctrico o valor global obtém-se

através da raiz quadrada da soma dos quadrados das suas componentes

individuais.

Para a medição do tipo 3 (avaliação individual de estações base do GSM900), uma

questão em aberto era saber qual o número de frequências admitidos na extrapolação para

máximo tráfego (o número de frequências atribuídas a uma dada estação base não é uma

informação tornada pública de livre vontade por parte do operador a que esta pertence). O

número de frequências usado neste trabalho é de 5 (cinco), tendo sido seguido o seguinte

raciocínio: o sistema GSM900 possui 124 canais, distribuídos pelos três operadores em

Portugal. Pelas licenças destes é possível verificar que a todos foram atribuídas 40

frequências. É sabido que a configuração de cobertura espacial pelas estações base usada

pelos operadores se baseia em aglomerados (clusters) de 7 células, repetindo-se o padrão

ao longo da área geográfica coberta (ver secção 2.2.1). Tal significa que em cada célula

do cluster são usados, em média, um número de frequências algures entre 5 e 6. Contudo,

não é obrigatório que dentro de cada cluster todas as 40 frequências sejam usadas. Tal

dependerá do tráfego previsto para a zona coberta. Assim sendo, a maioria das estações

base deverá ter 4 ou 5 frequências atribuídas, o que se pôde comprovar por uma pequena


74

amostra a que os autores tiveram acesso. Numa extrapolação para máximo tráfego, há

naturalmente que considerar o pior cenário (se este cumprir as normas, então qualquer

outro cenário mais favorável as cumprirá igualmente). Foram então consideradas 5

frequências por estação base, traduzindo-se este número num factor de extrapolação em

termos de intensidade do campo eléctrico de �5.

Relembra-se que todos os valores, independentemente do tipo de medida, são eficazes e

obtidos por média ao longo de 6 minutos, conforme explicitado nas normas.

8.3 Resultados de Medição Obtidos na FEUP

Átrio Biblioteca / Parque dos Alunos

Local de medição rodeado por várias estações base, algumas delas em linha de vista. A

distância da estação base mais próxima do local de medição (figura 8.1) é ainda assim

estimada em mais de 250 metros. As restantes estão aproximadamente equidistantes em

relação ao local de medição (distâncias superiores a 400 metros), pelo que a contribuição

destas últimas não deverá ser substancial (teoricamente).

Figura 8.1 – Local de Medição no Átrio da Biblioteca / Parque dos Alunos


75

Medida Tipo 2


Medida Tipo 2

Campo Eléctrico

(o/oo)

Densidade de Potência

(coeficiente de exposição)

(o/oo) Global

TOTAL 15.49 0.240

Selectivo

GSM 900 4.88 0.0238

GSM 1800 2.71 0.0074

UMTS 1.29 0.0017

Tabela 8.1 – Medida do tipo 2 – Átrio da Biblioteca / Parque dos Alunos

Medida Tipo 3


Medida Tipo 3 (GSM 900) Epermitido = 42.05 V/m

Frequência BCCH

(MHz)

E medido

(V/m)

E extrapolado

x �5 (V/m)

E permitido / E extrapolado

955.6 0.0746 0.167 252.0

Tabela 8.2 – Medida do tipo 3 – Átrio da Biblioteca / Parque dos Alunos

Biblioteca 4º Piso

Local com uma estação base em linha de vista a uma distância de cerca de 200 metros. O

ponto de medição está a uma cota ligeiramente inferior à altura da antena, devendo por

isso ser atingido pelo lóbulo principal do diagrama de radiação. Entre o local de medição

e a antena está entreposto um vidro simples (factor de atenuação do sinal).


76

Figura 8.2 – Local de medição na Biblioteca 4º Piso

Medida Tipo 2

Biblioteca 4º Piso

Medida Tipo 2

Campo Eléctrico

(o/oo)



(o/oo) Global

TOTAL 18.32 0.3355

Selectivo

GSM 900 2.80 0.0079

GSM 1800 2.54 0.0064

UMTS 0.80 0.0006

Tabela 8.3 – Medida do tipo 2 – Biblioteca 4º Piso

Medida Tipo 3

Biblioteca 4º Piso


Frequência BCCH

(MHz)

E medido

(V/m)

E extrapolado

x �5 (V/m)


943.6 0.0637 0.142 295.1

Tabela 8.4 – Medida do tipo 3 – Biblioteca 4º Piso


77

B333 – Sala de Aula

Local rodeado por várias antenas, mas apenas uma se encontra em linha de vista. Para

atingir o local de medição os sinais recebidos têm de atravessar vidro ou paredes de

cimento, consoante a origem destes.

Figura 8.3 – Local de medição na Sala B333

Medida Tipo 2

Sala B333

Medida Tipo 2

Campo Eléctrico

(o/oo)



(o/oo) Global

TOTAL 16.08 0.2587

Selectivo

GSM 900 2.42 0.0059

GSM 1800 1.79 0.0032

UMTS 0.59 0.0003

Tabela 8.5 – Medida do tipo 2 – Sala B333


78

Medida Tipo 3

Sala B333


Frequência BCCH

(MHz)

E medido

(V/m)

E extrapolado

x �5 (V/m)


954.8 0.035 0.078 537.2

Tabela 8.6 – Medida do tipo 3 – Sala B333

Cantina FEUP

Local rodeado por árvores e pequenas casas que servem de protecção à radiação emitida

por uma estação base relativamente próxima (cerca de 150 metros).

Figura 8.4 – Local de Medição na Cantina da FEUP

Medida Tipo 2

Cantina da FEUP

Medida Tipo 2

Campo Eléctrico

(o/oo)



(o/oo) Global

TOTAL 14.59 0.2128


79

Selectivo

GSM 900 2.22 0.0049

GSM 1800 1.68 0.0028

UMTS 1.16 0.0013

Tabela 8.7 – Medida do tipo 2 – Cantina da FEUP

Medida Tipo 3

Cantina da FEUP


Frequência BCCH

(MHz)

E medido

(V/m)

E extrapolado

x �5 (V/m)


935.2 0.0311 0.070 604.5

Tabela 8.8 – Medida do tipo 3 – Cantina da FEUP

Corredor Edifício B – Piso 1

Local cuja configuração é muito semelhante à da sala B333. A radiação recebida é

refractada no vidro e nas paredes de cimento existentes.

Figura 8.5 – Local de Medição no Corredor do Edifício B


80

Medida Tipo 2

Corredor Edifício B

Medida Tipo 2

Campo Eléctrico

(o/oo)



(o/oo) Global

TOTAL 16.68 0.2782

Selectivo

GSM 900 3.95 0.0156

GSM 1800 1.35 0.0018

Tabela 8.9 – Medida do tipo 2 – Corredor Edifício B

Medida Tipo 3

Corredor Edifício B


Frequência BCCH

(MHz)

E medido

(V/m)

E extrapolado

x �5 (V/m)


943.6 0.0651 0.146 288.8

Tabela 8.10 – Medida do tipo 3 – Corredor Edifício B

Entrada da FEUP

Local próximo de várias estações base instaladas no topo do FCDEF (cerca de 100

metros de distância). Não existem quaisquer obstáculos físicos entre as antenas e o ponto

de medição.


81

Figura 8.6 – Local de Medição na Entrada da FEUP

Medida Tipo 2

Entrada da FEUP

Medida Tipo 2

Campo Eléctrico

(o/oo)



(o/oo) Global

TOTAL 53.41 2.8531

Selectivo

GSM 900 51.32 2.6341

GSM 1800 1.64 0.0027

UMTS 16.40 0.2690

Tabela 8.11 – Medida do tipo 2 – Entrada da FEUP

Medida Tipo 3

Entrada da FEUP


Frequência BCCH

(MHz)

E medido

(V/m)

E extrapolado

x �5 (V/m)


956.6 1.011 2.261 18.6

Tabela 8.12 – Medida do tipo 3 – Entrada da FEUP


82

Parque dos Professores – FEUP

Local com incidência directa da radiação emitida pelas diversas antenas instaladas no

topo do FCDEF. A distância entre as estações base e o ponto de medição ronda os 50

metros. Além de não existir qualquer obstáculo entre as antenas emissora e receptora, o

ponto de medição estará previsivelmente nos lóbulos principais dos diagramas de

radiação de algumas das antenas lá instaladas.

Figura 8.7 – Local de Medição no Parque dos Professores da FEUP

Medida Tipo 2

Parque dos Professores da FEUP

Medida Tipo 2

Campo Eléctrico

(o/oo)



(o/oo) Global

TOTAL 88.62 7.8543

Selectivo

GSM 900 79.66 6.3455

GSM 1800 2.80 0.0079

UMTS 9.57 0.0917

Tabela 8.13 – Medida do tipo 2 – Parque dos Professores da FEUP


83

Medida Tipo 3

Parque dos Professores da FEUP


Frequência BCCH

(MHz)

E medido

(V/m)

E extrapolado

x �5 (V/m)


946.4 2.308 5.160 8.1

Tabela 8.14 – Medida do tipo 3 – Parque dos Professores da FEUP

Parque dos Professores – FEUP (Procedimento de Optimização)

O resultado obtido para o campo eléctrico no Parque dos Professores (2.308 V/m), cuja

extrapolação para máximo tráfego resulta em 5.160 V/m, é realmente um valor bastante

elevado, nunca tendo sido medido um resultado semelhante para o GSM em qualquer

outro lugar, desde que o equipamento foi adquirido pela FEUP. Por esse motivo

justificou-se uma análise rigorosa do local, procurando explicitamente o local sujeito à

máxima radiação electromagnética. Para tal, utilizando o analisador de espectro centrado

na frequência do canal BCCH (946.4 MHz) com um span de 400 KHz (dobro da largura

do canal), usando o modo de detecção de pico e o traço do analisador em Max-Hold, toda

a zona em frente às antenas do FCDEF foi percorrida tentando encontrar o máximo

absoluto (a vantagem de ter o traço do analisador de espectro em Max-Hold é que este

apenas mostra actividade no ecrã se a intensidade de campo num determinado local for

superior às intensidades medidas em todos os locais avaliados até então, facilitando assim

a determinação do máximo). Durante este procedimento, a antena teve de ser

ciclicamente rodada de forma manual (repare-se que como nenhum pacote estava a ser

executado nesta análise, a comutação automática de eixos não era realizada), alterando

assim sucessivamente a orientação entre a antena e emissora e o eixo activo por defeito

na antena de três eixos (se tal não fosse feito, o que poderia acontecer era que se a antena

emissora estivesse perpendicular à antena receptora, o valor obtido por medição seria

nulo, independentemente da potência efectivamente emitida pela estação base).


84

Depois de algumas horas nesta investigação que cobriu uma área aproximada de 50 por

50 metros (2500 m2), verificou-se que, curiosamente, o ponto de máximo distava de

apenas 2 ou 3 metros do ponto de medição original (figura 8.8). Nesse ponto foi obtido o

máximo absoluto de -15.5 dBm (figura 8.9).

As medições neste local optimizado foram então efectuadas.

Figura 8.8 – Ponto de máximo absoluto em toda a área frontal da FEUP

Figura 8.9 – Espectro do canal BCCH (946.8 MHz) no ponto de máximo absoluto


85

Medida Tipo 2

Parque dos Professores da FEUP (OPTIMIZADO)

Medida Tipo 2

Campo Eléctrico

(o/oo)



(o/oo) Global

TOTAL 104.48 10.92

Selectivo

GSM 900 104.26 10.87

Tabela 8.15 – Medida do tipo 2 – Parque dos Professores da FEUP (OPTIMIZADO)

Medida Tipo 3

Parque dos Professores da FEUP (OPTIMIZADO)


Frequência BCCH

(MHz)

E medido

(V/m)

E extrapolado

x �5 (V/m)


946.4 2.996 6.699 6.3

Tabela 8.16 – Medida do tipo 3 – Parque dos Professores da FEUP (OPTIMIZADO)

Convém reparar que neste caso optimizado o campo permitido é apenas 6.3 vezes

superior àquele determinado, o que significa que em termos de densidade de potência a

relação será o quadrado deste número (39.7). Este valor é inferior ao nível de decisão de

17 dB (50 vezes em potência). Como tal, num procedimento de medição oficial seria

exigido a execução de mais duas medições a 1.1 e 1.7 metros de altura, fazendo no final a

média espacial entre os três valores obtidos (1.1 , 1.5 e 1.7 metros). Por questões

logísticas tal não foi realizado (é necessário que a antena esteja estável durante uma

medição de 6 minutos, o que não foi possível garantir uma vez que o tripé não permite

medições a 1,7 metros de altura. Exclui-se a solução de ser uma pessoa a segurar a

antena, já que tal influenciaria negativamente os resultados). De qualquer das formas, a


86

razão fundamental pela qual este nível de decisão existe é para garantir que, caso a

medição a 1.5 metros de altura esteja muito perto do limite, as alturas 1.1 e 1.7 metros

sejam também avaliadas por segurança (estas 3 alturas cobrem as dimensões de pessoas

de diferentes idades e estaturas). Como neste caso o limite não está assim tão próximo,

crê-se que estas medidas não se revelarão cruciais.

Terraço do DEEC

Local situado a uma cota superior à maioria das estações base circundantes. Devido à

altura a que se situa este local a recepção de rádio e televisão analógicos é também

superior comparativamente ao que se verifica ao nível do solo. Contudo, o nível destes

sinais não é assim tão significativo ao ponto de se justificar a execução dos pacotes de

medição de FM e VHF/UHF.

Figura 8.10 – Local de Medição no Terraço do DEEC

Medida Tipo 2

Terraço do DEEC

Medida Tipo 2

Campo Eléctrico

(o/oo)



(o/oo) Global

TOTAL 23.33 0.5443


87

Selectivo

GSM 900 12.53 0.1569

GSM 1800 3.32 0.011

UMTS 3.11 0.0097

Tabela 8.17 – Medida do tipo 2 – Terraço do DEEC

Medida Tipo 3

Terraço do DEEC


Frequência BCCH

(MHz)

E medido

(V/m)

E extrapolado

X �5 (V/m)


956.6 0.203 0.453 92.8

Tabela 8.18 – Medida do tipo 3 – Terraço do DEEC

8.4 Resultados de Medição Obtidos fora da FEUP

FCDEF – Entrada

Local que recebe sinal directamente das estações base instaladas no topo do edifício a que

pertence. Contudo, dada a proximidade excessiva (cerca de 30 metros), é muito provável

que o lóbulo de radiação principal passe acima do ponto de medição (relembra-se que,

tipicamente, a inclinação da direcção do máximo do diagrama de radiação das estações

base é apenas de 5º em relação ao plano horizontal).


88

Figura 8.11 – Local de Medição no FCDEF

Medida Tipo 2

Entrada do FCDEF

Medida Tipo 2

Campo Eléctrico

(o/oo)



(o/oo) Global

TOTAL 46.65 2.1759

Selectivo

GSM 900 37.33 1.3935

UMTS 9.38 0.0880

Tabela 8.19 – Medida do tipo 2 – Entrada do FCDEF

Medida Tipo 3

Entrada do FCDEF


Frequência BCCH

(MHz)

E medido

(V/m)

E extrapolado

X �5 (V/m)


946.4 0.675 1.509 27.9

Tabela 8.20 – Medida do tipo 3 – Entrada do FCDEF


89

INESC – Porto

Local próximo de uma estação base que se encontra em linha de vista com o ponto de

medição. Este local foi escolhido através de um compromisso: por um lado pretendia-se

garantir que o sinal fosse recebido tanto quanto possível directamente, isto é, sem ter de

atravessar paredes. Por outro, desejava-se efectuar a medição num local onde fosse

comum a passagem de pessoas (ver figura 8.12 – a antena encontra-se no passeio junto à

entrada).

Figura 8.12 – Local de Medição no INESC-Porto

Medida Tipo 2

INESC-Porto

Medida Tipo 2

Campo Eléctrico

(o/oo)



(o/oo) Global

TOTAL 18.49 0.3421

Selectivo

GSM 900 8.21 0.0674

GSM 1800 8.85 0.0782

UMTS 0.63 0.0004

Tabela 8.21 – Medida do tipo 2 – INESC-Porto


90

Medida Tipo 3

INESC-Porto


Frequência BCCH

(MHz)

E medido

(V/m)

E extrapolado

x �5 (V/m)


936.8 0.175 0.391 107.5

Tabela 8.22 – Medida do tipo 3 – INESC-Porto

Monte da Virgem (local público ao nível do solo)

Local situado ao nível do solo nas imediações do transmissor do Monte da Virgem. No

entanto, dada a altura a que estas antenas estão colocadas, é um dado adquirido que o

lóbulo de radiação principal se situa bastante acima do local de medição. Emissores de

rádio (FM) e estações base GSM são perfeitamente visíveis no local, pelo que se justifica

neste local executar os pacotes de medição de FM, VHF/UHF (televisão analógica) e

GSM900 (não foi corrido o pacote GSM 1800, uma vez que se verificou que nesta zona

este serviço era inexistente).

Figura 8.13 – Local de Medição no Monte da Virgem (ao nível do solo)


91

Medida Tipo 2

Monte da Virgem (ao nível do solo)

Medida Tipo 2

Campo Eléctrico

(o/oo)



(o/oo) Global

TOTAL 70.28 4.9386

Selectivo

GSM 900 8.14 0.0663

UMTS 2.83 0.0080

TV VHF III 10.18 0.1037

TV UHF 12.30 0.1512

FM 63.98 4.0928

Tabela 8.23 – Medida do tipo 2 – Monte da Virgem (ao nível do solo)

Medida Tipo 3

Monte da Virgem (ao nível do solo)


Frequência BCCH

(MHz)

E medido

(V/m)

E extrapolado

x �5 (V/m)


936.4 0.221 0.494 85.1

Tabela 8.24 – Medida do tipo 3 – Monte da Virgem (ao nível do solo)

Monte da Virgem (Terraço do Edifício do Salvador Caetano)

Local nas imediações do ponto de medição anterior, mas agora a uma altura bastante

superior, ainda que não suficiente para estar no lóbulo principal da radiação emitida pelo

transmissor do Monte da Virgem. No local existiam ainda estações base GSM muito

próximas do local de medição (perto do limite do campo distante).


92

Figura 8.14 – Local de Medição no Monte da Virgem (Terraço do Salvador Caetano)

Medida Tipo 2

Monte da Virgem (Terraço do Salvador Caetano)

Medida Tipo 2

Campo Eléctrico

(o/oo)



(o/oo) Global

TOTAL 112.50 12.6554

Selectivo

GSM 900 64.94 4.2177

TV VHF III 12.25 0.1501

TV UHF 14.71 0.2165

FM 82.39 6.7881

Tabela 8.25 – Medida do tipo 2 – Monte da Virgem (Terraço do Salvador Caetano)

Medida Tipo 3

Monte da Virgem (Terraço do Salvador Caetano)


Frequência BCCH

(MHz)

E medido

(V/m)

E extrapolado

x �5 (V/m)


935.2 1.531 3.423 12.3

Tabela 8.26 – Medida do tipo 3 – Monte da Virgem (Terraço do Salvador Caetano)


93

Condomínio St. Catarina (Porto)

Local nas imediações de uma estação base GSM a cerca de 150 metros de distância.

Dado tratar-se de um prédio, era praticamente certo que alguns dos andares estariam no

lóbulo de radiação principal. A uma distância de 300 metros existia ainda um emissor de

rádio FM. Foram feitas medições nas escadas do prédio ao nível do 2º piso (figura 8.15a

– notar que o tipo de vidro existente deverá causar uma atenuação superior à de um vidro

comum) e no interior de uma das habitações (figura 8.15b).

a) Escadas – 2º Piso b) Interior da Habitação – 2º Piso

Figura 8.15 – Local de Medição no Condomínio de Santa Catarina (Porto)

Medida Tipo 2 – Escadas 2º Piso

Condomínio Santa Catarina (Porto) – Escadas 2º Piso

Medida Tipo 2

Campo Eléctrico

(o/oo)



(o/oo) Global

TOTAL 40.20 1.6163

Selectivo

GSM 900 33.87 1.1469

Tabela 8.27 – Medida do tipo 2 – Condomínio Santa Catarina (Porto) – Escadas 2º Piso


94

Medida Tipo 3 – Escadas 2º Piso

Condomínio Santa Catarina (Porto) - Escadas 2º Piso


Frequência BCCH

(MHz)

E medido

(V/m)

E extrapolado

x �5 (V/m)


938.4 0.897 2.006 21.0

Tabela 8.28 – Medida do tipo 3 – Condomínio Santa Catarina (Porto) – Escadas 2º Piso

Medida Tipo 2 – Interior da Habitação

Condomínio Santa Catarina (Porto) – Interior da Habitação

Medida Tipo 2

Campo Eléctrico

(o/oo)



(o/oo) Global

TOTAL 24.97 0.6233

Selectivo

GSM 900 17.87 0.3195

Tabela 8.29 – Medida do tipo 2 – Condomínio Santa Catarina (Porto) – Interior da

Habitação

Medida Tipo 3 – Interior da Habitação

Condomínio Santa Catarina (Porto) – Interior da Habitação


Frequência BCCH

(MHz)

E medido

(V/m)

E extrapolado

x �5 (V/m)


938.4 0.466 1.042 40.4

Tabela 8.30 – Medida do tipo 3 – Condomínio Santa Catarina (Porto) – Interior da

Habitação


95

8.5 Análise de Resultados

Para ajudar à interpretação dos dados, tabelas e gráficos sintetizando os valores obtidos

em medições dos tipos 2 e 3 serão introduzidos sempre que for pertinente.

Medidas Tipo 2

Medidas Tipo 2

(Locais por ordem decrescente do coeficiente de exposição global)

LOCAL

Campo Eléctrico

(o/oo)



(o/oo) Monte da Virgem – Salvador Caetano 112.50 12.66

Parque Professores da FEUP (optimizado) 104.48 10.92

Parque Professores da FEUP 88.62 7.85

Monte da Virgem (ao nível do solo) 70.28 4.94

Entrada da FEUP 53.41 2.85

Entrada do FCDEF 46.65 2.18

Condomínio Santa Catarina – Escadas 40.20 1.62

Condomínio Santa Catarina – Habitação 24.97 0.62

Terraço do DEEC 23.33 0.54

INESC – Porto 18.49 0.34

Biblioteca 4º Piso 18.32 0.34

Corredor do Edifício B – 1º Piso 16.68 0.28

B333 – Sala de Aula 16.08 0.26

Átrio da Biblioteca / Parque dos Alunos 15.49 0.24

Cantina da FEUP 14.59 0.21

Tabela 8.31 – Resumo dos resultados obtidos em medidas do tipo 2


96

0

2

4

6

8

10

12

Coeficiente de Exposição

(o/oo)

Par

que

Pro

fess

ores

(opt

imiz

ado)

Par

que

Pro

fess

ores

Ent

rada

da

FEU

P

Terr

aço

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EE

C

Bib

liote

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ºP

iso

Cor

redo

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B –

1º P

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B33

3 –

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Aul

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Átr

ioB

iblio

teca

/P

arqu

e

Can

tina

daFE

UP

Local da FEUP

Medidas Tipo 2 (Dentro da FEUP)

Figura 8.16 – Coeficientes de Exposição (medidas tipo 2) em Locais da FEUP

02468

101214

Coeficiente de Exposição

(o/oo)

Mo

nte

da

Vir

gem

–S

alva

do

rC

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no

Mo

nte

da

Vir

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(ao

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do

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ioS

anta

Cat

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Hab

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o

INE

SC

–P

ort

o

Local

Medidas Tipo 2 (Fora da FEUP)

Figura 8.17 – Coeficientes de Exposição (medidas tipo 2) em Locais Fora da FEUP

Como já foi por várias vezes referido, numa medida do tipo 2 pretende-se basicamente

conhecer os coeficientes de exposição globais, ou seja, qual a fracção da densidade de

potência permitida em toda a banda em análise (neste caso de 80 MHz a 2.5 GHz) que é

verificada num dado local. Recorrendo à tabela 8.31, onde para todos os locais medidos

esses coeficientes se encontram dispostos por ordem decrescente, pode-se imediatamente

constatar que em qualquer dos casos se está bastante longe do limite. Na realidade,

mesmo no local onde o coeficiente de exposição é superior (Monte da Virgem – Edíficio

Salvador Caetano), o valor não vai além das 12.66 o/oo, ou seja, apenas 1.266 % do valor

máximo permitido foi medido nessa zona. No que diz respeito à maioria dos locais da

FEUP, onde o FM e as bandas de VHF e UHF em nada contribuem e o GSM não é muito


97

relevante (em termos absolutos), os coeficientes são ainda bastante menores. Uma análise

atenta da tabela permite concluir que nos locais no interior da FEUP (sala de aula,

corredor edifício B, biblioteca 4º piso, …) o coeficiente de exposição toma um valor

médio que ronda as 0.3 o/oo (300 partes por milhão), o que é efectivamente muito baixo.

Existe, contudo, uma excepção no exterior da FEUP (parque dos professores optimizado),

onde o coeficiente é de 10.92 o/oo. Repare-se que este valor, embora muito longe do

limite, é mais de 36 vezes superior à média verificada no interior da FEUP. O motivo

porque tal acontece está perfeitamente identificado e tornar-se-á claro muito brevemente.

Estes coeficientes de exposição global têm algumas limitações, essencialmente devido ao

facto de não permitirem por si só ficar a conhecer quais as fontes principais que para ele

contribuem, algo que, naturalmente, será fundamental em muitos casos. São para isso

necessários os coeficientes de exposição selectivos, que ajudam desde logo a ficar com

um panorama geral dos principais serviços que contribuem para o coeficiente global

obtido. A tabela 8.32 mostra o principal coeficiente individual (selectivo) em cada local.

Atente-se fundamentalmente aos dois primeiros locais (Monte da Virgem – Salvador

Caetano e Parque dos Professores da FEUP - optimizado).

Medidas Tipo 2

(Principal Contribuição Individual em cada Local)

LOCAL



(o/oo)

Principal Contribuição

Individual

(o/oo) Monte da Virgem – Salvador Caetano 12.66 FM (6.79)

Parque Professores da FEUP (optimizado) 10.92 GSM 900 (10.87)

Parque Professores da FEUP 7.85 GSM 900 (6.35)

Monte da Virgem (ao nível do solo) 4.94 FM (4.09)

Entrada da FEUP 2.85 GSM 900 (2.63)

Entrada do FCDEF 2.18 GSM 900 (1.39)

Condomínio Santa Catarina – Escadas 1.62 GSM 900 (1.15)

Condomínio Santa Catarina – Habitação 0.62 GSM 900 (0.32)

Terraço do DEEC 0.54 GSM 900 (0.16)

INESC – Porto 0.34 GSM 1800 (0.078)


98

Biblioteca 4º Piso 0.34 GSM 900 (0.008)

Corredor do Edifício B – 1º Piso 0.28 GSM 900 (0.016)

B333 – Sala de Aula 0.26 GSM 900 (0.006)

Átrio da Biblioteca / Parque dos Alunos 0.24 GSM 900 (0.024)

Cantina da FEUP 0.21 GSM 900 (0.005)

Tabela 8.32 – Principal contribuição individual em cada local (coeficientes selectivos)

Esta tabela é paradigmática no que respeita à importância do conhecimento dos

coeficientes selectivos. No primeiro local (Monte da Virgem – Salvador Caetano),

embora o coeficiente global seja de 12.66 o/oo, o principal serviço na zona (FM)

contribui com apenas 6.79 o/oo (ou seja, este serviço contribui com 53.6 % para o valor

global). Por outro lado, no segundo local da tabela (Parque dos Professores da FEUP –

optimizado), para o coeficiente global de 10.92 o/oo o GSM contribui com 10.87 o/oo, ou

seja 99.5 %! Isto vem mostrar que um dado valor do coeficiente global tanto pode ter

origem numa única fonte a contribuir integralmente para este, como num enorme número

de fontes, cada uma delas a contribuir muito pouco em termos individuais. É o que

efectivamente sucede neste caso. Enquanto no parque da FEUP as antenas das estações

base no topo de FCDEF contribuem quase totalmente para o coeficiente global, já no

Salvador Caetano múltiplas fontes (estações FM, estações televisão VHF/UHF e GSM

900) têm uma contribuição não desprezável para este mesmo coeficiente. Assim sendo,

ao contrário do que seria intuitivo inicialmente, embora o coeficiente global no Salvador

Caetano seja superior ao do Parque dos Professores da FEUP, se fosse desejado fazer

uma medida do tipo 3 para avaliar uma estação base GSM de apenas uma das zonas, a

escolha recairia naquela nas imediações do Parque dos Professores da FEUP.

Fica assim também clarificada a questão referente ao motivo pelo qual o coeficiente de

exposição no exterior da FEUP (parque dos professores) é muito mais elevado no que a

média no interior da faculdade. O passo lógico neste momento será então avaliar a

estação base GSM no topo do FCDEF directamente (isto é, esquecendo todas as outras

fontes da zona). Para isso existem as medidas do tipo 3, cujos resultados para todos os

locais são apresentados de seguida.


99

Medidas Tipo 3

Medidas Tipo 3 – GSM 900

(Locais por ordem decrescente do valor extrapolado para máximo tráfego)

Campo Máximo Permitido – 42.05 V/m

LOCAL

BCCH

(MHz)

E medido

(V/m)

E extrapolado

(V/m)


Parque Professores da FEUP

(optimizado)

946.4 2.996 6.699 6.3

Parque Professores da FEUP 946.4 2.308 5.160 8.1

Monte da Virgem –

Salvador Caetano

935.2 1.531 3.423 12.3

Entrada da FEUP 956.6 1.011 2.261 18.6

Condomínio Santa Catarina –

Escadas

938.4 0.897 2.006 21.0

Entrada do FCDEF 946.4 0.675 1.509 27.9


Habitação

938.4 0.466 1.042 40.4

Monte da Virgem

(ao nível do solo)

936.4 0.221 0.494 85.1

Terraço do DEEC 956.6 0.203 0.453 92.8

INESC – Porto 936.8 0.175 0.391 107.5

Átrio da Biblioteca / Parque

dos Alunos

955.6 0.0746 0.167 252.0

Corredor do Edifício B – 1º

Piso

943.6 0.0651 0.146 288.8

Biblioteca 4º Piso 943.6 0.0637 0.142 295.1

B333 – Sala de Aula 954.8 0.035 0.078 537.2

Cantina da FEUP 935.2 0.0311 0.070 604.5

Tabela 8.33 – Resumo dos resultados obtidos em medidas do tipo 3

Partindo da tabela anterior, calcula-se agora a relação entre a densidade de potência

permitida e a densidade de potência extrapolada (quadrado da relação entre o campo

eléctrico permitido e campo eléctrico extrapolado). Na tabela 8.34, esta relação em dB


100

aparece propositadamente invertida de forma a tornar a interpretação do gráfico mais

intuitiva (figura 8.17).


(Cálculo de relações em potência partindo da tabela 8.33)

LOCAL

E permitido

/ E extrapolado

S permitido

/ S extrapolado

S extrapolado

/ S permitido (dB)


(optimizado)

6.3 39.7

-16.0

Parque Professores da FEUP 8.1 65.6 -18.2

Monte da Virgem – Salvador

Caetano

12.3 151.3 -21.8

Entrada da FEUP 18.6 346.0 -25.4


Escadas

21.0 441.0 -26.4

Entrada do FCDEF 27.9 778.4 -28.9


Habitação

40.4 1632.2 -32.1

Monte da Virgem

(ao nível do solo)

85.1 7242.0 -38.6

Terraço do DEEC 92.8 8611.8 -39.4

INESC – Porto 107.5 11556.3 -40.6


dos Alunos

252.0 63504.0 -48.0


Piso

288.8 83405.4 -49.2

Biblioteca 4º Piso 295.1 87084.0 -49.4

B333 – Sala de Aula 537.2 288583.8 -54.6

Cantina da FEUP 604.5 365420.3 -55.6

Tabela 8.34 – Relações em termos de densidades de potência extrapolada e medida


101

-60,0

-50,0

-40,0

-30,0

-20,0

-10,0

0,0

S extrapolado / S permitido (dB)

Par

que

Pro

fess

ores

(opt

imiz

ado)

Par

que

Pro

fess

ores

Ent

rada

da

FEU

P

Terr

aço

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EE

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Cor

redo

r do

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B –

1º P

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B33

3 –

Sal

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Aul

a

Átri

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iblio

teca

/P

arqu

eA

luno

s

Can

tina

daFE

UP

Local da FEUP

Medidas Tipo 3 (Dentro da FEUP)

Figura 8.18 – Relação entre as densidades de potência extrapolada e permitida

(dentro da FEUP)

-45,0-40,0-35,0-30,0-25,0-20,0-15,0-10,0-5,00,0

S extrapolado / S permitido (dB)

Mon

te d

aV

irgem

–S

alva

dor

Cae

tano

Mon

te d

aV

irgem

(ao

níve

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solo

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do

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EF

Con

dom

ínio

San

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ina

–E

scad

as

Con

dom

ínio

San

taC

atar

ina

–H

abita

ção

INE

SC

–P

orto

Local

Medidas Tipo 3 (Fora da FEUP)

Figura 8.19 – Relação entre as densidades de potência extrapolada e permitida

(fora da FEUP)

Numa medida do tipo 3 pretende-se avaliar uma estação base presente num dado local.

Relembrando o exposto num dos capítulos anteriores, o conceito desta medição resume-

se basicamente em identificar e medir o canal de controlo permanente BCCH (que

transmite sempre na potência máxima), e de seguida extrapolar para uma situação de

máximo tráfego (assumindo que todas as frequências da estação base estão activas e a

emitir para os limites da célula, transmitindo cada uma, nestas circunstâncias, uma

potência igual à do canal BCCH). Assim, a potência total (máxima) emitida pela estação


102

base será a potência do BCCH multiplicada pelo número de frequências que lhe estão

atribuídas (ou multiplicada pela raiz desse número em termos de campo eléctrico).

Analisando então os resultados obtidos, a tabela 8.33 dá desde logo a sensação que estes

valores do tipo 3 têm um impacto muito superior àqueles obtidos nas medidas de tipo 2.

Começando pelos valores mais baixos, é interessante de reparar que estes foram

encontrados em locais onde as condições de avaliação das estações base não são as mais

apropriadas, tais como os casos em que as estações base estavam excessivamente longe

(por exemplo, átrio da biblioteca) ou o sinal por elas emitido tivesse que atravessar vidro

e, principalmente, paredes (sala B333, corredor edifício B, …). Repare-se, no entanto,

que embora se diga que os locais atrás não são os mais favoráveis em termo de recepção

de sinal, estes são, em última instância, os que mais interessam avaliar, dada a

permanência de pessoas nestes sítios.

Uma situação que merece todo o realce (não só pelos valores excepcionalmente elevados,

mas também pela informação que dá sobre a forma como as antenas de estações base

radiam) tem lugar na zona frontal da FEUP, originada por uma das várias estações base

instaladas no topo do FCDEF (em linha de vista com a FEUP), cujo canal BCCH se

encontra no 946.4 MHz. No local avaliado mais próximo dessa antena (medição dentro

do próprio FCDEF), o campo extrapolado não foi além de 1.51 V/m, o que se traduz num

valor cerca de 28 vezes inferior ao permitido por lei. Isto porque, como já se referiu, as

antenas radiam num plano apenas alguns graus abaixo do plano horizontal. Por outro

lado, quando se mediu à entrada do parque da FEUP (relativamente perto do passeio da

rua) o valor da intensidade do campo eléctrico subiu para cerca de 6.70 V/m (resultado

extrapolado), o que significa um valor apenas 6.3 vezes abaixo do limite. Este local é,

sem dúvida, atingido pelo lóbulo principal do diagrama de radiação da antena.

Finalmente, quando se mediu na porta de entrada da FEUP, a intensidade do campo

desceu para um valor extrapolado de 1 V/m (correspondente a uma outra estação base no

topo do FCDEF com BCCH nos 956.6 MHz). Isto implica que a estação base original

tem ainda um valor inferior a este, pois em cada local apenas o canal BCCH mais intenso

é considerado.


103

Dito isto, torna-se claro o compromisso ângulo/distância entre o ponto de medição e a

antena. Embora se saiba que ao reduzir a distância para metade, a potência aumenta para

o quádruplo, tal facto só se verificaria em qualquer direcção do espaço se a antena

radiasse de forma isotrópica, o que nunca acontece na realidade. Assim sendo, embora

seja algo irónico, as pessoas menos expostas às radiações electromagnéticas das estações

base no topo do FCDEF são as próprias pessoas dessa instituição. Pelo contrário, num

ponto específico do parque da FEUP (ainda assim pode-se dizer que felizmente não no

parque inteiro), o campo extrapolado encontra-se apenas 6.3 vezes abaixo do limite, o

que se traduz numa densidade de potência extrapolada 39.7 vezes abaixo do limite

(quadrado do campo extrapolado). Ainda que não seja do âmbito deste trabalho discutir a

validade dos limites prescritos nas normas, a verdade é que muitas dúvidas subsistem, de

tal forma que em Portugal a ANACOM tem encorajado as operadoras cujas estações base

radiem densidades de potência que não estejam pelo menos 50 vezes abaixo do limite, a

baixar a potência (diga-se de bom grado, que mesmo não sendo obrigado a fazê-lo, os

operadores têm aceite esse pedido).

No caso especifico das estações base do FCDEF, crê-se que o problema maior não estará

tanto na potência máxima radiada pelas antenas, mas sim a altura do solo a que estas

estão colocadas. O que acontece é que, como esta altura é tão baixa, o lóbulo de radiação

principal que se encontra inclinado para baixo cerca de 4 ou 5º em relação à horizontal

acaba por atingir o solo a uma distância mais curta do que sucederia com uma antena

colocada mais alta. Por outras palavras, como a distância percorrida pelo sinal até atingir

o solo é menor, menor é também a atenuação do espaço livre sofrido por este, causando

isso os valores elevados que se obtiveram.

Comparação de valores dentro e fora da FEUP (medidas tipo 3)

Nas medidas do tipo 2 apresentadas anteriormente, não fazia grande sentido comparar os

coeficientes globais médios determinados dentro e fora das instalações na FEUP (isto

porque algumas deslocações exteriores, como por exemplo ao Monte da Virgem, foram

efectuadas propositadamente porque se previa um coeficiente global elevado). A situação


104

é diferente nas medidas do tipo 3, uma vez que nestas o objectivo é avaliar uma única

estação base próxima do local de medição. Assim sendo, os locais no interior e no

exterior das instalações FEUP estão em circunstâncias razoavelmente semelhantes.

Convém, no entanto, reparar no seguinte:

• A amostra de valores, tanto dentro como fora da FEUP, é bastante reduzida, daí

que o significado estatístico das médias seja muito limitado;

• Algumas medições dentro da FEUP (como, por exemplo, no átrio da biblioteca),

estavam a avaliar uma estação base excessivamente longe do local de medição (no

caso superior a 250 metros), o que não é de todo a regra mais lógica para uma

medição do tipo 3. No exterior da FEUP esta situação nunca se verificou.

Tendo em mente as condições subjacentes à obtenção dos dados, apresentam-se então as

médias dos campos eléctricos medidos e extrapolados fora e dentro da FEUP (no que

respeita ao parque dos professores da FEUP, apenas o caso optimizado foi considerado

no cálculo da média).


(Valores médios dentro e fora da FEUP)


LOCAIS

E medido

(V/m)

E extrapolado

(V/m)


S permitido / S extrapolado

Dentro da FEUP 12 0.56 1.25 33.6 1129.0

Fora da FEUP 13 0.66 1.48 28.4 806.6

Tabela 8.35 – Valores médios das medidas do tipo 3 dentro e fora da FEUP

12 Composto por locais interiores (cobertos) e exteriores (ao ar livre) 13 Composto por locais avaliados em deslocações realizadas para fora da FEUP, incluindo as instituições vizinhas


105

Uma vez apresentados todos os resultados obtidos, pode-se concluir que todos os locais

da FEUP (e também fora desta) cumprem totalmente as normas em vigor. No que diz

respeito a medidas do tipo 2, verificou-se que em todo e qualquer lugar avaliado se estava

muito longe do limite (basta reparar que no local com maior coeficiente de exposição

global encontrado, a densidade de potência em toda a banda era de apenas 1.266 % da

densidade de potência total permitida nessa mesma banda).

No que respeita a medidas do tipo 3, a mesma conclusão é válida. A maioria dos locais

avaliados apresenta intensidades de campo eléctrico algumas centenas de vezes abaixo do

limite, o que se traduz em valores dezenas ou centenas de milhar de vezes abaixo do

limite de densidade de potência. Existe, contudo, a realçar a situação muito particular da

zona à entrada da FEUP, cujos valores, embora respeitando as normas, estão

relativamente próximos dos limites. Infelizmente, devido ao facto desta ser uma

problemática bastante recente, o conhecimento actual não permite dizer com certeza

absoluta que os limites prescritos são os mais adequados. Assim sendo, existirá sempre

alguma indefinição sob os riscos reais dos valores obtidos por medição.


106

9. Relatório de Medição

Neste capítulo os resultados obtidos no Parque dos Professores da FEUP (optimizado)

são apresentados segundo o formato oficial especificado na norma correspondente aos

procedimentos de medição.

9.1 Objectivos e Condicionantes

O objectivo desta medição é avaliar o nível de exposição à radiação electromagnética na

zona frontal da FEUP. São inicialmente realizadas medidas do tipo 2, de forma a

determinar qual a fracção da densidade de potência permitida que é verificada na zona, e

posteriormente medidas do tipo 3, de forma a avaliar directamente, entre todas as

estações base no topo do FCDEF, aquela cujo campo eléctrico gerado na situação de

máximo de tráfego é mais intenso.

A escolha do ponto específico de medição adveio de uma investigação rigorosa em toda a

zona frontal da FEUP, com vista à determinação do ponto do espaço localizado a 1,5

metros do solo cuja exposição à radiação electromagnética era máxima. O local

determinado encontra-se, muito previsivelmente, no lóbulo principal do diagrama de

radiação da antena.

9.2 Descrição do Local de Medição

Data Hora Início Hora Fim Temperatura

14-04-2005 15:00 17:30 12 ºC


107

Local de Medição

Parque de Estacionamento dos Professores - FEUP

Endereço do Local de Medição

Rua Dr. Roberto Frias s/n 4200-465 Porto Portugal

Coordenadas Geográficas

Latitude: 41º 11’ N Longitude : 8º 36’ W

Tipo de Instalação

Cenário: Urbano – Topo de Edifício Tipo de Célula: Macro célula

Descrição do Local de Medição

Local em linha de vista com as estações base, distanciadas de cerca de 70 metros

Flutuações no nível de sinal recebido são previsíveis devido ao tráfego automóvel na via localizada entre a antena e o ponto de medição

O nível de sinal recebido poderá ser sobrestimado com o parque automóvel cheio,

devido às múltiplas reflexões nas viaturas originadas nessas circunstâncias Fontes Visíveis

Vários emissores GSM e UMTS instalados no topo do edifício do FCDEF

Tabela 9.1 – Descrição do local de medição

Figura 9.1 – Fotografia do Local de Medição


108

9.3 Descrição dos Equipamentos de Medição

Antena 3 eixos

Número de Série

TAS – RS – 44 – 03 – 02B (100079)

Fabricante

ANTENNESSA / ROHDE & SCHWARZ

Tipo

TRI AXIS SENSOR

Faixa de Frequências de Calibração

30 MHz – 3 GHz

Incerteza de Medição na Amplitude

1.5 dB (IC a 95%)

Data da Última Calibração

04-11-2004

Tabela 9.2 – Características da Antena de 3 eixos

Analisador de Espectro

Número de Série

10 – 3000546.39 (101937)

Fabricante

ROHDE & SCHWARZ

Tipo

FSH3 – Spectrum Analyser

Faixa de Frequências de Calibração

100 kHz – 3GHz

Incerteza de Medição na Amplitude

< 1.5 dB (IC a 95%)

Data da Última Calibração

10 – 02 – 2004

Tabela 9.3 – Características do Analisador de Espectro


109

9.4 Incertezas de Medição

Fontes de

Incerteza

Valor

(%) Distribuição u (xi) ci

(ciu(xi))2

(%)

Factor da Antena

9.6

(0.80 dB)

Normal, k=1

0.096

1

0.922

Analisador de

Espectro

9.6

(0.80 dB)

Normal, k=1

0.096

1

0.922

Incerteza Combinada Normalizada (Intervalo de Confiança de 66%) � uc(y)

13.6

Incerteza Expandida (Intervalo de Confiança de 95 %) � ue(y)

26.7

Tabela 9.4 – Cálculo de Incertezas de medição

As incertezas combinadas (normalizada e expandida) consideradas na Tabela 9.4 são

calculadas segundo as seguintes expressões:

( )( )�=

=n

ixic i

ucyu1

2*)( (9.1)

ce uu *96.1= (9.2)

Os factores de incerteza considerados (erro dos factores da antena e erro de nível do

analisador de espectro) são especificados pelo fabricante e de discriminação obrigatória

num relatório de medição de acordo com a norma. A consideração de outros factores de

incerteza adicionais, como por exemplo o efeito da temperatura, ficam ao critério do

operador.


110

9.5 Registo dos Resultados

Medida do Tipo 2

12

300

1 ,

21

100

≤��

�

�

��

�

�+�

�

��

��

>=

GHz

MHzi iL

iMHz

KHzi

i

EE

cE

(9.3)

Aplicando a inequação (9.3) ao conjunto de frequências avaliadas (entre 80 MHz e 2.5

GHz com um passo de 1 MHz), obteve-se o seguinte coeficiente de exposição global:

Coeficiente de Exposição Global (Determinado)

(o/oo)

10.92

Note-se, no entanto, que a componente da incerteza acima determinada (26.7 %) é

referida à amplitude, não à potência. Como tal há que afectar da incerteza o coeficiente

medido em termos da intensidade do campo eléctrico, que se obtém simplesmente

fazendo a raiz quadrada de (9.3), ou seja:

48.10410448.01000

92.10�= o/oo

Campo Eléctrico

(Determinado)

(o/oo)

Incerteza (%)

Campo Eléctrico

(Máximo)

(o/oo)

Campo Eléctrico

(Mínimo)

(o/oo)

104.48 26.7 132.38 76.58

Tabela 9.5 – Afectação da componente de incerteza ao coeficiente de exposição em

termos de campo eléctrico


111

A partir destes valores máximo e mínimo do campo eléctrico facilmente se obtém o

correspondente em termos de densidade de potência, ou seja, os coeficientes de exposição

global máximo e mínimo.

Tabela 9.6 – Afectação da componente de incerteza ao coeficiente de exposição global

É interessante notar que apenas no coeficiente de campo eléctrico o valor determinado na

medição é o ponto médio do intervalo definido pelos valores mínimo e máximo. Na

densidade de potência (coeficiente de exposição global) essa relação não se verifica, uma

vez que a variação da densidade de potência com o campo eléctrico é não-linear (segue

uma lei quadrática).

Medida do Tipo 3


Aplicando a equação (9.4) ao valor da intensidade do campo gerado pelo canal de

controlo BCCH, assumindo para tal que a estação base possui 5 (cinco) emissores,

obtém-se o valor do campo extrapolado para máximo tráfego.

Coeficiente de Exposição Global

(Determinado)

(o/oo)

Coeficiente de

Exposição Global

(Máximo)

(o/oo)

Coeficiente de

Exposição Global

(Mínimo)

(o/oo)

10.92 17.52 5.86


112

Frequência

BCCH

(MHz)

Campo

Eléctrico

Medido

(V/m)

Incerteza

(%)

Campo

Eléctrico

Máximo

(V/m)

Campo

Eléctrico

Mínimo

(V/m)

946.4 2.996 26.7 3.796 2.196

Tabela 9.7 – Afectação da incerteza ao campo eléctrico medido

Campo Eléctrico

Extrapolado

(V/m)

Campo

Eléctrico

Extrapolado

Máximo

(V/m)

Campo

Eléctrico

Extrapolado

Mínimo

(V/m)

E permitido

/

E extrapolado

(desfavorável)

E permitido

/

E extrapolado

(favorável)

6.699 8.488 4.910 4.95 8.56

Tabela 9.8 – Relações entre os campos permitido e extrapolado nos casos mais favorável

e mais desfavorável

S permitido

/

S extrapolado

(desfavorável)

S permitido

/

S extrapolado

(favorável)

24.50 73.27

Tabela 9.8 – Relações entre as densidades de potência permitida e extrapolada nos casos

mais favorável e mais desfavorável


113

9.6 Conclusão

Medida Tipo 2

O nível de exposição global no local avaliado encontra-se em conformidade com os

limites impostos pela Portaria n.º 1421/2004.

Medida Tipo 3

O campo eléctrico gerado pela estação base avaliada na situação de máximo tráfego

encontra-se em conformidade com os limites impostos pela Portaria n.º 1421/2004.


114

10. Conclusão

A problemática dos potenciais efeitos nocivos da radiação electromagnética na saúde

humana tem centrado as atenções da comunidade científica nos últimos anos, resultando

este interesse num crescente número de estudos procurando compreender os efeitos

biológicos das conhecidas interacções entre campos electromagnéticos e corpos a eles

expostos. A importância destes estudos é deveras fundamental para o conhecimento

actual, uma vez que neles se suporta directamente a base biológica que determina a

necessidade de limitar a exposição à radiação.

Em Portugal, um passo importante foi dado muito recentemente (final de 2004) com a

transposição para a lei nacional das restrições básicas e níveis de referência contempladas

numa Recomendação do Conselho Europeu datada de 1999.

Dado o impacto na sociedade bem como a relevância actual das diversas questões que

rodeiam a exposição a campos electromagnéticos, aliado ao facto de, finalmente, também

em Portugal existir uma lei onde os limites a observar se encontram inequivocamente

explicitados, pensou-se que a realização de um estudo deste âmbito na FEUP e

consequente divulgação dos resultados traria um acréscimo de informação e segurança

aos milhares de indivíduos que diariamente frequentam as suas instalações.

Assim sendo, neste projecto avaliou-se com algum detalhe o nível de exposição a campos

electromagnéticos na FEUP (de acordo com o objectivo primordial estabelecido logo no

início), mas também em alguns locais exteriores, aumentado assim o grau de abrangência

das medidas realizadas.

Usando como equipamento de medição uma antena de três eixos, um analisador de

espectro e o software de controlo correspondente, em cada local avaliado foram

efectuadas medidas localizadas no tempo (6 minutos), obtendo-se no final deste período

um relatório de medição constando, entre outras coisas, o valor eficaz da intensidade do


115

campo eléctrico a cada uma das frequências consideradas. As operações de pós-

processamento sobre o relatório de medição automaticamente gerado são dependentes do

tipo de medição em questão.

Nas medições do tipo 2 (Varrimento da Faixa de Frequências), pretendeu-se conhecer

qual a fracção da densidade de potência total permitida numa dada banda que se

observava num dado local, usando para tal a expressão:

12

300

1 ,

21

100

≤��

�

�

��

�

�+�

�

��

��

>=

GHz

MHzi iL

iMHz

KHzi

i

EE

cE

(10.1)

, onde Ei é a intensidade medida do campo eléctrico à frequências i, EL,i é o nível de

referência prescrito para o campo eléctrico à frequência i e a constante c vale 87/f ½ V/m.

Repare-se que uma vez que na prática a gama máxima de frequências passível de ser

medida se encontra entre 80 MHz e 2.5 GHz, apenas a segunda parcela da expressão

(10.1) tem significado neste trabalho. Obtiveram-se então os resultados apresentados nas

tabelas 10.1 e 10.2, considerando, respectivamente, locais pertencentes à FEUP e locais

exteriores a esta.

Medidas Tipo 2


LOCAL DA FEUP

Campo Eléctrico

(o/oo)



(o/oo) Parque Professores da FEUP (optimizado) 104.48 10.92

Parque Professores da FEUP 88.62 7.85

Entrada da FEUP 53.41 2.85

Terraço do DEEC 23.33 0.54

Biblioteca 4º Piso 18.32 0.34

Corredor do Edifício B – 1º Piso 16.68 0.28

B333 – Sala de Aula 16.08 0.26


116

Átrio da Biblioteca / Parque dos Alunos 15.49 0.24

Cantina da FEUP 14.59 0.21

Tabela 10.1 – Coeficientes de exposição global em locais da FEUP

Medidas Tipo 2


LOCAL EXTERIOR À FEUP

Campo Eléctrico

(o/oo)



(o/oo) Monte da Virgem – Salvador Caetano 112.50 12.66

Monte da Virgem (ao nível do solo) 70.28 4.94

Entrada do FCDEF 46.65 2.18

Condomínio Santa Catarina – Escadas 40.20 1.62

Condomínio Santa Catarina – Habitação 24.97 0.62

INESC – Porto 18.49 0.34

Tabela 10.2 – Coeficientes de exposição global em locais fora da FEUP

Uma análise das tabelas 10.1 e 10.2 permite concluir que todos os locais avaliados,

dentro ou fora da FEUP, se encontram bastante abaixo do limite permitido. No que

respeita às instalações da FEUP, os níveis de exposição têm alguma expressão apenas na

zona frontal da instituição, especialmente no parque dos professores, com 10.92 o/oo

(ainda assim pouco mais da centésima parte do limite), sendo que o GSM contribui quase

integralmente para este valor.

Fora da FEUP, o terraço do Salvador Caetano situado na zona do Monte da Virgem

destaca-se claramente em relação aos restantes locais (coeficiente de exposição de 12.66

o/oo). É interessante notar que, ao contrário do que sucede na FEUP onde apenas

praticamente o GSM contribui para a exposição global, no Salvador Caetano vários

serviços (FM, VHF/UHF, GSM) contribuem para o coeficiente apresentado.


117

No que respeita a medidas do tipo 3 (Investigação Detalhada), começou-se por identificar

em cada local a estação base GSM cujo canal de controlo BCCH gerasse uma maior

intensidade de campo eléctrico. Seguidamente, partindo do pressuposto que a cada

estação base estão alocadas 5 (cinco) frequências, o campo por estas gerado na situação

de máximo tráfego foi calculado através de:


Em cada um dos locais avaliados, o valor obtido para o campo extrapolado foi então

comparado com o limite mais restrito na banda do GSM, que vale aproximadamente

42.05 V/m. Nas tabelas 10.3 e 10.4 apresentam-se os resultados obtidos, respectivamente,

dentro e fora da FEUP.




LOCAL DA FEUP

BCCH

(MHz)

E medido

(V/m)

E extrapolado

(V/m)



(optimizado)

946.4 2.996 6.699 6.3

Parque Professores da FEUP 946.4 2.308 5.160 8.1

Entrada da FEUP 956.6 1.011 2.261 18.6

Terraço do DEEC 956.6 0.203 0.453 92.8


dos Alunos

955.6 0.0746 0.167 252.0


Piso

943.6 0.0651 0.146 288.8

Biblioteca 4º Piso 943.6 0.0637 0.142 295.1

B333 – Sala de Aula 954.8 0.035 0.078 537.2

Cantina da FEUP 935.2 0.0311 0.070 604.5

Tabela 10.3 – Medidas tipo 3 dentro da FEUP


118




LOCAL FORA DA FEUP BCCH

(MHz)

E medido

(V/m)

E extrapolado

(V/m)


Monte da Virgem –

Salvador Caetano

935.2 1.531 3.423 12.3


Escadas

938.4 0.897 2.006 21.0

Entrada do FCDEF 946.4 0.675 1.509 27.9


Habitação

938.4 0.466 1.042 40.4

Monte da Virgem

(ao nível do solo)

936.4 0.221 0.494 85.1

INESC – Porto 936.8 0.175 0.391 107.5

Tabela 10.4 – Medidas tipo 3 fora da FEUP

Dentro da FEUP o destaque absoluto vai novamente para toda a zona frontal, muito

particularmente no Parque dos Professores. Na generalidade desta zona pôde-se verificar

que o nível do campo extrapolado é inferior ao permitido menos de dez vezes, o que é

uma relação muito baixa quando comparado com as zonas interiores, onde a evidência

mostra que tipicamente a relação entre o campo permitido e o extrapolado é de várias

centenas. De qualquer forma todos os valores medidos encontram-se dentro dos limites

prescritos, que no fundo é o que tem significado perante a norma.

É ainda interessante notar que não só os valores mais elevados foram medidos na FEUP,

como também os valores mais pequenos. Um pormenor a realçar é o facto de em todos os

interiores da FEUP (salas, biblioteca, corredor) o campo medido ser muito inferior ao

obtido no único local interior medido fora da FEUP (Condomínio de Santa Catarina –

Escadas e Habitação). A razão para tal deve-se certamente ao facto de a estação base

estar realmente muito próxima do condomínio, sendo o segundo andar do edifício

atingido pelo lóbulo de radiação principal (apenas atenuado por um vidro). Esta situação


119

não acontece nos interiores da FEUP, onde na esmagadora maioria das vezes os locais se

encontram excessivamente longe da estação base e/ou em condições de recepção de sinal

muito desfavoráveis (atenuações enormes sofridas nas paredes de cimento).

Comentário Final

Através de todos os dados obtidos pode-se então concluir que, à luz do conhecimento

actual, o nível de radiações electromagnéticas a que a FEUP está sujeita não representará

riscos imediatos para a saúde da sua comunidade. No entanto, o bom senso obrigará

sempre a encarar com algumas reservas a afirmação acima. Isto porque este trabalho, à

semelhança de outros projectos nacionais (dos quais o já referenciado monIT é

provavelmente o expoente máximo), é feito numa perspectiva de engenharia, ou seja,

parte do pressuposto que os limites nas normas são verosímeis, representando fielmente a

fronteira a partir do qual há risco real para a saúde. No entanto, a forma como os valores

limite das normas foram determinados tem gerado alguma desconfiança, essencialmente

devido a um ponto bastante obscuro que deve ser referido. Acontece que os estudos

científicos nos quais os limites de exposição estão suportados encaram a exposição numa

base quase estática, ou seja, procuram meramente determinar um valor médio de

exposição a partir do qual os efeitos nocivos serão visíveis em cerca de apenas 30

minutos. Por outras palavras, os estudos não têm em consideração os potenciais efeitos

cumulativos da exposição à radiação continuamente ao longo dos anos. Assim sendo, a

forma encontrada nas normas para proteger implicitamente as pessoas de danos

resultantes da exposição a longo prazo foi aplicar um factor de segurança de 50.

Exemplificando este conceito, considere-se, por exemplo, a banda do GSM. Nesse

conjunto de frequências a restrição básica adequada é a SAR, como já foi referido no

capítulo 3. Estudos realizados mostraram que uma SAR inferior a 4 W/Kg preveniria os

efeitos maléficos imediatos, isto é, o aquecimento dos tecidos resultante da absorção da

energia do campo electromagnético. Dividindo pelo factor de segurança de 50 obtém-se

então 0.08 W/Kg, sendo este o valor prescrito pela norma. O que acontece é que o critério

que levou à escolha deste factor não é claro, nem tão pouco se sabe se é suficiente. Por

esse motivo esta é uma área da qual se sabe relativamente pouco, ainda em fase de


120

maturação, de tal forma que as investigações subsequentes poderão determinar que os

limites de amanhã difiram daqueles considerados adequados nos dias de hoje.


121

11. Bibliografia

[1] Guidelines for Limiting Exposure to Time-Varying Electric, Magnetic and Electromagnetic

Fields (up to 300 GHz), ICNIRP, 1998.

(http://paginas.fe.up.pt/~ee00052/Guideline_ICNIRP.pdf)

[2] Adopção das Restrições Básicas e Fixação de Níveis de Referência à Exposição

Electromagnética, Portaria n.º 1421/2004, Diário da República –I Série B – N.º 275.

(http://paginas.fe.up.pt/~ee00052/Portaria_1421_2004.pdf)

[3] Procedimentos de Monitorização e Medição dos Níveis de Intensidade dos Campos

Electromagnéticos com Origem em Estações de Radiocomunicações, ANACOM, 2003.

(http://paginas.fe.up.pt/~ee00052/Regulamento_ANACOM.pdf)

[4] Mobile Telecommunication Base Stations – Exposure to Electromagnetic Fields, Short Term

Mission on Base Station Exposure, COST 244bis, 2001.

(http://www.cost281.org/activities/Short_term_mission.pdf)

[5] Projecto monIT, Instituto de Telecomunicações / Instituto Superior Técnico, Lisboa.

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Electromagnética, Instituto de Telecomunicações / Instituto Superior Técnico, Lisboa, Nov. 2004

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[7] Correia, L.M., Exposição a Radiação de Antenas Colocadas nos Topos de Edifícios, Actas

das VII Jornadas da Sociedade Portuguesa de Protecção contra Radiações, Lisboa, Nov. 2000.

(http://193.136.221.5/item/docs/SPPCR_VIIJornadas.pdf)

[8] Carpinteiro, G.; Correia, L.M.; Oliveira, C.; Exposição à Radiação Electromagnética de

Antenas de Estações Base de GSM e UMTS, Actas da IX Jornadas da Sociedade Portuguesa de

Protecção contra Radiações, Lisboa, Nov. 2002.

(http://193.136.221.5/item/docs/SPPCR_IXJornadas.pdf)


122

[9] Carpinteiro, G.; Correia, L.M.; Fernandes, C.; Oliveira, C.; ABC das Ondas

Electromagnéticas, Projecto ITEM, Instituto de Telecomunicações / Instituto Superior Técnico,

Lisboa, Maio 2004.

(http://193.136.221.5/item/docs/ABC_OEM.pdf)

[10] Sistemas de Comunicações Móveis – Efeitos na Saúde Humana, Circular Informativa nº

68/DSA, Direcção-Geral da Saúde (DGS), Dez. 2004.

(http://www.dgsaude.pt/upload/membro.id/ficheiros/i006668.pdf)

[11] Schiller, J., Mobile Communications, Addison-Wesley, 2000.

[12] Foegelle, Michael D., A Statistical Approach to Measurement Uncertainty, EMC Test

Systems, Austin (TX) – United States, 1998.

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