Svenska Elektro- och Dataingenjörers Riksförening

Elektromagnetiska vågor i Göteborg mars 2002. Prof. Yngve Hamnerius från Chalmers inledde seminariet för SERs medlemmar med att ge en historisk och teknisk översikt över de olika mobila radiosystemen och skillnader i utsänd effekt. Beroende på frekvensband som används, typ av modulering och om systemet använder effektreglering, får man olika stor medeleffekt från utrustningarna.

Exempel på effekter från telefoner i några av de mest spridda radiobaserade telefonsystemen: för GSM900 (som arbetar i frekvensbandet 900 MHz) är den maximalt tillåtna utsända effekten 2000 mW per radiokanal medan den för GSM1800 (i bandet 1800 MHz) är 1000 mW. Varje radiokanal är genom tidsmultiplex (TDMA) uppdelad i 8 'telefonkanaler', varför den maximala utsända effekten vid ett samtal är 250 mW resp. 125mW. Genom att den utsända effekten i GSM-systemen automatiskt anpassas, så att den inte blir större än vad som krävs för att hålla kontakten med basstationen, så blir den utsända effekten normalt en bråkdel av denna max-effekt. Man räknar med en reduktionsfaktor > 100, dvs utsänd medeleffekt från en GSM900 telefon ligger under 2,5 mW och från en GSM1800 telefon under 1 mW. Till skillnad från GSM-systemen, så har de s k DECT-systemen ingen automatisk effektanpassning. De är vanliga s k trådlösa telefoner och utnyttjar 1900 MHz-bandet. Medeleffekten från dessa är ca 10 mW.

Hur mycket effekt tål då vår kropp? Olika organisationer deltar i arbetet med frågorna om gränsvärden: WHO, ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection), EU och i Sverige SSI. Man använder ett begrepp SAR, som står för Specific Absorption Rate. SAR är den av en bestämd kroppsmassa (vävnad) per tidsenhet absorberade effekten och mäts i W/kg.

Mätning av SAR är idag den enda internationellt accepterade metoden för att bestämma den absorberade energin i kroppsvävnad. EU tillämpar ett värde på 2 W/kg mätt i en 10 gram stor kub av biologisk vävnad. I USA har FCC satt gränsvärdet 1,6 W/kg mätt i en 1 gram stor vävnadskub. TCO (Sverige) arbetar på ett förslag där gränsvärdet för SAR skall ligga på 0,8 W/kg upptagen effekt per 10 gram mänsklig vävnad.

När det gäller att mäta hur mycket energi en mobiltelefon ger upphov till i den mänskliga vävnaden så kan SAR-värdet vara missvisande. SAR-värdet mäts när mobiltelefonen avger maximal effekt. SAR-värdet motsvarar därför inte den verkliga användningen, bl a eftersom den automatiska effektregleringen ger en betydligt lägre medeleffekt. Dessutom kan en telefon med låg maximal effekt ha sämre egenskaper för effektreglering, dvs den sänder med onödigt stor effekt normalt, vilket ger större energi i utsatta delar av kroppen än en telefon som har bättre egenskaper för effektreglering. För att mäta hur bra en mobiltelefon är under normal användning har TCO föreslagit att man också mäter den maximala effek-ten mobiltelefonen behöver använda för kommunikation (dvs nyttig effekt). Detta kallas för "Telephone Communication Power", TCP och mäts i Watt. Ju högre värde på TCP, desto högre andel av signalstyrkan når basstatio-nen, vilket minskar den totala effekten som behöver sändas från mobiltelefonen och därmed en mindre risk för exponering av kroppen.

TCO har därför föreslagit ett gränsvärde för SAR på 0,8 W/kg samtidigt som värdet på TCP skall vara › 0,3 W. När det gäller basstationerna i de mobila telefonnäten så har ju frågan om utsänd elektromagnetisk strålning blivit en 'het potatis' i planeringen av den nya generationens nät (3G). Idag finns ca 8 000 basstationer i GSM-näten i Sverige. I slutet av 2003 beräknas vi kanske ha totalt 30.000-40.0000 basstationer för de mobila telefonnäten.

Typiska värden på effekterna i basstationerna är 5-10 W ef-fekt till antennen (per kanal). Beroende på antennutformning och effektivitet får man en varierande resulterande fältstyrka inom sändarens täckningsområde. Ju högre fältstyrka desto högre energi träffar de personer som befinner sig i täckningsområdet. Olika länder har satt olika gränsvärden på tillåten maximal fältstyrka. ICNIRP har rekommenderat 900 mW/m2, medan tättbefolkade länder som Schweiz och Italien har satt betydligt lägre tillåtna värden. INCRP:s värde bygger på 1/10 av det värde som kan ge skadlig värmeutveckling (för yrkesmänniskor är högsta tillåtna värde i stället 4500 mW/m2). Eftersom fältstyrkan avtar kvadratiskt med avståndet från sändaren blir effekterna i enskilda punkter en bit från sändaren i regel långt under dessa värden. Verkliga mätningar i stadsmiljö (Sverige) visar att man ligger långt under dessa gränsvärden.

Andra effekter än värmeutveckling i den mänskliga vävnaden misstänks dock. De biologiska effekterna man har funnit har t ex rört EEG, men även reaktionstid (som man funnit förkortas!). Området är dock inte så väl undersökt än, men de berörda organisationerna råder till försiktighet.

För att kunna mäta TCP, dvs hur effektiv en mobiltelefon är i att skicka nyttig effekt, så måste man mäta i en miljö som efterliknar verkligheten så mycket som möjligt. Mätning av radiovågor och dess effekter har vanligtvis skett i 'ekofria' rum, där man haft full kontroll på signalernas spektrum och effekter, dessa är dock mycket utrymmeskrävande och dyra. Därför har antenngruppen vid Chalmers utformat en enklare provningsmetod.

Prof. Per-Simon Kildal, från Chalmers berättade om denna provningsmetod och hur den tagits fram. Den bygger på att man mäter i en relativt liten 'låda' (ett miniatyrrum), en s k modväxlarkammare.

Medeleffekterna mäts för en mängd olika frekvenskombinationer (moder). I kammaren kan simuleras både basstationen och en telefonör (ett modellhuvud) samt olika placering av mobiltelefonen. Genom jämförelse mellan mätning med modellhuvud och utan får man ett mått på hur mycket av utsänd energi som absorberas av huvudet och hur mycket som tillgodogörs för överföring av signaler till basstationen.

Med denna utrustning har prov gjorts av en mängd mobiltelefoner på den svenska marknaden för GSM. Effektförlusterna till huvudet varierar mellan den stora ma-joriteten av telefonmodeller med 'godkända värden' (TCO) och några få, där det föreslagna grändsvärdet för TCP inte uppnås. Skillnader har konstaterats bl a beroende på typ av antenn och dess placering i förhållande till huvudet. I 900 MHz-bandet visar utdragbar antenn bästa värden, medan i 1800 Hz-bandet inbyggd antenn ger bästa värden. I övrigt har överlag bra värden uppmätts, dvs i förhållande till TCO.s förslag till gränsvärdet "TCO'01".

Resultaten och provmetoden kommer förhoppningsvis att få betydelse för utformningen av mobiltelefoner (inkl antennen).

Som avslutning ledde vår värd Arne Svensson en diskussion mellan de intresserade deltagarna och föredragshållarna.

Mer informatio: www.bluetest.se

Kommentarer

Skriv en kommentar

Namn:

Titel:

Email: