De EMC/EMF COMMISSIE van de VERON De EMC/EMF commissie stelt zich tot taak: De leden van de VERON bij te staan bij het oplossen en voorkomen van elektromagnetische storingen. De leden van de VERON te adviseren over milieu- en gezondheidseffecten van de elektromagnetische velden die zij opwekken. Het Hoofdbestuur van de VERON te informeren en adviseren over alle technische ontwikkelingen welke, in de vorm van het optreden van storingen, een bedreiging kunnen vormen voor de amateurdienst. Zij tracht dit te bereiken door onder andere: Voorlichting te geven via een rubriek in Electron, de EMC pagina op de website van de VERON en houden van lezingen. Betrokken te zijn bij de ontwikkeling van emissie- en immuniteitseisen die aan elektrische of elektronische apparatuur, waaronder die van draadgebonden communicatiesystemen, worden gesteld. Hiertoe is de VERON vertegenwoordigd in de Normcommissie voor EMC van het Nederlands Elektrotechnisch Comité (NEC) van het Nederlands Normalisatie instituut (NEN) en lid van de IARU-R1 EMC werkgroep. Betrokken te zijn bij de ontwikkeling van de eisen, die in verband met milieu- en gezondheidseffecten van elektromagnetische velden, aan amateurstations kunnen worden gesteld. Deel te nemen in de HF-gebruikersgroep om de belangen van de HF gebruiker te beschermen, met name als gevolg van de problematiek rond de Power Line Communication (PLC).
Aanvragen voor informatie en ondersteuning kunt u per post richten aan: De secretaris EMC/EMF Commissie, Postbus 1166, 6801 BD Arnhem of per e-mail aan de secretaris van de commissie:
[email protected] De EMC-commissie geeft de voorkeur aan E-mail. Maakt u gebruik van de post, vermeld dan in ieder geval ook uw telefoonnummer.
Storing en Elektromagnetische Compatibiliteit (EMC) Een radioamateur kan storing opwekken in de elektronische apparatuur in zijn omgeving. Hij/zij kan bij de uitoefening van zijn/haar hobby ook zelf last hebben van storing. Storing door een amateurzender Klachten die betrekking hebben op storing door amateurzenders, komen tegenwoordig gelukkig nog maar weinig voor. Is het gestoorde apparaat voorzien is van een CE teken of van een verklaring van conformiteit met de Europese wetgeving (in de handleiding), dan moet het apparaat immuun zijn voor stoorsignalen met een veldsterkte tot circa 3 V/m. Bij storing overschrijdt uw zender blijkbaar deze grens en zult u zendvermogen moeten terugnemen of uw antenne wijzigen. Ook indien de veldsterkte hoger is dan
3 V/m, is altijd nog de mogelijkheid aanwezig om iets aan de immuniteit van het gestoorde apparaat te doen. Voor oudere toestellen, die niet voorzien zijn van een CE-markering, hanteert het Agentschap Telecom een immuniteitseis van l V/m. Deze veldsterkte wordt door een amateurzender gemakkelijk overschreden, maar u zult toch moeten proberen in goed overleg met de klager een oplossing te vinden. Neem zo nodig contact op met de EMC Commissie. Wat te doen in geval van storing: Toon begrip voor de klager en voorkom conflicten! Neem in de eerste plaats het zendvermogen terug om herhaling van de storing te voorkomen. Meestal is 10 tot 20 dB nodig. Ga na of u de storing kunt verminderen door de richting van de antenne te wijzigen of een ander type antenne toe te passen. Ga na of de storing ook bij u zelf voorkomt. Het is veel gemakkelijker om een storing in eigen omgeving te onderzoeken, dan bij een ander. Probeer in overleg met de klager/gebruiker immunisatie- maatregelen te nemen door het aanbrengen van filters of ferrietringen 1. Veel afdelingen beschikken over een EMC koffer met ontstoor hulpmiddelen! Help de klager eventueel bij het melden van de storing bij Agentschap Telecom. Neem in geval van twijfel eerst contact op met de EMC- commissie.
Afbeelding 1. Voorbeelden van ontstoringsmiddelen
Storing of Ruis op HF Bij discussies over EMC-gerelateerde zaken is het van belang te weten wat het niveau is van de achtergrond ruis. Immers alleen als er stoorsignalen en/of ruis boven de achtergrond ruis uit komen, of als die achtergrondruis daardoor verhoogd wordt, kan er sprake zijn van schadelijke storing, d.w.z. zodanige storing dat onze radio dienst niet meer kan functioneren zoals het bedoeld is. Dat betekent dat bij discussies over EMC-limieten van stoorstraling, en bij actuele storingsklachten, het nodig is te weten wat het niveau van de "natuurlijke" achtergrond ruis op de beschouwde frequenties is. 1
Ferroxcube ringkernen zijn verkrijgbaar via het VERON – Servicebureau.
In tegenstelling tot op de VHF en hogere banden wordt op de HF banden en lagere frequenties de ruisvloer niet bepaald door de ontvanger, maar door ruis dat door de antenne wordt opgepikt. We kunnen dat onderscheiden in: Atmosferische ruis. Ruis dat ontstaat door de wereldwijde optelling van alle onweeractiviteit. Galactische ruis. Ruis afkomstig van buitenaardse objecten, zoals de zon, de planeet Jupiter, het melkweg stelsel, etc. Manmade ruis. De optelling van alle door de mens veroorzaakte radiostoring. Lokale ruis- en stoorbronnen. Hiermee wordt bedoeld individueel te onderscheiden bronnen zoals radiostoring veroorzakende apparaten, statisch geladen regen, lokale onweersactiviteit (QRN), etc. De eerste drie vormen samen het achtergrond ruisniveau, waar de lokale bronnen boven uit kunnen steken. Onderzoek naar achtergrond ruisniveaus. In de jaren zestig/zeventig is er onderzoek gedaan naar de niveaus van deze achtergrond ruisniveaus, en de resultaten daarvan zijn te vinden in [1]. Een berekening van ruisveldsterktes, gericht op West en Midden Europa, is uitgevoerd in [2], hetgeen samengevat wordt in figuur 1. Figuur 2 laat hetzelfde zien, maar dan uitgaande van de spanning aan de ingang van een ontvanger, uitgedrukt in de uitslag van een IARU-gecalibreerde S-meter, en gecombineerd met een kwart golf verticale ontvangantenne. De getekende curven voor atmosferische ruis zijn statistische waarden. De bovenste curve, aangegeven met 80 %, geeft die waarden aan waarbij in 80 % van de waarnemingen het echte ruisniveau lager uit komt. De 20 % curve geeft die waarde aan, waarbij het echte ruisniveau in 20 % van de gevallen onder ligt. Het grote verschil tussen de 80 % en de 20 % lijn in het frequentiegebied 0,5 tot 10 MHz wordt grotendeels veroorzaakt door dag / nacht en winter / zomer verschillen in de ionosferische condities.
Manmade ruisniveaus. Figuren 1 en 2 tonen een reeks rechte lijnen, die het manmade ruisniveau representeren voor een aantal situaties. De waarden zijn het resultaat van onderzoekingen in de VS in de jaren zeventig. Het is zeer de vraag of deze lijnen wel representatief zijn voor de situatie in Europa in de huidige tijd. Er zijn aanwijzigingen dat de waarden in figuur 1 voor de Rural en Quiet Rural omgeving wel eens te hoog zou kunnen zijn, terwijl de lijnen voor Residential en Business misschien aan de lage kant zijn. Ook de meetwijze en met name de meetafstand tot woningen, 3 m, 10 m of 30 m, wat grote invloed kan hebben op het stoorniveau, is niet gedefinieerd.
Figuur 1. De intrede van steeds meer elektronische apparatuur in woningen in de afgelopen decennia en vooral wat er de komende tijd er nog bij gaat komen, waaronder ook vele draadloze korte afstand communicatie systemen, de zogenaamde SRD's, heeft het risico in zich dat zowel het lokale stoorniveau, als ook de achtergrond ruisniveaus omhoog gaan. We moeten ons daar tegen wapenen door nauwgezet de ontwikkelingen in de EMC standaardisatie te volgen. en waar mogelijke deze in de goede richting om proberen te buigen. Het is dan ook belangrijk om het radiospectrum als een natuurlijke hulpbron te zien en manmade storing als milieuvervuiling. Vooral de accumulatie effecten van stoorbronnen maken dat een wijde verspreiding van storende apparaten, ook van die apparaten die op zichzelf wel aan de geldende EMC of telecom normen voldoen, een verhoging van achtergrond ruisniveaus kunnen veroorzaken, die niet eenvoudig meer is terug te draaien. Storing in de ontvangst op banden toegewezen aan de Amateurradiodienst De massale toepassing van digitale elektronica heeft geleid tot een toename van breedbandige stoorsignalen op de HF-banden en in mindere mate ook op de VHF banden. Bij het digitaal schakelen van grote stromen, zoals dat voorkomt bij nieuwe liftinstallaties en motoren van grote ventilatoren en airco's, kan de storing zo ernstig zijn dat ontvangst op de lagere HF banden praktische onmogelijk is. Het trieste is dat deze installaties dikwijls voldoen aan (oudere) Europese normen welke niet afgestemd zijn op de toepassing van digitale elektronica. Meldt zo’n storing. Het is noodzakelijk dat alle in de praktijk optreden storingsgevallen boven water komen, dus gemeld worden aan Agentschap Telecom. Zonder deze storingsrapportages hebben wij radio amateurs geen been om op te staan!
Indien u zeker weet dat de oorzaak van de storing niet ligt aan technische defecten in de eigen installatie of atmosferische omstandigheden, meld dit dan via de storingslijn van het Agentschap Telecom van het Ministerie van Economische Zaken. Het telefoonnummer hiervan is (0900) 899 11 51.
Figuur 2.
Storing door niet-amateurstations Interferentie of storing in de ontvangst kan ook veroorzaakt worden door nietamateurstations. De klacht dient in dit geval te worden gemeld aan de IARUMS coördinator. Houd er echter wel rekening mee dat de Amateurdienst een aantal banden is toegewezen op secundaire basis. Dit houdt in dat hierop legaal een aantal professionele radiodiensten, waarvan u mogelijk hinder ondervindt, met voorrang mogen werken. Signaalfunctie van de amateur De radiowereld is in de afgelopen decennia totaal veranderd. Tot eind jaren tachtig van de vorige eeuw werd de radiowereld volledig beheerst door de (klassieke) radiodiensten. Sindsdien zijn vele nieuwe telecommunicatiediensten ingevoerd. Denk aan breedband internet via het vaste telefoonnet (xDSL), via het lichtnet (PLC) en de Short Range Device (SRD) toepassingen zoals Wifi en Ultra Wideband. Daar komt nog bij dat het met de voortgaande digitalisering van radiocommunicatie steeds moeilijker wordt om radiostoring als zodanig te herkennen. Bij veel systemen in de consumentensfeer, zoals Digitale Radio Omroep. Satellieten aardse digitale TV, kan de verbinding onder invloed van storing plotseling wegvallen zonder dat de oorzaak voor de gebruiker zichtbaar wordt. Niet alleen de Amateurdienst maar ook de professionele radiodiensten ondervinden hiervan in toenemende mate de gevolgen. Radioamateurs behoren daarbij tot de kleine groep in het veld, die over de mogelijkheden en kennis beschikken om vroegtijdig radiostoring te herkennen en eventueel te lokaliseren. Door hiervan melding te maken kan de Amateurdienst ook in bredere zin een rol spelen in de bescherming van de radiodiensten. Vooral in de strijd tegen PLC is gebleken dat de Amateurdienst als volwaardige partner mee kan doen in de coalitie van de HF gebruikers.
De signaalfunctie van de Amateurdienst is belangrijk. Amateurs maak daarom melding van storingen bij de EMC commissie en het Agentschap Telecom! Gebruik bij voorkeur het formulier…..
Blootstelling aan Elektromagnetische velden (EMF). De radio amateur is zich wel bewust van de risico’s die bestaan bij het omgaan met elektrische apparatuur. Niet altijd realiseren we ons echter de mogelijke gevolgen van de blootstelling aan EM velden afkomstig van de zender, antenne of voedingslijn. Van de amateur mag echter worden verwacht dat hij voldoende inzicht heeft in de materie en voorkomt dat er onveilige situaties ontstaan en daarmee rekening houdt bij het ontwerpen van zijn installatie. Dit hoofdstuk heeft tot doel een inzicht te geven in de gebruikte begrippen en een rekenvoorbeeld om snel een inschatting te kunnen maken van de eigen situatie.
Ioniserende en niet-ioniserende straling. Vaak wordt over “straling” gesproken, wat niet altijd even verstandig is omdat straling een negatieve betekenis heeft en vaak met ioniserende straling zoals radioactieve straling wordt geassocieerd. De elektromagnetische velden waar wij mee te maken hebben behoren tot de categorie Niet-ioniserende straling”. Beter is om te spreken over hoogfrequent of elektromagnetische velden.
Figuur 1 Het frequentiespectrum Gezondheidseffecten van radiofrequente velden Wat gebeurt er bij blootstelling aan elektromagnetische velden? Elektrische spanningen zijn van nature in het menselijk lichaam aanwezig, en zijn essentieel voor het normaal functioneren van het lichaam. Alle zenuwen geven signalen door met behulp van elektrische impulsen. De meeste biochemische reacties - van reacties die betrekking hebben op de stofwisseling tot reacties die te maken hebben met hersenactiviteit - gaan gepaard met elektrische processen. De gevolgen van blootstelling van het menselijk lichaam of menselijke lichaamscellen aan externe EM-velden zijn voornamelijk afhankelijk van hun frequentie en intensiteit of sterkte. Bij lage frequenties gaan de EM-velden door het lichaam heen; bij de hogere radiofrequenties worden de velden deels geabsorbeerd en dringen ze slechts over een korte afstand het weefsel in. Thermische effecten. Wanneer een organisme wordt blootgesteld aan elektromagnetische velden met frequenties hoger dan circa 100 kHz, wordt een deel van de elektromagnetische energie in de weefsels opgenomen en omgezet in warmte. . Deze warmte-effecten zijn korte termijn effecten. Niet- thermische effecten. Bij frequenties lager dan circa 100 kHz treden alleen niet-thermische effecten op. De geïnduceerde stroom is het belangrijkste effect in het lage frequentiegebied. Europese aanbevelingen over blootstellingslimieten De International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP), een onafhankelijke organisatie van wetenschappers, heeft in 1998 aanbevelingen opgesteld voor veilig verblijf in elektromagnetische velden. In 1999 heeft de Raad van Ministers van de EU het gedeelte voor de algemene bevolking overgenomen
als aanbeveling aan de lidstaten. Nederland heeft deze aanbeveling overgenomen en opgenomen in de Telecommunicatiewet. De basisrestrictie of basisbeperking. Als maatstaf voor eventueel veroorzaken van biologische effecten wordt de SAR (Specific Absortion Rate) gebruikt. Hierbij wordt uitgegaan van de hoeveelheid hoogfrequent energie die nodig is om het menselijk lichaam gemiddeld 1 graad Celsius in temperatuur te laten stijgen. Hierbij is gemiddeld een vermogen van 4 W/kg voor nodig. Twee werksituaties worden daarbij onderscheiden: Ruimtes toegankelijk voor gekwalificeerd personeel (werker of beroepsbevolking) De maximum waarden voor technisch personeel dat weet wat ze aan het doen is, ligt een factor 10 onder de SAR- waarde van 4 W/kg (basisbeperking), ofwel 0,4 W/kg. Ruimtes toegankelijk voor de algemene bevolking /publiek. De maximum waarden liggen een factor 50 onder de SAR- waarde van 4 W/kg ofwel 0,08 W/kg. Hier vallen ook de mobiele telefoons onder, los van de gebruiker!. Basisrestricties en referentieniveaus Wordt aan de basisrestricties voldaan, dan is bescherming tegen gezondheidsschade voldoende gewaarborgd. Omdat de basisrestricties niet altijd direct te meten of te berekenen zijn, heeft men voor de praktijk referentieniveaus afgeleid. Deze niveaus worden in de praktijk gebruikt om vast te stellen of de basisrestricties mogelijk worden overschreden. De verantwoordelijkheid van de radio zendamateur Wat betekent dit voor ons als radio zendamateur? Wij hebben de verantwoordelijkheid om ervoor te zorgen dat wijzelf maar ook derden niet onnodig worden blootgesteld aan te hoge veldsterktes. Van de zendamateur zelf mag verwacht worden dat hij een dusdanige kennis van EMF heeft dat hij onder de categorie werker zou kunnen vallen waarvoor een hogere blootstellingslimiet geldt. Gezinsleden en buren vallen echter in de categorie “ publiek”. De veldsterktes zoals vermeld in tabel 1 mogen niet overschreden worden. Frequentie (MHz)
werker
publiek
Frequentie (MHz)
werker
publiek
0,14 1,88 3,80 7,10 10,15 14,35 18,17 21,45 24,99 29,70 52,00 146,00 440,00
610,00 324,47 160,53 85,92 61,00 61,00 61,00 61,00 61,00 61,00 61,00 61,00 62,93
87,00 63,45 44,63 32,65 27,31 28,00 28,00 28,00 28,00 28,00 28,00 28,00 28,84
1300,00 2450,00 3410,00 5850,00 10500,00 24250,00 47200,00 78000,00 81500,00 123000,00 136000,00 141000,00 250000,00
108,17 137,00 137,00 137,00 137,00 137,00 137,00 137,00 137,00 137,00 137,00 137,00 137,00
49,58 61,00 61,00 61,00 61,00 61,00 61,00 61,00 61,00 61,00 61,00 61,00 61,00
Tabel 1 Overzicht veldsterkte amateurbanden (V/m) voor beroepsbevolking en algemeen publiek
Berekenen van de veiligheidsafstand Niet iedere zendamateur in staat is om veldsterktemetingen uit te voeren. We kunnen deze echter ook berekenen. Immers buiten de openingshoek is het uitgestraalde vermogen (ERP) minder in relatie tot de hoofdrichting van de antenne. Bij het berekenen wordt uitgegaan van de verre veld situatie (Afstand d> λ/2π). De demping van obstakels, zoals muren en ramen en anderzijds geleiding is lastig te voorspellen of te berekenen en wordt meestal niet meegenomen in de berekening. Wel dient rekening gehouden te worden met de eventuele verticale openingshoek van de antenne (3 dB punten). Bij elektromagnetische voortplanting wordt een onderscheid gemaakt tussen het nabije veld en het verre veld. Voor berekeningen worden in het algemeen gemaakt voor de verre veld situatie. Vuistregel. Voor het verre veld gebied geldt: R2 > 2 D² / . ( of /2π voor een dipool). Waarbij: = de golflengte, D = de grootste afmeting van de antenne (loodrecht op de richting van de waarneming) en R = de afstand tot de antenne. Belangrijk is het dat altijd buiten het reactieve nabije veld wordt gemeten. De grens hiervan wordt door de volgende vuistregel bepaald: R1 > 0,62 D3 / . Tussen R1 en R2 bevindt zich de zogenaamde radiating near-field region, waarvoor de formule voor het verre veld in principe niet bruikbaar is. Uit praktijkervaring blijkt dat de EMF-meting wel vanaf /2 of /4 afstand tot de antenne uitgevoerd kan worden, maar de meetfout kan dan wat groter zijn. Voorbeeld berekenen van de veiligheidsafstand: De relatie tussen het uitgestraalde vermogen (EIRP) en de sterkte van het elektrische veld ( verre veld) is gegeven door: E (V/m) = √30 EIRP(W) / d (m) Voor de veiligheidsafstand geldt nu: d (m) = √ 30 EIRP(W)/ E (V/m)
Rekenvoorbeeld: f= 145 MHz, Vermogen aan de antenne toegevoerd 400 Watt, Antenneversterking (gain): +13 dBd. Met 28V/m als blootstellingslimiet( zie tabel1) berekenen we het uitgestraalde vermogen t.o.v. een isotrope antenne (EIRP) EIRP = 13120 Watt (400 x 20 x 1,64), d =√ (30 x 13120) / 28 hieruit volgt de veilige afstand d = 22,4 meter (geldt alleen binnen de openingshoek van de antenne) Sommeren van verschillende frequenties: Het kan voorkomen dat er vanaf één locatie tegelijkertijd meerdere zenders actief zijn op verschillende frequenties. Deze verschillende veldsterktes mogen niet zondermeer opgeteld worden om tot een totale veldsterkte te komen, dit is als appels met peren vergelijken. Ieder signaal moet tot een percentage van de blootstellingslimiet (referentieniveau) verrekend worden en die waarden mogen dan wel opgeteld worden.
Voorbeeld: 3,8 MHz, gemeten E = 20 V/m, limiet voor 80 m band is 44,6 V/m, 430 MHz, gemeten E = 10 V/m, limiet voor 70 cm band is 28 V/m. Voor de 80 m band: = E2 / limiet2 = 202 / 44,62 = 0,20
Voor de 70 cm band: = E2 / limiet2 = 102 / 282 = 0,13
De relatieve blootstellingswaarde is: 0,20 + 0,13 = 0,33. Dit is 33 % van de blootstellingslimiet. Hoe voorkomen we overschrijding van de blootstellingslimiet? Het meest simpele is de antenne zo hoog mogelijk boven het straatniveau te plaatsen zodat de elektromagnetische straling afkomstig van de antenne “over” de omgeving heen straalt. Bijkomend voordeel is dat er dan minder hinder is van eventuele EMC (elektromagnetische compatibiliteit) problemen. Niet voor iedereen is het weggelegd om een mast van 50 meter hoog in de tuin te plaatsen. Wees er als radiozendamateur bewust van wat je aan het doen bent. Het gebruik van een 400 watt zendereindtrap en een antenneversterking van xxx dB met een laag opgestelde antenne is niet altijd even verantwoord in een gemiddelde woonwijk. Het globaal kunnen schatten van hoeveel veldsterkte je bij de buren veroorzaakt behoort ook bij de verantwoording die je als zendamateur hebt. Meestal vallen de veldsterktes wel mee en blijven de niveaus onder de blootstellingslimiet. Het programma Watt32 van DF3XZ, via de DARC verkrijgbaar, is een prima hulpmiddel om een en ander uit te rekenen. Ook het programma Radio Frequency Hazard calculation van de UBA, via de UBA verkrijgbaar, is ook een prima hulpmiddel om een en ander uit te rekenen. Het berekenen van de veldsterkte in het nabije veld is erg moeilijk en vereist veel kennis en ervaring. Wie zich hierin toch wil verdiepen kan gebruik maken van het gratis programma NEC 2-Code of EZNEC(http://www.qsl.net/wb6tpu/swindex.html )
Referenties. [1]. Recommendation ITU-R PI.372-6. Radio noise. 1994. ITU_R Recommendations Volume 1997. P Series-part 1. [2] ERC Report 69. http://www.ero.dk. [3] Technische Notities van PA0KDF, Electron pag. 154, april 2005.
