[go: up one dir, main page]

WO2001046705A1 - Dispositif de mesure d'un champ electromagnetique a polarisation quelconque - Google Patents

Dispositif de mesure d'un champ electromagnetique a polarisation quelconque Download PDF

Info

Publication number
WO2001046705A1
WO2001046705A1 PCT/FR2000/003467 FR0003467W WO0146705A1 WO 2001046705 A1 WO2001046705 A1 WO 2001046705A1 FR 0003467 W FR0003467 W FR 0003467W WO 0146705 A1 WO0146705 A1 WO 0146705A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
field
measurement
component
value
measuring
Prior art date
Application number
PCT/FR2000/003467
Other languages
English (en)
Inventor
François JACQUIN
Emmanuel Nicolas
Original Assignee
Telediffusion De France
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Telediffusion De France filed Critical Telediffusion De France
Publication of WO2001046705A1 publication Critical patent/WO2001046705A1/fr

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/0864—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by constructional or functional features
    • G01R29/0892—Details related to signal analysis or treatment; presenting results, e.g. displays; measuring specific signal features other than field strength, e.g. polarisation, field modes, phase, envelope, maximum value
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/0864—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by constructional or functional features
    • G01R29/0871—Complete apparatus or systems; circuits, e.g. receivers or amplifiers

Definitions

  • the invention relates to a device for measuring an electromagnetic field with any polarization.
  • Another of these peculiarities is that the electromagnetic field does not have a rectilinear polarization but an elliptical polarization due to the multiple reflections on the structures, or to the different emission polarizations. Another of these peculiarities is the presence of components at multiple frequencies, corresponding to the different radio services.
  • the above-mentioned normative texts are based on the measurement of the aforementioned effective intensity values, at best equal to the rms value of these fields, that is to say the maximum maximorum value of these fields without taking into account the term affecting the components of the latter.
  • the measured values are of the order of the prescribed levels, it is necessary to take account of the phase, to avoid the increase induced by these measurements.
  • these devices directly convert the HF energy into thermal heating, the effective value of this heating being measured.
  • frequency band of use limited to a hundred MHz; - phenomenon of integration of all the frequencies of the fields present on their input, due to the analog conversion phenomenon implemented. In the absence of effective filtering of this input, it is not possible to know the frequency of the signal whose level is preponderant.
  • Diodes arranged as charge of dipole circuits can be used either in their quadratic part, or in their substantially linear part. When the diodes operate in their quadratic part, that is to say for a voltage at the terminals of the junction of these latter less than approximately 100 mV, a continuous signal proportional to the square of the effective value of the field exciting the dipole is thus obtained.
  • the value of the electromagnetic field measured can be reduced; the successive measurement of the components of an electromagnetic field with good positioning accuracy is also particularly delicate; the measuring device, such as the receiver, must also be located far from the field area to be measured, since the immunity characteristics rarely exceed 10 V / m; - the cables connecting the antenna to the measuring device must be very highly shielded, which induces a prohibitive weight in the transmission site, all the more so as the amplification of the signal at the antenna output cannot be carried out under penalty of complete saturation of the chain and of distorting the measurement.
  • the object of the device of the invention is to remedy the drawbacks of the aforementioned devices of the prior art.
  • an object of the present invention is the implementation of a device for measuring the electromagnetic field making it possible to evaluate the real value of this field, in the absence of an increase due to the fact that the phase term is not taken into account.
  • • another object of the present invention is the implementation of a device for measuring an electromagnetic field with any polarization for different frequency ranges between 10 kHz to 300 GHz;
  • • another object of the present invention is the implementation of an electromagnetic field measurement device making it possible to evaluate and display the real value of this field taking into account the basic restrictions relating to the specific absorption rate 10 kHz-300 GHz, field strength, power densities and energy densities, simultaneous irradiation of one or more sources;
  • • another object of the present invention is also the implementation of a device for measuring the electromagnetic field in the near field;
  • • another object of the present invention is also the implementation of a field measurement device electromagnetic enabling effective field measurement over a standardized period of several minutes;
  • • another object of the present invention is also the implementation of an electromagnetic field measurement device allowing a calculation and a display of the real effective average values of electromagnetic field, over successive frequency ranges, disjoint or not;
  • the device for measuring an electromagnetic field with any polarization, object of the present invention is remarkable in that it comprises a module for controlled measurement of the component of electric and / or magnetic field, according to a three-dimensional reference, this module comprising a measurement channel per component of electric and / or magnetic field delivering a signal representative of the field value measured for each component in each direction of the three-dimensional frame and a sampling circuit of the field value measured for each component over a determined duration.
  • a calculation module is provided for calculating, over the determined sampling time, the average effective value of the electromagnetic field.
  • the device which is the subject of the invention finds application in the field of metrology of stationary electromagnetic fields, of any polarization, in order to ensure effective protection of persons, in strict accordance with the above-mentioned normative texts.
  • FIG. 1a represents a general diagram, in the form of functional blocks, of the device which is the subject of the present invention
  • FIG. 1B represents, by way of illustration, an electromagnetic field detector head implemented, advantageously, by the device which is the subject of the invention as shown in FIG.
  • FIG. 2a represents an illustrative flowchart of the operating mode of the device which is the subject of the invention, as shown in FIG.
  • FIG. 2b represents a detail of implementation of a specific step of acquisition of the electromagnetic field parameters used in the operating mode illustrated in FIG. 2a;
  • FIG. 1a represents a general diagram, in the form of functional blocks, of the device which is the subject of the present invention
  • FIG. 1B represents, by way of illustration, an electromagnetic field detector head implemented, advantageously, by the device which is the subject of the invention as shown in FIG.
  • FIG. 2a represents an illustrative flowchart of the operating mode of the device which is the subject of the invention, as shown in FIG.
  • FIG. 2b represents a detail of implementation
  • FIG. 3 represents, by way of illustration, a general diagram in the form of functional blocks, of a device which is the subject of the present invention in which a calibration channel for all of the measurement channels is introduced;
  • FIG. 4a represents, by way of illustration, a detail of implementation of a calibration head specially adapted to the calibration channel and to a specific detector used at the head of the measurement channels of the device which is the subject of the present invention;
  • FIG. 4b represents a flow diagram of the essential steps implemented during a calibration operation of the device which is the subject of the invention;
  • 5 represents, by way of illustration, a particular embodiment of implementation of the device object of the present invention, more particularly intended for the measurement of electromagnetic field values at different points of a space area, in order to allow a calculation of the specific absorption rate of this electromagnetic field by any certain body placed in this area of space.
  • FIGS. 1a, 1b The device for measuring an electromagnetic field with any polarization, object of the present invention, will now be described in conjunction with FIGS. 1a, 1b and the following figures.
  • an electromagnetic field with any polarization essentially corresponds to a field whose polarization is either elliptical, circular or even plane, that is to say parallel, the electromagnetic field considered being a field stationary for which the components with respect to a three-dimensional coordinate system are likely to have a determined phase shift value.
  • the device which is the subject of the present invention comprises a module 1 for controlled measurement of the electromagnetic and / or magnetic field component according to the above-mentioned three-dimensional reference.
  • the three-dimensional coordinate system makes it possible to define an electric field component denoted E x , E y and E z and a magnetic field component denoted H x , H y and H z , these components corresponding to the value of this field along the axes Ox, Oy and Oz constituting the aforementioned three-dimensional coordinate system.
  • the controlled measurement module 1 comprises a measurement channel per component of electric and / or magnetic field, each channel delivering a signal representative of the field value measured for each component in the abovementioned directions of the three-dimensional coordinate system.
  • the device which is the subject of the invention also includes a module 2 for sampling the field value measured for each component over a determined duration, this duration being able to be appropriately chosen by a operator in accordance with the provisions of the above-mentioned normative texts.
  • the device which is the subject of the invention as shown in FIG. 1a comprises a module 3 for calculating over the sampling time the mean effective value of the electromagnetic field, taking into account in particular the phase shift values between components of the electric field and / or magnetic on each of the axes of the three-dimensional coordinate system.
  • phase shift makes it possible to calculate the specific absorption rate for a set of frequency ranges defined by the user, which makes it possible to eliminate any risk of increase in the effective calculated field value and thus to eliminate the risks of access condemnation to a site on which, in particular in the near field, one or more interventions must be carried out.
  • the measurement module 1 comprises a measurement head forming an electric and / or electromagnetic field detector, which is represented in a advantageous embodiment in Figure lb.
  • the measuring head comprises a set of at least three orthogonal receiving radiating elements placed according to the orthogonal three-dimensional reference forming a detector head 10.
  • these radiating elements receivers are, on the one hand, radiating elements sensitive to the electric field and, on the other hand, radiating elements sensitive to the magnetic field constituting the electromagnetic field to be measured.
  • the radiating elements aforementioned can advantageously be placed on a cube of dielectric material with edge a, the dimension of edge a preferably being less than the half wavelength of the highest frequency of the electromagnetic field to be measured.
  • the edge a of the cube of dielectric material is less than or equal to 10 cm.
  • the receiving radiating elements for the electric field can be formed by conductive pads placed on the surfaces of the aforementioned cube and centered on the aforementioned surfaces, these conductive pads being denoted E x , E y and E 2 .
  • the aforementioned electrically conductive pads then each form a monopoly whose excitation by the electromagnetic field, that is to say by the component of the electric field of this field, then allows the detection of the component E x , E y respectively E z .
  • the orthogonal receiving radiating elements can advantageously be. constituted by an electrically conductive loop, three electrically conductive loops then being placed on the three free faces opposite to the faces comprising the radiating elements receiving the electric field.
  • the conductive loops are denoted H x , H y respectively H z .
  • each of the receiving radiating elements can be associated with an optoelectronic module modulated by the aforementioned receiving radiating element, in order to make it possible to generate a modulated optical signal representative of each measured field value for each component in each direction of the aforementioned orthonormal coordinate system.
  • each optoelectronic module can comprise a broadband amplifier directly connected to the aforementioned radiating element, the output of this broadband amplifier directly supplying a laser diode delivering the aforementioned optical signal modulated in amplitude in function of the instantaneous value of the electric field exciting the aforementioned radiating receiving element.
  • Each optoelectronic module is associated with a fiber optic transmission circuit of the amplitude modulated optical signal, this transmission circuit delivering an amplitude modulated optical signal transmitted to an optoelectronic converter receiver bearing the reference 11, each optoelectronic converter module delivering an electrical signal constituting the signal representative of the field value measured for each component in each direction of the orthonormal reference frame.
  • the fiber optic link circuit between the detector head 10 and the aforementioned optical receiver module 11 can be produced by a bundle of optical fibers comprising four or seven channels, that is to say three or six channels. optics for the detection and the transmission of the components of electric field, respectively of magnetic field, towards the optical receiver module 11, and an optical control channel connecting the optical receiver module 11 to the detector head 10 to ensure the control of the whole from the control and processing unit 3.
  • Each optical reception module constituting the module 11 can advantageously comprise a laser diode reception device directly coupled to the output of the optical fiber constituting a measurement channel, this diode being connected for example to a broadband amplifier delivering an analog electronic signal representative of the field value measured for each component in each direction of the three-dimensional coordinate system.
  • the assembly comprising the detector head 10 and the optical receiver module 11 constituting the controlled measurement module 1
  • the latter can be configured to measure field values, that is to say say components between 2 and 200 volts / meter, on a frequency band between 10 KHz and 2.5 to 3 GHz.
  • the three or six measurement optical fibers constituting a measurement channel make it possible to route the measured data relating to the field components of the measurement head 10 to the optical receiver module 11, which is advantageously offset by the transmission circuit consisting of all fiber optic cables.
  • the optical control or signaling fiber makes it possible to ensure, from the optical receiver module 11 and of course a control signal, denoted Cde, delivered by the control and calculation 3, synchronization and control of the measuring head to ensure the measurement of the previously mentioned field components.
  • the offset between the measurement head 10 and the optical receiver with four or seven channels can be between 50 meters, 200 meters or 500 meters for example, in order to ensure efficient decoupling of all the measurement circuits at the values of significant field components present in the near field areas.
  • the optical receiver module 11 reproduces for each measurement channel the signal representative and proportional to the field value measured for each component in each direction of the three-dimensional coordinate system.
  • this can advantageously consist of a spectrum and network analyzer, bearing the reference 20 , so as to carry out a sampling of the measured field value for each component over a determined duration in a synchronized manner, the sampling of each component being simultaneous.
  • the output of the optical receiver module 11 constituting the controlled measurement module 1, which delivers the signal representative of the field value measured for each component, is connected for each measurement channel to the spectrum analyzer and network 20.
  • the latter thus receives an analog electronic signal for each of the aforementioned measurement channels.
  • the sampling of these channels is then carried out in internally at the spectrum and network analyzer simultaneously and synchronized.
  • the spectrum and network analyzer is a multi-channel system thus making it possible to measure the component of an electric and / or magnetic field in phase.
  • the principle of measuring the aforementioned field components consists in measuring, by way of nonlimiting example, the absolute effective value of the component of the x-axis of the three-dimensional frame and on the contrary in measuring the simultaneous relative values of the components according to the two other axes, y and z, with respect to the component along the x axis, taking into account the differences in phase value. Integration by calculation of the three aforementioned components, absolute value and relative value, then makes it possible to calculate the mean square value of the electric field respectively of the magnetic field, or if necessary of the two fields according to the desired precision.
  • a start step A the device represented in FIG. 1a is subjected to an electromagnetic field with elliptical polarization for example.
  • the measuring head 10 then makes it possible to carry out in step B a triaxial projection of the components of the respectively magnetic electric field E x , E y , E z and H x , H y , H 2 .
  • step C The process of optical modulation and transmission by optical fiber to the optical receiver module 11 makes it possible, in step C, to convert the value of the above-mentioned components into a voltage constituting the analog signal representative of the field value measured for each component in each direction of the three-dimensional coordinate system.
  • This operation is represented in step C by the relations: Ex, E y , h ⁇ z > U e ⁇ , U e , U ez H x , H y , H z - »U hx , U xy , U hZ where U ex , U ey , U ez and U hx , U xy , U hz designate the voltage values of the analog signal representative of the measured field value for each previously mentioned component.
  • the spectrum and network analyzer 20 in fact makes it possible, in a step D, to ensure the acquisition of the six components, or where appropriate of three components, and in particular of the signal module electric field in the direction Ox, noted IU ex I, and magnetic field in the direction Oy, noted IU hy I, as well as the phase shift between the signals representative of these components, this phase shift being noted ⁇ (U ex , U hy ).
  • the acquisition step D also consists in enabling the module to acquire the relative value of the electric field components in the direction y and in the direction x, denoted
  • step D there are at the level of the spectrum and network analyzer 20 of the module absolute values of the signals representative of the electric field components in the x and y directions and of the phase shift between these components, of the module of the relative value of the signals representative of the electric field components in the y direction and in the x direction, respectively in the z direction and in the x direction, of the modules of the relative values of the signals representative of the magnetic field components in the x direction and the y direction, respectively direction z and the direction y, as well as values of phase shift between the aforementioned relative values.
  • step D is followed, at the spectrum and network analyzer 20, by a step E consisting, according to a particularly advantageous aspect of the device object of the present invention, in calculating the values of signals representative of the above-mentioned field values, that is to say components in the x, y and z directions, for different frequency ranges, which are defined at the option of the user.
  • the user via the control module 3, is able to define one or more frequency ranges in which a measurement of the electromagnetic field components must be carried out.
  • the spectrum and network analyzer 20 As regards the spectrum and network analyzer 20, it is indicated that this can be constituted by an analyzer of the HP 4396B type marketed by the company HEWLETT PACKARD, which operates in spectrum analyzer mode on the inputs S, R , A and B, and in network analyzer mode on the output R FOUT , A and B. It is understood in particular that in the case where the acquisition of six measurement channels must be carried out, that is to say the 'acquisition components of electric field and magnetic field, it is then possible either to double the sampling, or the spectrum and network analyzer 20 by a spectrum and similar network analyzer synchronized on the first.
  • the voltage values that is to say the electronic analog signal representative of the aforementioned components obtained in step E, are then transferred to the control and processing unit, which can advantageously be constituted by a computer.
  • PC staff, marked 30, connected to the spectrum and network analyzer 20 via a serial link for example.
  • step F a microcomputer 30 is calculated at the value of an effective component of an electric magnetic field respectively according to the relationships:
  • control and processing unit 3 then makes it possible to perform the calculation in step G of the effective components E x , E y , E z , H x , H y , H z .
  • the true effective value of the electric and / or magnetic fields is thus obtained after step G for all the frequency ranges
  • step D A more detailed description of the process implemented in step D in order to acquire all the modules of absolute value and relative value of the signals representative of the components of the respectively magnetic electric field will now be given in conjunction with Figure 2b.
  • step Da this step is followed by a step for initializing the parameters of the network analyzer mode at step Db and by a step De for initializing the parameters. in spectrum analyzer mode.
  • a control signal Cde delivered by the control and processing unit 3, that is to say the microcomputer 30, to the optical receiver module 11 allows, by the via the optical fiber for connection and control, ensuring the control of the measuring head 10 and the transmission of the measured field values to the aforementioned optical receiver 11.
  • the spectrum and network analyzer 20 then proceeds simultaneously, via the aforementioned channels R, A and B, in step Dd 0 , to the measurement of the modulus of the signal U x , noted
  • steps Dei and De 2 the phase shifts or phase values of the channel A are carried out relative to the channel R, that is to say the value of the phase shift ⁇ (U y / U x ) respectively of the B / R channels, that is to say of the phase shift ⁇ (U z / U x ).
  • steps Dei and De 2 it is then proceeded to calculate the electric field E, in step E, that is to say to calculate the voltage values representative of the electric field and magnetic field components in the directions x, y, z for each band of frequencies ⁇ fi considered.
  • Steps F and G can then be implemented, as will be described below.
  • the measurements are made in fact on the voltage values U x U, and U 2 which are directly proportional to the components E x , E y and E z of the electric field E.
  • the vector E is then perfectly defined by its module
  • the measurement process can then be repeated for all the transmission frequencies, as represented symbolically by the return loops of steps F to C and F to E in FIG. 2a.
  • the sampling of the values during the determined duration, 6 min in the case of the aforementioned normative texts makes it possible to calculate an average value in the case where the emission is not stable.
  • the calculated field values can then be compared with the limit values established by the normative texts and displayed, compared to these limit values, in any suitable presentation.
  • the calibration channel includes a system for measuring the propagation time on each measurement channel and a module for compensating the difference in propagation time of each measurement channel, this compensation module making it possible to ensure, over the sampling period, a phase measurement of each component of the electromagnetic field for a plurality of frequency bands of the aforementioned electromagnetic field.
  • the propagation time measurement circuit on each measurement channel is represented in FIG. 3 as consisting of a radiofrequency energy distributor 40 whose input is connected to the output R FOUT of the spectrum and network analyzer.
  • the outputs of the radiofrequency energy distributor 40, one output per receiving radiating element of the measuring head 10, are connected to circuits for exciting these receiving radiating elements.
  • the module for compensating the difference in propagation time of each measurement channel can be implemented at the spectrum and network analyzer by a read shift system for the stored sampled values, the read shift corresponding to a number sampling step representative of the delay due to the difference in propagation time between each measurement channel distinct from the reference measurement channel and this reference measurement channel.
  • an address shift in reading of the aforementioned sampled values that is to say of the voltage values U exi , U ey ⁇ , U ezi respectively U X ⁇ , U hy ⁇ and U hzl , can be performed at the spectrum and network analyzer for transferring the values compensated late in step F at the level of the control and calculation unit 3 constituted by the microcomputer 30.
  • the above-mentioned values, transferred to step F are deemed free of phase shift due to the imbalance in the propagation time of each measurement channel for each component of the electromagnetic field for a plurality of frequency bands of the aforementioned electromagnetic field.
  • the transmission by the output R F or ⁇ of the spectrum and network analyzer 20 of a radiofrequency signal in each aforementioned frequency band ⁇ f x makes it possible to measure the delay time between the measurement channels and then compensate, at the values sampled by reading offset by the corresponding number of sampling steps, the delay of each of the measurement channels with respect to the reference measurement channel.
  • the propagation time measurement circuit of each measurement channel comprises a module for temporary simultaneous excitation of the receiving radiating elements of the measurement head 10, from of the radio frequency signal delivered by the output R FOUT of the spectrum and network analyzer 20.
  • a module for memorizing the propagation time on each measurement channel is provided, this memorization module being internal to the analyzer of spectrum and network 20.
  • the simultaneous temporary excitation module bears the reference 41 and it comprises at least one hollow cube bearing the reference 41a formed by a box of dielectric material with edge b greater than the edge a of the measuring head 10 shown in FIG. 1b.
  • the hollow cube thus formed is intended to constitute a cap, which, to ensure the temporary excitation of the receiving radiating elements of the measuring head 10, is placed so as to cover the latter.
  • the hollow cube thus formed is provided with an external shielding making it possible to protect the assembly from external electromagnetic radiation not distributed by the distributor 40.
  • the faces of the hollow cube 41 are then provided with electrodes contact constituting spring-loaded test probes, noted 410 ex , 410 ey and 410 ez , these test probes being constituted by balls or cones mounted on a spring intended to come into contact with the electrically conductive pads E x , E y and E z shown in Figure lb.
  • the spring-loaded test probes are connected via coaxial cables, of substantially identical length, to a coaxial cable connecting the assembly to the output R F or ⁇ of the spectrum and network analyzer 20. From preferably, it is understood that the aforementioned coaxial cable is divided into three substantially identical coaxial cables and of substantially identical length, intended to supply each test tip 410 ex , 410 ey and 410 ez .
  • the subdivision of the supply cable into three supply cables of substantially identical length can advantageously be carried out at the common apex of the three faces comprising the aforementioned test probes.
  • the faces of the hollow cube 41 opposite to the faces comprising the touch points can be provided with a loop circuit intended to be coupled to the corresponding loop circuit H x , H y and H z of the measuring head 10.
  • the loops 410 hx and 410 hz are shown intended to ensure the excitation of the loops H x , respectively H z of the measuring head 10, the other temporary excitation loop not being shown so as not to overload the drawing.
  • the assembly calibration procedure is then carried out as illustrated in FIG. 4b successively by the steps consisting in: - AC: removal of the protection from the measuring head 10;
  • the effective positioning of the hollow cube 41 on the aforementioned measuring head 10 is carried out when the contact of the test probes and the electrically conductive pads is effectively carried out, which moreover allows, due to the three-point contact thus produced, suitably place the temporary excitation loops 410 x , 410 hz and
  • this step can be carried out in two stages: a step of calibrating the aforementioned channels in module, followed by a phase calibration step in phase. Of course, these steps can be reversed and the calibration values are saved.
  • this level is preferably established experimentally as a function of the frequency band for which the calibration is carried out.
  • This frequency band can be chosen according to the very choice of the user and, where appropriate, for the FM band, the TV band or any other band depending on the application considered, that is to say the site on which the measurement is to be made.
  • the previously described calibration process is particularly efficient insofar as it makes it possible to calibrate all the measurement channels so that they have the following properties: - strictly identical propagation time between the output R F or ⁇ and 1 ' end of each track; strictly identical attenuation between the output R F or ⁇ and the end of each channel; reproducibility of the positioning of the test probes, this reproducibility being obtained by implementing a support at three points taking into account the dimensioning of the hollow cube; consequent bandwidth for calibration between 1 MHz and 2 GHz, that is to say a width compatible with the total bandwidth of the measurement chain.
  • the device which is the subject of the present invention makes it possible to minimize the measurement uncertainties, which, following comparative tests, have made it possible to establish: an amplitude difference of less than 0.1 dB between each measurement channel; - a phase difference of less than 2 ° between each channel.
  • a pre-calibration is carried out by adjusting the three channels by construction.
  • the choice of components, the electrical lengths of the cables and the durability of the components, as well as the precision of the positioning of the distributor, that is to say of the hollow cube, are relevant parameters for the precision of the assembly.
  • this calibration can then be validated when, when the three channels are swapped on the same source, ie the source R FOUT delivered by the spectrum analyzer 20, the measurement variation is less than the typical values previously mentioned 0.1 dB and 2 ° as regards the phase difference.
  • the simultaneous acquisition of the field component values along the three axes of the three-dimensional frame of reference makes it possible to guarantee compliance with the phase relationships between these components and therefore to obtain the quadratic mean of the field at a point in space. Due to the compensation of the propagation time differences on the measurement channels, a rigorous synchronization of the sampling, and therefore of the measurement, is thus obtained. All of these conditions guarantee a correct measurement of the electromagnetic field for each range of frequencies making up the electromagnetic spectrum. It is understood in particular that the bandwidth of the measuring chain can be adapted by the choice of the bandwidth of the measuring head 10.
  • the device which is the subject of the present invention in this embodiment preferably uses the same elements as those described above in the description in conjunction with FIG. 3.
  • the device which is the subject of the present invention comprises, in this embodiment, a circuit for measuring a reference phase of the electromagnetic field.
  • the circuit for measuring a reference phase comprises at least one sensor E r for measuring a phase reference field component corresponding to a field component measured in one of the directions of the three-dimensional coordinate system.
  • the measurement sensor E r is then spatially offset with respect to the measurement head 10 constituting the controlled measurement circuits previously mentioned in the description.
  • a measurement channel, denoted Vm, of the phase reference is connected on the one hand to the measurement sensor E r and connected to a second spectrum and network analyzer, bearing the reference 20b in FIG. 5.
  • D '' in general, it is indicated that the measurement channel Vm of the reference phase is decorrelated from the measurement channels by component of electric and / or electromagnetic field constituted by the measurement head 10, the connections by optical channel and the channels RAB of the first spectrum and network analyzer bearing the reference 20a in FIG. 5.
  • the channel E x of the first spectrum and network analyzer 20a is connected to the channel R of the second spectrum and network analyzer 20b, while the channel A of this same second spectrum and network analyzer 20b is connected to the measurement channel Vm.
  • the R and A measurement channels of the second spectrum and network analyzer 20b being independent, the measurement of the phase reference Vm is thus decorrelated from the measurement channels by electric and / or electromagnetic field component.
  • the space zone has been represented as a mesh formed by measurement points M 0 to Mu, the mesh being able of course to be adapted as a function of the dimensions of the aforementioned certain body.
  • the measurement channel Vm and the reference sensor Er then make it possible, within the framework of the embodiment of FIG. 5 of the device object of the present invention, to carry out the successive measurement by displacement of the measurement head 10 at points successive M 0 to M such as shown in FIG. 5 and constituting a mesh of the space zone Z, the phase reference delivered by the measurement channel Vm then making it possible to calculate the instantaneous values of the field components at all points of the aforementioned mesh.
  • the mesh is represented in the form of a parallelepiped in FIG. 5 but the latter can be adapted to all forms of the certain body. Knowledge of the absorption and radioelectric conductivity parameters of the latter then makes it possible to calculate the value of the specific absorption rate.
  • the relative phases and levels of the channel E x considered as reference direction are thus measured simultaneously, as is the reference phase at the reference point via the reference sensor E r .
  • This measurement is thus carried out by means of the sensor E r constituted for example by a monopole or a dipole connected by a link of the optical fiber type, as described above for the controlled measurement channels, on the second spectrum analyzer and network 20b.
  • the measurement channel Vm can then be connected to channel E y of the second spectrum and network analyzer 20b, while the channel E x of the latter is itself connected to channel E x of the first spectrum analyzer and of network 20a, i.e. at terminal R.
  • the relevant information with regard to the reference phase is none other than the relative phase of the field components at the aforementioned multiple measurement points with respect to the reference point E r . Consequently, the calibration of the device which is the subject of the present invention as shown in FIG. 5 is then simplified because it is limited to the choice of a reference point, this a priori possibly being any, and to the calibration of the device at this point.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif de mesure d'un champ électromagnétique à polarisation quelconque. Il comprend un module (1) de mesure commandé de la composante champ électrique et/ou magnétique selon un repère tridimensionnel, chaque voie de mesure délivrant un signal représentatif de chaque composante, un module d'échantillonnage (2) de la valeur de champ mesuré sur une durée déterminée et un module (3) de calcul sur la durée d'échantillonnage de la valeur efficace moyenne du champ électromagnétique et de la phase entre voies. Application à la dosimétrie individuelle des personnes.

Description

Dispositif de mesure d'un champ électromagnétique à polarisation quelconque
L'invention concerne un dispositif de mesure d'un champ électromagnétique à polarisation quelconque.
Dans les pays industrialisés, certaines catégories de personnes sont soumises, de plus en plus fréquemment, aux effets, non désirés, des champs électromagnétiques engendrés au voisinage d'installations d'émission de services utilisant les ondes électromagnétiques.
La connaissance électromagnétique de ces sites d'émission radiofréquences en vue d'assurer la protection des personnes aux effets thermiques des champs électromagnétiques engendrés sur ces derniers n'est pas chose aisée, en raison notamment d'un nombre important de particularités des conditions d'émission de chaque site, lesquelles ne peuvent pas être prises en compte par les dispositifs de mesure actuellement disponibles dans le commerce . Parmi l'une de ces particularités, on peut citer le fait que les champs électromagnétiques engendrés en zone de champ proche des surfaces rayonnantes ne présentent aucunement les caractéristiques classiques des champs électromagnétiques à ondes planes, mais peuvent au contraire varier très fortement d'un point à un autre de la zone de champ proche.
Une autre de ces particularités est que le champ électromagnétique ne possède pas une polarisation rectiligne mais une polarisation elliptique due aux réflexions multiples sur les structures, ou aux différentes polarisations d'émission. Une autre de ces particularités est la présence de composantes à des fréquences multiples, correspondant aux différents services radioélectriques .
Dans une telle situation, l'intervention de personnels techniques à proximité immédiate ou non de telles zones présente tant un risque d'effets directs de l'exposition, du fait de l'interaction directe des champs électromagnétiques dans le corps humain, que d'effets indirects de l'exposition, dans le cas où le corps humain d'un intervenant entre en contact avec des structures ou objets métalliques situés dans ces zones.
Dans le but de promouvoir une protection efficace à ces effets indésirables, car préjudiciables, des personnels intervenants, ou le cas échéant du public, les pouvoirs publics et les Institutions Internationales ont édicté des textes de normalisation ayant pour objet d'établir des valeurs limites d'exposition des personnes, professionnels ou non, aux rayonnements électromagnétiques, afin d'en réduire au minimum les effets, compte tenu notamment de la fréquence du rayonnement . Les normes précitées sont en particulier : la norme internationale CEI 61566 codifiée au niveau européen sous la référence EN 61566 et en France sous la référence NF EN 61566 ; la norme expérimentale européenne ENV 50166-2 codifiée en France sous le référence C 18-610.
D'une manière générale, les textes précités permettent de définir des valeurs limites de valeur efficace d'intensité de champ électrique en V/m, de champ magnétique en A/m et d'intensité de puissance équivalente à celle d'une onde plane en W/m , confer le tableau ci- après pour des personnels professionnels.
Figure imgf000005_0001
Toutefois, les textes normatifs précités s'appuient sur la mesure des valeurs efficaces d'intensité précitées, au mieux égale à la valeur rms de ces champs, c'est-à-dire la valeur maximum maximorum de ces champs compte non tenu du terme de phase affectant les composantes de ces derniers. Lorsque les valeurs mesurées sont de l'ordre des niveaux prescrits, il est nécessaire de tenir compte de la phase, pour éviter la majoration induite par ces mesures.
Alors que de telles mesures de valeurs efficaces peuvent être effectuées grâce à la mise en œuvre des dispositifs de mesure actuellement disponibles dans le commerce, ceux-ci présentent des limitations que la présente invention permet de supprimer.
En particulier, parmi les dispositifs de mesure actuellement utilisés, on peut citer : " Les mesureurs à bolomètres
De même que pour les effets indésirables sur le corps humain, ces appareils convertissent directement l'énergie HF en échauffement thermique, la valeur efficace de cet échauffement étant mesurée. De type monovoie, ces appareils présentent en outre les particularités ou inconvénients suivants : bande de fréquences d'utilisation limitée à une centaine de MHz ; - phénomène d'intégration de l'ensemble des fréquences des champs présents sur leur entrée, en raison du phénomène analogique de conversion mis en œuvre. En l'absence de filtrage efficace de cette entrée, il n'est pas possible de connaître la fréquence du signal dont le niveau est prépondérant. Dans ces conditions, l'intégration d'un facteur d'antenne non constant dans la bande de fréquences en vue de déterminer la puissance effectivement rayonnée et la comparaison du niveau de puissance à une valeur de seuil, elle-même non constante, ne peuvent être facilement envisagées ; fonction de transfert, en raison du phénomène de transfert thermique, intrinsèquement lente, les résultats de mesure n'étant, dans ces conditions, fournis qu'au rythme de quelques secondes ; absence de souplesse d'utilisation de ce type d'appareil en raison, d'une part, de la nécessité d'un conditionnement en température de ces derniers avant utilisation, et, d'autre part, d'une résistance incertaine aux champs électromagnétiques présents sur les sites d'investigation.
Les mesureurs à diodes
Ces appareils sont actuellement les plus répandus, car bien que d'encombrement restreint, ils permettent de délivrer une valeur efficace rms du champ. Des diodes disposées comme charge de circuits dipôles peuvent être utilisées soit dans leur partie quadratique, soit dans leur partie sensiblement linéaire. Lorsque les diodes fonctionnent dans leur partie quadratique, soit pour une tension aux bornes de la jonction de ces dernières inférieure à environ 100 mV, un signal continu proportionnel au carré de la valeur efficace du champ excitant le dipôle est ainsi obtenu.
Ces appareils présentent toutefois les particularités ou inconvénients ci-après : impossibilité de reconnaître une polarisation elliptique ; impossibilité de séparer des plages ou bandes de fréquences dans la mesure où les sensibilités ne sont pas identiques dans les extrémités des bandes précitées (UHF 61,4 V/m à 400 MHz, 92,1 V/m à 900 MHz) ; influence du couplage des champs proches sur l'équipement ou sur les autres parties métalliques proches de ce dernier difficile à évaluer ; absence de fidélité de la mesure en présence de deux signaux ou plus d'amplitude similaire à l'intérieur de la bande, une valeur supérieure à la valeur réelle étant, dans ce cas, indiquée, des situations de minoration de la valeur réelle du champ ayant en outre été mises en évidence sur site.
Les systèmes antennes-analyseur
Ces systèmes composés d'antennes portables reliées par liaison coaxiale à des récepteurs de mesure sont les plus classiques. Ils présentent toutefois les particularités ou limitations ci -après, en raison notamment de l'existence de couplage du champ électromagnétique sur les différents éléments du système: - l'antenne doit être très petite par rapport aux distances la séparant des structures environnantes et à la longueur d'onde du champ. Un tel critère exclut les antennes traditionnellement utilisées pour les mesures de champ, les doublets accordés ne pouvant être utilisés que dans la partie des fréquences hautes de la bande UHF ; mesure des différentes composantes du champ pour prendre en compte la polarisation. En conséquence, dans le cas d'une polarisation elliptique, la valeur du champ électromagnétique mesurée peut être minorée ; la mesure successive des composantes d'un champ électromagnétique avec une bonne précision de positionnement est en outre particulièrement délicate ; le dispositif de mesurage, tel que le récepteur, doit en outre se trouver éloigné de la zone de champ à mesurer, car les caractéristiques d'immunité dépassent rarement 10 V/m ; - les câbles de liaison de l'antenne au dispositif de mesure doivent être très fortement blindés, ce qui induit un poids rédhibitoire dans le site d'émission, ce d'autant plus que l'amplification du signal en sortie d'antenne ne peut être réalisée sous peine de saturation complète de la chaîne et de fausser la mesure . Le dispositif objet de l'invention a pour objet de remédier aux inconvénients des dispositifs de l'art antérieur précités.
En particulier, en raison de l'intérêt majeur de la prise en compte du paramètre de phase pour la mesure des champs électromagnétiques, un objet de la présente invention est la mise en œuvre d'un dispositif de mesure du champ électromagnétique permettant d'évaluer la valeur réelle de ce champ, en l'absence de majoration du fait de la non prise en compte du terme de phase.
En référence aux dispositions de la norme expérimentale européenne ENV 50166.2 précitée,
• un autre objet de la présente invention est la mise en œuvre d'un dispositif de mesure d'un champ électromagnétique à polarisation quelconque pour différentes plages de fréquences comprises entre 10 kHz à 300 GHz ;
• un autre objet de la présente invention est la mise en œuvre d'un dispositif de mesure de champ électromagnétique permettant d'évaluer et d'afficher la valeur réelle de ce champ compte tenu des restrictions de base relatives aux débit d'absorption spécifique 10 kHz-300 GHz, intensité des champs, densités de puissance et densités d'énergie, irradiation simultanée d'une ou plusieurs sources ;
• un autre objet de la présente invention est également la mise en œuvre d'un dispositif de mesure de champ électromagnétique en champ proche ;
• un autre objet de la présente invention est également la mise en œuvre d'un dispositif de mesure de champ électromagnétique permettant une mesure effective de champ sur une période normalisée de plusieurs minutes ;
• un autre objet de la présente invention est également la mise en œuvre d'un dispositif de mesure de champ électromagnétique permettant un calcul et un affichage des valeurs réelles efficaces moyennes de champ électromagnétique, sur des plages de fréquences successives, disjointes ou non ;
• un autre objet de la présente invention est également la mise en œuvre d'un dispositif de mesure du champ électromagnétique permettant la détermination d'une cartographie vectorielle du champ électromagnétique, utile en particulier pour le calcul du taux d'absorption spécifique ; • un autre objet de la présente invention est la mise en œuvre d'un dispositif de mesure de champ électromagnétique d'une très grande précision, grâce à la mise en œuvre d'un protocole de calibrage spécifique, pouvant être conduit antérieurement et/ou postérieurement à chaque mesurage ou à une fréquence d'utilisation déterminée.
Le dispositif de mesure d'un champ électromagnétique à polarisation quelconque, objet de la présente invention, est remarquable en ce qu'il comporte un module de mesure commandé de la composante de champ électrique et/ou magnétique, selon un repère tridimensionnel, ce module comportant une voie de mesure par composante de champ électrique et/ou magnétique délivrant un signal représentatif de la valeur de champ mesuré pour chaque composante dans chaque direction du repère tridimensionnel et un circuit d'échantillonnage de la valeur de champ mesuré pour chaque composante sur une durée déterminée. Un module de calcul est prévu pour calculer, sur la durée d'échantillonnage déterminée, la valeur efficace moyenne du champ électromagnétique. Le dispositif objet de l'invention trouve application dans le domaine de la métrologie des champs électromagnétiques stationnaires, de polarisation quelconque, afin d'assurer une protection efficace des personnes, en stricte conformité avec les textes normatifs précités.
Il sera mieux compris à la lecture de la description et à l'observation des dessins ci-après dans lesquels : la figure la représente un schéma général, sous forme de blocs fonctionnels, du dispositif objet de la présente invention ; la figure lb représente, à titre illustratif, une tête de détecteur de champ électromagnétique mise en œuvre, de manière avantageuse, par le dispositif objet de l'invention tel que représenté en figure la ; la figure 2a représente un organigramme illustratif du mode opératoire du dispositif objet de l'invention, tel que représenté en figure la ; la figure 2b représente un détail de mise en œuvre d'une étape spécifique d'acquisition des paramètres de champ électromagnétique utilisée dans le mode opératoire illustré en figure 2a ; la figure 3 représente, à titre illustratif, un schéma général sous forme de blocs fonctionnels, d'un dispositif objet de la présente invention dans lequel une voie de calibrage de l'ensemble des voies de mesure est introduite ; la figure 4a représente, à titre illustratif, un détail de mise en œuvre d'une tête de calibrage spécialement adaptée à la voie de calibrage et à un détecteur spécifique utilisé en tête des voies de mesure du dispositif objet de la présente invention ; la figure 4b représente un organigramme des étapes essentielles mises en œuvre pendant une opération de calibrage du dispositif objet de l'invention ; la figure 5 représente, à titre illustratif, un mode de réalisation particulier de mise en œuvre du dispositif objet de la présente invention, plus particulièrement destiné à la mesure de valeurs de champ électromagnétique en différents points d'une zone d'espace, afin de permettre un calcul du taux d'absorption spécifique de ce champ électromagnétique par tout corps certain placé dans cette zone d'espace.
Le dispositif de mesure d'un champ électromagnétique à polarisation quelconque, objet de la présente invention, sera maintenant décrit en liaison avec les figures la, lb et les figures suivantes.
D'une manière générale, on rappelle qu'un champ électromagnétique à polarisation quelconque correspond essentiellement à un champ dont la polarisation est soit elliptique, soit circulaire ou encore plane, c'est-à-dire parallèle, le champ électromagnétique considéré étant un champ stationnaire pour lequel les composantes vis-à-vis d'un repère tridimensionnel sont susceptibles de présenter une valeur de déphasage déterminée. En référence à la figure la, on indique que le dispositif objet de la présente invention comprend un module 1 de mesure commandé de la composante de champ électromagnétique et/ou magnétique selon le repère tridimensionnel précité. En référence à la figure précitée, on indique que le repère tridimensionnel permet de définir une composante de champ électrique notée Ex, Ey et Ez et une composante de champ magnétique notée Hx, Hy et Hz, ces composantes correspondant à la valeur de ce champ selon les axes Ox, Oy et Oz constitutifs du repère tridimensionnel précité.
Selon un aspect remarquable du dispositif objet de l'invention, le module 1 de mesure commandé comporte une voie de mesure par composante de champ électrique et/ou magnétique, chaque voie délivrant un signal représentatif de la valeur de champ mesuré pour chaque composante dans les directions précitées du repère tridimensionnel.
Compte tenu des valeurs de champ mesuré pour chaque composante, le dispositif objet de l'invention comporte également un module 2 d'échantillonnage de la valeur de champ mesuré pour chaque composante sur une durée déterminée, cette durée pouvant être choisie de manière appropriée par un opérateur conformément aux dispositions des textes normatifs précités. Enfin, le dispositif objet de l'invention tel que représenté en figure la comporte un module 3 de calcul sur la durée d'échantillonnage de la valeur efficace moyenne du champ électromagnétique, compte tenu notamment des valeurs de déphasage entre composantes de champ électrique et/ou magnétique sur chacun des axes du repère tridimensionnel. La prise en compte des valeurs de déphasage permet de calculer le débit d'absorption spécifique pour un ensemble de plages de fréquences défini par l'utilisateur, ce qui permet de supprimer tout risque de majoration de la valeur effective de champ calculée et ainsi de supprimer les risques de condamnation d'accès à un site sur lequel, notamment en champ proche, une ou des interventions doivent être effectuées.
D'une manière générale, bien que le repère tridimensionnel utilisé puisse être de type quelconque, on se limitera, afin de simplifier la description, à un repère tridimensionnel orthogonal, ce qui permet d'ailleurs de simplifier les calculs des valeurs de champ mesuré ainsi qu'il sera décrit ci-après en liaison avec la figure lb et les figures suivantes. En référence à la figure lb précitée et en liaison avec la figure la, on indique que pour un repère tridimensionnel orthogonal, le module de mesure 1 comporte une tête de mesure formant un détecteur de champ électrique et/ou électromagnétique, lequel est représenté dans un mode de réalisation avantageux en figure lb.
En référence à la figure précitée, on indique que la tête de mesure comporte un ensemble d'au moins trois éléments rayonnants récepteurs orthogonaux placés selon le repère tridimensionnel orthogonal formant une tête détecteur 10. Dans l'exemple donné en figure lb, ces éléments rayonnes récepteurs sont, d'une part, des éléments rayonnants sensibles au champ électrique et, d'autre part, des éléments rayonnants sensibles au champ magnétique constitutifs du champ électromagnétique à mesurer. Dans le mode de réalisation représenté en figure lb de manière non limitative, les éléments rayonnants précités peuvent avantageusement être placés sur un cube de matériau diélectrique d'arête a, la dimension de l'arête a étant de préférence inférieure à la demi- longueur d'onde de la fréquence la plus haute du champ électromagnétique à mesurer. En pratique, et conformément aux dispositions des textes normatifs précédemment cités, l'arête a du cube de matériau diélectrique est inférieure ou égale à 10 cm. Dans ces conditions, les éléments rayonnants récepteurs pour le champ électrique peuvent être formés par des pastilles conductrices placées sur les surfaces du cube précité et centrées sur les surfaces précitées, ces pastilles conductrices étant notées Ex, Ey et E2. Les pastilles électriquement conductrices précitées forment alors chacune un monopole dont l'excitation par le champ électromagnétique, c'est-à-dire par la composante du champ électrique de ce champ, permet alors la détection de la composante Ex, Ey respectivement Ez. De la même manière, en ce qui concerne la détection de la composante magnétique du champ électromagnétique précité, on indique que les éléments rayonnants récepteurs orthogonaux peuvent avantageusement être . constitués par une boucle électriquement conductrice, trois boucles électriquement conductrices étant alors placées sur les trois faces libres opposées aux faces comportant les éléments rayonnants récepteurs du champ électrique. Les boucles conductrices sont notées Hx, Hy respectivement Hz .
De préférence, à chacun des éléments rayonnants récepteurs peut être associé un module optoélectronique modulé par l'élément rayonnant récepteur précité, afin de permettre d'engendrer un signal optique modulé représentatif de chaque valeur de champ mesuré pour chaque composante dans chaque direction du repère orthonormé précité. D'une manière classique, on indique que chaque module optoélectronique peut comprendre un amplificateur à large bande directement connecté à l'élément rayonnant précité, la sortie de cet amplificateur à large bande alimentant directement une diode laser délivrant le signal optique précité modulé en amplitude en fonction de la valeur instantanée du champ électrique excitant l'élément récepteur rayonnant précité. A chaque module optoélectronique est associé un circuit de transmission par fibre optique du signal optique modulé en amplitude, ce circuit de transmission délivrant un signal optique modulé en amplitude transmis à un récepteur convertisseur optoélectronique portant la référence 11, chaque module convertisseur optoélectronique délivrant un signal électrique constitutif du signal représentatif de la valeur de champ mesuré pour chaque composante dans chaque direction du repère orthonormé.
Ainsi, on comprend que le circuit de liaison par fibre optique entre la tête détecteur 10 et le module 11 récepteur optique précités peut être réalisé par un faisceau de fibres optiques comportant quatre ou sept voies, c'est-à-dire trois ou six voies optiques pour la détection et la transmission des composantes de champ électrique, respectivement de champ magnétique, vers le module récepteur optique 11, et une voie optique de commande reliant le module récepteur optique 11 à la tête détecteur 10 pour assurer la commande de l'ensemble à partir de l'unité de commande et de traitement 3. Chaque module de réception optique constituant le module 11 peut comprendre avantageusement une diode laser de réception directement couplée à la sortie de la fibre optique constitutive d'une voie de mesure, cette diode étant connectée par exemple à un amplificateur à large bande délivrant un signal électronique analogique représentatif de la valeur de champ mesuré pour chaque composante dans chaque direction du repère tridimensionnel .
Pour une description plus complète de l'ensemble constitué par la tête de mesure 10 et le module récepteur 11, on pourra utilement se reporter au catalogue de la société THOMSON CSF COMMUNICATIONS, laquelle commercialise un tel type de tête de détecteur et de module récepteur sous la référence ET 2000-3, respectivement BR 2000-3.
En ce qui concerne les caractéristiques de l'ensemble comprenant la tête détecteur 10 et le module récepteur optique 11 constitutifs du module 1 de mesure commandée, on indique que ces derniers peuvent être configurés pour mesurer des valeurs de champ, c'est-à-dire de composantes comprises entre 2 et 200 volts/mètre, sur une bande de fréquences comprise entre 10 KHz et 2,5 à 3 GHz.
Ainsi, les trois ou les six fibres optiques de mesure constituant une voie de mesure permettent d'acheminer les données mesurées relatives aux composantes de champ de la tête de mesure 10 vers le module récepteur optique 11, lequel est avantageusement déporté par le circuit de transmission constitué par l'ensemble des câbles à fibre optique. Au contraire, la fibre optique de commande ou de signalisation permet d'assurer, à partir du module récepteur optique 11 et bien entendu d'un signal de commande, noté Cde, délivré par l'unité de commande et de calcul 3, la synchronisation et la commande de la tête de mesure pour assurer la mesure des composantes de champ précédemment mentionnées.
On indique que le déport entre la tête de mesure 10 et le récepteur optique à quatre ou sept voies peut être compris entre 50 mètres, 200 mètres ou 500 mètres par exemple, afin d'assurer un découplage efficace de l'ensemble des circuits de mesure aux valeurs de composantes de champ importantes présentes dans les zones de champ proches. Dans ces conditions, le module récepteur optique 11 restitue pour chaque voie de mesure le signal représentatif et proportionnel à la valeur de champ mesuré pour chaque composante dans chaque direction du repère tridimensionnel . En ce qui concerne le module 2 d'échantillonnage de la valeur de champ mesuré pour chaque composante électrique et/ou magnétique du champ électromagnétique, on indique que celui-ci peut avantageusement consister en un analyseur de spectre et de réseau, portant la référence 20, de façon à réaliser un échantillonnage de la valeur de champ mesuré pour chaque composante sur une durée déterminée de manière synchronisée, l'échantillonnage de chaque composante étant simultané.
Ainsi, on comprend que la sortie du module 11 récepteur optique constitutif du module 1 de mesure commandé, lequel délivre le signal représentatif de la valeur de champ mesuré pour chaque composante, est reliée pour chaque voie de mesure à l'analyseur de spectre et de réseau 20. Ce dernier reçoit ainsi un signal électronique analogique pour chacune des voies de mesure précitées. L'échantillonnage de ces voies est alors réalisé en interne au niveau de l'analyseur de spectre et de réseau de manière simultanée et synchronisée.
D'une manière générale, on indique que l'analyseur de spectre et de réseau est un système multivoies permettant ainsi de réaliser une mesure de composante de champ électrique et/ou magnétique en phase. Le principe de la mesure des composantes de champ précitées consiste à mesurer, à titre d'exemple non limitatif, la valeur efficace absolue de la composante de l'axe x du repère tridimensionnel et au contraire à mesurer les valeurs relatives simultanées des composantes selon les deux autres axes, y et z, par rapport à la composante selon l'axe x, en tenant compte des différences de valeur de phase. L'intégration par calcul des trois composantes précitées, valeur absolue et valeur relative, permet alors de calculer la valeur quadratique moyenne du champ électrique respectivement du champ magnétique, ou le cas échéant des deux champs en fonction de la précision souhaitée . On rappelle en particulier qu'un analyseur de spectre et de réseau permet d'effectuer des mesures en valeur efficace par rapport à une sinusoïde équivalente, ce qui correspond directement à l'obtention des valeurs souhaitées . Une description plus détaillée des différentes étapes mises en œuvre pendant le fonctionnement du dispositif objet de la présente invention tel que représenté en figures la et lb, sera maintenant donnée en liaison avec les figures 2a et 2b. Sur la figure 2a, on considère en premier lieu les étapes ou les opérations réalisées au niveau du module de mesure 1, de l'analyseur de spectre et de réseau 2 et de l'unité de commande 3.
A titre d'exemple non limitatif, en une étape A de début, le dispositif représenté en figure la est soumis à un champ électromagnétique à polarisation elliptique par exemple .
La tête de mesure 10 permet alors d'effectuer à l'étape B une projection triaxiale des composantes de champ électrique respectivement magnétique Ex, Ey, Ez et Hx, Hy, H2.
Le processus de modulation optique et de transmission par fibre optique jusqu'au module récepteur optique 11 permet, à l'étape C, d'effectuer une conversion de la valeur des composantes précitées en une tension constituant la signal analogique représentatif de la valeur de champ mesuré pour chaque composante dans chaque direction du repère tridimensionnel. Cette opération est représentée à l'étape C par les relations : Ex, Ey, hιz > Ueχ, Ue , Uez Hx, Hy, Hz —» Uhx, Uxy, UhZ où Uex, Uey, Uez et Uhx, Uxy, Uhz désignent les valeurs de tension du signal analogique représentatif de la valeur de champ mesuré pour chaque composante précédemment citée.
Suite à l'étape C, l'analyseur de spectre et de réseau 20 permet en fait, en une étape D, d'assurer l'acquisition des six composantes, où le cas échéant de trois composantes, et en particulier du module du signal de champ électrique dans la direction Ox, noté I Uex I , et de champ magnétique dans la direction Oy, noté I Uhy I , ainsi que du déphasage entre les signaux représentatifs de ces composantes, ce déphasage étant noté φ(Uex,Uhy).
L'étape d'acquisition D consiste également à permettre l'acquisition du module de la valeur relative des composantes de champ électrique dans la direction y et dans la direction x, noté |Uey/Uex|, du module de la valeur relative du champ électrique dans la direction z et dans la direction x, noté ιUeZ/Uex|, ainsi que du module de la valeur relative des composantes de champ magnétique dans la direction x et dans la direction y, noté | Uhx/Uhy I , et du module de la valeur relative du signal représentatif de la composante du champ magnétique dans la direction z et dans la direction y, noté I Uhz/Uhy | , ainsi que des déphasages des valeurs relatives précitées, ces déphasages étant notés :
Figure imgf000021_0001
et φ(Uhx/Uhy,Uhz/Uhy) .
Après l'étape D, on dispose au niveau de l'analyseur de spectre et de réseau 20 du module des valeurs absolues des signaux représentatifs des composantes de champ électrique dans les directions x et y et du déphasage entre ces composantes, du module de la valeur relative des signaux représentatifs des composantes de champ électrique dans la direction y et dans la direction x, respectivement dans la direction z et dans la direction x, des modules des valeurs relatives des signaux représentatifs des composantes de champ magnétique dans la direction x et la direction y, respectivement la direction z et la direction y, ainsi que des valeurs de déphasage entre les valeurs relatives précitées.
Enfin, l'étape D est suivie, au niveau de l'analyseur de spectre et de réseau 20, d'une étape E consistant, selon un aspect particulièrement avantageux du dispositif objet de la présente invention, à calculer les valeurs de signaux représentatifs des valeurs de champ précitées, c'est-à-dire des composantes dans les directions x, y et z, pour différentes plages de fréquences, lesquelles sont définies au choix de 1 ' utilisateur.
On comprend en particulier que l'utilisateur, par l'intermédiaire du module de commande 3, est en mesure de définir une ou plusieurs plages de fréquences dans lesquelles une mesure des composantes de champ électromagnétique doit être effectuée. Les plages de
N fréquences précitées sont notées E Δf, où i désigne le i=l rang de la plage de fréquences considérée. Dans ces conditions, les valeurs de composantes de champ électrique et/ou électromagnétique sont notées, à l'étape E :
Figure imgf000022_0001
En ce qui concerne l'analyseur de spectre et de réseau 20, on indique que celui-ci peut être constitué par un analyseur de type HP 4396B commercialisé par la société HEWLETT PACKARD, lequel fonctionne en mode analyseur de spectre sur les entrées S, R, A et B, et en mode analyseur de réseau sur la sortie RFOUT , A et B. On comprend en particulier que dans le cas où l'acquisition de six voies de mesure doit être effectuée, c'est-à-dire l'acquisition des composantes de champ électrique et de champ magnétique, il est alors possible soit de doubler l'échantillonnage, soit l'analyseur de spectre et de réseau 20 par un analyseur de spectre et de réseau semblable synchronisé sur le premier.
Les valeurs de tension précitées Uexι, Ueyι, UeZι pour les champs électriques, respectivement UhXι, Uhyι et Uhzi pour les champs magnétiques, peuvent alors être mémorisées temporairement au niveau des circuits internes de l'analyseur de spectre et de réseau puis transférées à l'unité de commande et de traitement 3 pour une analyse spécifique de ces valeurs mesurées, ainsi qu'il sera décrit ci-après en liaison avec les étapes F et G.
Les valeurs de tension, c'est-à-dire de signal analogique électronique représentatif des composantes précitées obtenues à l'étape E, sont alors transférées au niveau de l'unité de commande et de traitement, laquelle peut avantageusement être constituée par un ordinateur personnel PC, portant la référence 30, relié à l'analyseur de spectre et de réseau 20 par l'intermédiaire d'une liaison série par exemple.
Ainsi, à l'étape F, il est procédé au niveau du micro-ordinateur 30 au calcul d'une valeur de composante efficace de champ électrique respectivement magnétique selon les relations :
Figure imgf000023_0001
EZι = ^ez • Uezι
Figure imgf000023_0002
HZι - k z - UhZ relations dans lesquelles kex, key, kez et khx, khy, khz désignent les facteurs d'antenne ou coefficients de transfert de chaque élément rayonnant récepteur précédemment décrit en liaison avec les figures la et lb pour la tête de mesure 10. On indique que ces facteurs d'antenne sont déterminés expérimentalement et font partie des caractéristiques techniques de l'ensemble constitutif du module 1 de mesure commandée.
Disposant des valeurs efficaces de champ pour la bande de fréquences de rang i considérée ou le cas échéant pour une pluralité de bandes de fréquences données, l'unité de commande et de traitement 3 permet alors d'effectuer le calcul à l'étape G des composantes efficaces Ex, Ey, Ez, Hx, Hy, Hz . La valeur efficace vraie des champs électriques et/ou magnétique est ainsi obtenue après l'étape G pour l'ensemble des plages de fréquences
N
E Δfj précédemment mentionné. i=l
Une description plus détaillée du processus mis en œuvre à l'étape D afin d'assurer l'acquisition de l'ensemble des modules de valeur absolue et de valeur relative des signaux représentatifs des composantes de champ électrique respectivement magnétique sera maintenant donnée en liaison avec la figure 2b.
Pour la description de la figure 2b, on suppose, à titre d'exemple non limitatif et afin de ne pas compliquer inutilement la description, que l'opération est réalisée pour le champ électrique seulement et pour une seule bande de fréquences, la notation i étant de ce fait supprimée, l'analyseur de spectre et de réseau opérant pour les voies de mesure délivrant les composantes Ex, Ey et Ez uniquement. Le passage à un mode opératoire pour l'acquisition des composantes relatives au champ magnétique Hx, Hy et Hz peut être effectué par simple remplacement des composantes correspondantes acquises sur les voies R, A, B de l'analyseur de spectre et de réseau 20, tel que représenté en figure la ou 3.
Dès la mise sous tension de l'ensemble, à l'étape Da, cette étape est suivie d'une étape d'initialisation des paramètres du mode analyseur de réseau à 1 ' étape Db et d'une étape De d'initialisation des paramètres en mode analyseur de spectre. Les étapes d'initialisation précitées ayant été accomplies, un signal de commande Cde délivré par l'unité de commande et de traitement 3, c'est- à-dire le micro-ordinateur 30, au module récepteur optique 11 permet, par l'intermédiaire de la fibre optique de liaison et de commande, d'assurer la commande de la tête de mesure 10 et la transmission des valeurs de champ mesuré vers le récepteur optique 11 précité. A partir du signal électronique analogique délivré par le module récepteur optique 11, l'analyseur de spectre et de réseau 20 procède alors simultanément, par l'intermédiaire des voies R, A et B précitées, à l'étape Dd0, à la mesure du module du signal Ux, noté | Ux | , puis à l'étape Ddi, à la mesure du module A/R correspondant à la mesure du module Uy/Ux et, à l'étape Dd2, à la mesure du module B/R, c'est- à-dire du module Uz/Ux.
De même, aux étapes Dei et De2, il est procédé à la mesure des déphasages ou valeurs de phase de la voie A par rapport à la voie R, c'est-à-dire à la valeur du déphasage φ(Uy/Ux) respectivement des voies B/R, c'est-à-dire du déphasage φ(Uz/Ux) . Suite aux étapes Dei et De2, il est ensuite procédé au calcul du champ électrique E, à l'étape E, c'est-à-dire au calcul des valeurs de tension représentatives des composantes de champ électrique et de champ magnétique dans les directions x, y, z pour chaque bande de fréquences Δfi considérée. Les étapes F et G peuvent alors être mises en œuvre, ainsi qu'il sera décrit ci-après .
Les mesures sont réalisées en fait sur les valeurs de tension Ux U, et U2 lesquelles sont directement proportionnelles aux composantes Ex, Ey et Ez du champ électrique E.
Ainsi : pour la voie R prise comme référence, le module de la tension est noté | Ux | ; pour la voie A en valeur relative, module des valeurs relatives de tension de la voie y par rapport à la voie x, | Uy/Ux I et de déphasage φ(Uy/Ux) ; pour la voie B, valeur relative par rapport à la voie de référence R, module de la tension représentative en valeur relative de la composante du champ électrique dans la direction z et dans la direction x, |u2/Ux| et de déphasage φ(Uz/Ux).
Le champ E est alors de la forme :
Figure imgf000026_0001
Le vecteur Eest alors parfaitement défini par son module
E I et par les angles
Figure imgf000026_0002
En supposant la valeur du facteur d'antenne k identique sur les trois voies de mesure, en raison de la symétrie de réalisation de la tête de mesure 10, on obtient l'équation du champ E en valeur efficace selon la relation 2 ci-après :
Figure imgf000027_0001
Bien entendu, dans le cas de la figure 2a, il suffit, pour la prise en compte non seulement des composantes de champ électrique mais également des composantes de champ magnétique, de calculer les valeurs correspondantes de E et de H à partir des relations correspondantes établies à partir des facteurs d'antenne de chaque élément rayonnant correspondant.
On ajoute que, dans le cas d'une propagation suivant l'axe Oz, le plan d'onde est perpendiculaire et dans ce cas, Uz = 0.
A priori, on indique que l'orientation de la tête de mesure 10 lors de la mesure peut être effectuée indépendamment de tout présupposé sur les valeurs des composantes du champ mesurées. Il peut toutefois advenir que le choix de ce positionnement entraîne une valeur de Ex, soit très faible par rapport aux valeurs de Ey ou Ez et que, de ce fait, les précisions de mesure en soient faussées en raison de l'acquisition des valeurs relatives.
Afin d'éviter une telle situation, si, lors de la mesure, il est avéré que la valeur de Ex est inférieure de plus de X dB à celle de Ey ou Ez, alors, il est opportun d'intervertir les axes de référence, c'est-à-dire en fait la connexion de la voie de mesure à l'entrée R de l'analyseur de spectre et de réseau 20. On indique en fait que la valeur de X dB n'est autre que la valeur d'isolation entre deux voies du capteur à une marge de sécurité près.
Enfin, préalablement à toute mesure, il est opportun d'identifier la ou les fréquences d'émission sur le site, le type de modulation des signaux utilisé. Le processus de mesure peut alors être répété pour toutes les fréquences d'émission, ainsi que représenté de manière symbolique par les boucles de retour des étapes F à C et F à E en figure 2a. L'échantillonnage des valeurs pendant la durée déterminée, 6 mn dans le cas des textes normatifs précités, permet de calculer une valeur moyenne dans le cas où l'émission n'est pas stable. Les valeurs de champ calculées peuvent alors être comparées aux valeurs limites établies par les textes normatifs et affichées, par rapport à ces valeurs limites, selon toute présentation appropriée.
Un mode de réalisation préférentiel du dispositif objet de la présente invention sera maintenant décrit en liaison avec les figures 3 et 4.
Sur la figure 3, on a représenté un dispositif objet de la présente invention, semblable à celui représenté en figure la mais dans lequel une voie de calibrage de l'ensemble des voies de mesure a été introduite. La voie de calibrage porte la référence 4 sur la figure 3 précitée. Ainsi, la voie de calibrage comprend un système de mesure du temps de propagation sur chaque voie de mesure et un module de compensation de la différence de temps de propagation de chaque voie de mesure, ce module de compensation permettant d'assurer sur la durée d'échantillonnage une mesure en phase de chaque composante du champ électromagnétique pour une pluralité de bandes de fréquences du champ électromagnétique précité. Le circuit de mesure du temps de propagation sur chaque voie de mesure est représenté sur la figure 3 comme consistant en un répartiteur 40 d'énergie radiofréquence dont l'entrée est connectée à la sortie RFOUT de l'analyseur de spectre et de réseau. Les sorties du répartiteur d'énergie radiofréquence 40, une sortie par élément rayonnant récepteur de la tête de mesure 10, sont connectées à des circuits d'excitation de ces éléments rayonnants récepteurs. Le module de compensation de la différence de temps de propagation de chaque voie de mesure peut être réalisé au niveau de l'analyseur de spectre et de réseau par un système de décalage en lecture des valeurs échantillonnées mémorisées, le décalage en lecture correspondant à un nombre de pas d'échantillonnage représentatif du retard dû à la différence de temps de propagation entre chaque voie de mesure distincte de la voie de mesure de référence et cette voie de mesure de référence. Ainsi, un décalage d'adressage en lecture des valeurs échantillonnées précitées, c'est-à-dire des valeurs de tension Uexi, Ueyι, Uezi respectivement UXι, Uhyι et Uhzl, peut être effectué au niveau de l'analyseur de spectre et de réseau pour transférer les valeurs compensées en retard à l'étape F au niveau de l'unité de commande et de calcul 3 constituée par le micro-ordinateur 30. Les valeurs précitées, transférées à l'étape F, sont réputées exemptes de déphasage dû au déséquilibre du temps de propagation de chaque voie de mesure pour chaque composante du champ électromagnétique pour une pluralité de bandes de fréquences du champ électromagnétique précité. On comprend ainsi que la transmission par la sortie RFouτ de l'analyseur de spectre et de réseau 20 d'un signal radiofréquence dans chaque bande de fréquences Δfx précitée permet d'effectuer la mesure du temps de retard entre les voies de mesure et de compenser ensuite, au niveau des valeurs échantillonnées par lecture décalée du nombre correspondant de pas d'échantillonnage, le retard de chacune des voies de mesure par rapport à la voie de mesure de référence.
Une description plus détaillée d'un module d'excitation temporaire permettant d'assurer le calibrage de l'ensemble des voies de mesure du dispositif objet de la présente invention, sera maintenant donnée en liaison avec la figure 4a.
D'une manière générale, en référence à la figure précitée, on indique que le circuit de mesure du temps de propagation de chaque voie de mesure comprend un module d'excitation temporaire simultanée des éléments rayonnants récepteurs de la tête de mesure 10, à partir du signal radiofréquence délivré par la sortie RFOUT de l'analyseur de spectre et de réseau 20. En outre, un module de mémorisation du temps de propagation sur chaque voie de mesure est prévu, ce module de mémorisation étant interne à l'analyseur de spectre et de réseau 20.
En référence à la figure 4a, le module d'excitation temporaire simultanée porte la référence 41 et il comporte au moins un cube creux portant la référence 41a formé par une boîte en matériau diélectrique d'arête b supérieure à l'arête a de la tête de mesure 10 représentée en figure lb. Le cube creux ainsi formé est destiné à constituer une coiffe, laquelle, pour assurer l'excitation temporaire des éléments rayonnants récepteurs de la tête de mesure 10, est placée de façon à couvrir cette dernière. En outre, le cube creux ainsi formé est muni d'un blindage externe permettant de protéger l'ensemble vis-à-vis des radiations électromagnétiques externes non distribuées par le répartiteur 40. Les faces du cube creux 41 sont alors munies d'électrodes de contact constituant des pointes de touche à ressort, notées 410ex, 410ey et 410ez, ces pointes de touche étant constituées par des billes ou des cônes montés sur ressort destinés à venir en contact avec les pastilles électriquement conductrices Ex, Ey et Ez représentées en figure lb. Bien entendu, les pointes de touche à ressort sont connectées par l'intermédiaire de câbles coaxiaux, de longueur sensiblement identique, à un câble coaxial reliant l'ensemble à la sortie RFouτ de l'analyseur de spectre et de réseau 20. De préférence, on comprend que le câble coaxial précité se divise en trois câbles coaxiaux sensiblement identiques et de longueur sensiblement identique, destinés à alimenter chaque pointe de touche 410ex, 410ey et 410ez.
Dans un mode de réalisation non limitatif plus particulièrement avantageux, la subdivision du câble d'alimentation en trois câbles d'alimentation de longueur sensiblement identique peut avantageusement être réalisée au niveau du sommet commun des trois faces comportant les pointes de touche précitées. Afin d'assurer également le calibrage des voies de mesure du champ magnétique, on indique que les faces du cube creux 41 opposées aux faces comportant les pointes de touche peuvent être munies d'un circuit en boucle destiné à être couplé au circuit en boucle correspondant Hx, Hy et Hz de la tête de mesure 10. Sur la figure 4a et afin de ne pas surcharger le dessin, on a représenté les boucles 410hx et 410hz destinées à assurer l'excitation des boucles Hx, respectivement Hz de la tête de mesure 10, l'autre boucle d'excitation temporaire n'étant pas représentée afin de ne pas surcharger le dessin.
La procédure de calibrage de l'ensemble est alors réalisée ainsi qu'illustré en figure 4b successivement par les étapes consistant à : - AC : retrait de la protection de la tête de mesure 10 ;
- BC : mise en place du cube creux 41 sur la tête de mesure 10, cette mise en place s ' entendant d'une mise en contact des pointes de touche ou des billes montées sur ressort sur les pastilles électriquement conductrices constitutives des éléments rayonnants récepteurs permettant la détection des composantes de champ électrique.
Bien entendu, on indique que la mise en place effective du cube creux 41 sur la tête de mesure 10 précitée est réalisée lorsque le contact des pointes de touche et des pastilles électriquement conductrices est effectivement réalisé, ce qui permet d'ailleurs, en raison du contact trois points ainsi réalisé, de placer convenablement les boucles d'excitation temporaire 410 x, 410hz et
410hy en vis-à-vis des boucles Hx, Hy et Hz de la tête de mesure 10 tel que représenté en figure lb, pour un couplage maximum efficace entre boucles d'excitation temporaire et éléments rayonnants récepteurs constitués par les boucles précitées. - CC : calibrage en module et en phase des voies A/R et B/R constitutives des voies de mesure précitées ;
- DC : retrait du tube creux 41 ;
- EC : remise de la protection sur la tête de mesure 10.
En ce qui concerne l'étape CC de calibrage en module et en phase des voies A/R et B/R, on indique que cette étape peut être effectuée en deux temps : une étape de calibrage des voies précitées en module, suivie d'une étape de calibrage des voies en phase. Bien entendu, ces étapes peuvent être interverties et les valeurs de calibrage sont sauvegardées.
En ce qui concerne le niveau radioélectrique à injecter par l'intermédiaire du signal radiofréquence, ce niveau est de préférence établi expérimentalement en fonction de la bande de fréquences pour laquelle le calibrage est effectué.
Cette bande de fréquences peut être choisie en fonction du choix même de l'utilisateur et, le cas échéant, pour la bande FM, la bande TV ou toute autre bande en fonction de l'application considérée, c'est-à- dire du site sur lequel la mesure doit être effectuée.
Le processus de calibrage précédemment décrit est particulièrement performant dans la mesure où il permet d'étalonner l'ensemble des voies de mesure afin que celles-ci possèdent les propriétés suivantes : - temps de propagation rigoureusement identique entre la sortie RFouτ et 1 ' extrémité de chaque voie ; affaiblissement rigoureusement identique entre la sortie RFouτ et l'extrémité de chaque voie ; reproductibilité du positionnement des pointes de touche, cette reproductibilité étant obtenue grâce à la mise en œuvre d'un appui en trois points compte tenu du dimensionnement du cube creux ; largeur de bande conséquente pour le calibrage comprise entre 1 MHz et 2 GHz, c'est-à-dire une largeur compatible avec la largeur totale de bande de la chaîne de mesure.
Compte tenu des processus de calibrage précédemment mentionnés et des processus de mesure de champ électrique respectivement magnétique ainsi mis en œuvre, le dispositif objet de la présente invention, et en particulier l'étalonnage des voies de mesure, permet de minimiser les incertitudes de mesure, lesquelles, suite à des essais comparatifs, ont permis d'établir : un écart d'amplitude inférieur à 0,1 dB entre chaque voie de mesure ; - un écart de phase inférieur à 2° entre chaque voie.
Bien entendu, lors de la construction de l'ensemble, un pré-étalonnage est réalisé par ajustage des trois voies par construction. Le choix des composants, les longueurs électriques des câbles et la tenue dans le temps des composants ainsi que la précision du positionnement du répartiteur, c'est-à-dire du cube creux, sont des paramètres pertinents pour la précision de l'ensemble.
En ce qui concerne le calibrage et finalement l'étalonnage de l'ensemble des voies de mesure, on indique que cet étalonnage peut alors être validé lorsque, lors de la permutation des trois voies sur une même source, c'est- à-dire la source RFOUT délivrée par l'analyseur de spectre 20, la variation de mesure est inférieure aux valeurs typiques précédemment mentionnées 0,1 dB et 2° en ce qui concerne l'écart de phase. Enfin, l'acquisition simultanée des valeurs de composante de champ selon les trois axes du repère tridimensionnel permet de garantir le respect des relations de phase entre ces composantes et donc d'obtenir la moyenne quadratique du champ en un point de l'espace. Du fait de la compensation des différences de temps de propagation sur les voies de mesure, une synchronisation rigoureuse de l'échantillonnage, et donc de la mesure, est ainsi obtenue. L'ensemble de ces conditions garantit une mesure correcte du champ électromagnétique pour chaque plage de fréquences composant le spectre électromagnétique. On comprend en particulier que la bande passante de la chaîne de mesure peut être adaptée par le choix de la bande passante de la tête de mesure 10.
Une description plus détaillée d'un mode de réalisation spécifique du dispositif objet de la présente invention, plus particulièrement destiné à permettre le calcul du taux d'absorption spécifique de ce champ électromagnétique par tout corps certain placé dans une zone d'espace, siège de champ électromagnétique, sera maintenant donnée en liaison avec la figure 5.
D'une manière générale, on indique que le dispositif objet de la présente invention dans ce mode de réalisation reprend de préférence les mêmes éléments que ceux décrits précédemment dans la description en liaison avec la figure 3. En outre, le dispositif objet de la présente invention comprend, dans ce mode de réalisation, un circuit de mesure d'une phase de référence du champ électromagnétique . Ainsi que représenté sur la figure précitée, le circuit de mesure d'une phase de référence comporte au moins un capteur Er de mesure d'une composante de champ de référence de phase correspondant à une composante de champ mesurée dans l'une des directions du repère tridimensionnel. Le capteur de mesure Er est alors spatialement décalé vis-à-vis de la tête de mesure 10 constitutive des circuits de mesure commandés précédemment mentionnés dans la description.
En outre, une voie de mesure, notée Vm, de la référence de phase est connectée d'une part au capteur de mesure Er et reliée à un deuxième analyseur de spectre et de réseau, portant la référence 20b sur la figure 5. D'une manière générale, on indique que la voie de mesure Vm de la phase de référence est décorrélée des voies de mesure par composante de champ électrique et/ou électromagnétique constitué par la tête de mesure 10, les liaisons par voie optique et les voies RAB du premier analyseur de spectre et de réseau portant la référence 20a sur la figure 5.
Ainsi que représenté dans un mode de réalisation non limitatif sur la figure 5, la voie Ex du premier analyseur de spectre et de réseau 20a est connectée à la voie R du deuxième analyseur de spectre et de réseau 20b, alors que la voie A de ce même deuxième analyseur de spectre et de réseau 20b est reliée à la voie de mesure Vm. Les voies de mesure R et A du deuxième analyseur de spectre et de réseau 20b étant indépendantes, la voie de mesure de la référence de phase Vm est ainsi décorrélée des voies de mesure par composante de champ électrique et/ou électromagnétique.
Grâce à la mise en œuvre du dispositif objet de la présente invention tel que représenté en figure 5, on indique que ce dernier permet, par mesures successives des composantes de champ en des points distincts d'une zone d'espace par rapport à la phase de référence, de calculer la valeur instantanée de ces composantes de champ en chaque point de cet espace et ainsi d'obtenir les éléments nécessaires au calcul du taux d'absorption spécifique de ce champ par un corps certain placé dans la zone d'espace considérée. Sur la figure 5, on a représenté la zone d'espace comme un maillage constitué par des points de mesure M0 à Mu, le maillage pouvant bien entendu être adapté en fonction des dimensions du corps certain précité .
On comprend en particulier que, pour effectuer le calcul du taux d'absorption spécifique par le corps certain précédemment cité, il est nécessaire de mesurer les composantes de champ, soit de façon synchrone sur une pluralité de points au voisinage de la surface du corps certain, soit à défaut de manière successive en connaissant toutefois le temps entre deux mesures, c'est- à-dire le déphasage temporel modulo 2π entre mesures successives .
La voie de mesure Vm et le capteur de référence Er permettent alors, dans le cadre du mode de réalisation de la figure 5 du dispositif objet de la présente invention, d'effectuer la mesure successive par déplacement de la tête de mesure 10 en des points successifs M0 à M tels que représentés en figure 5 et constituant un maillage de la zone d'espace Z, la référence de phase délivrée par la voie de mesure Vm permettant alors de calculer les valeurs instantanées des composantes de champ en tous points du maillage précité. Le maillage est représenté sous forme parallélépipédique sur la figure 5 mais ce dernier peut être adapté à toutes formes du corps certain. La connaissance des paramètres d'absorption et de conductivité radioélectrique de ce dernier permet alors de calculer la valeur du taux d'absorption spécifique.
Dans un mode de réalisation préférentiel tel que représenté en figure 5, on procède ainsi à la mesure simultanée des phases et niveaux relatifs de la voie Ex considérée comme direction de référence ainsi que la phase de référence au point de référence par l'intermédiaire du capteur de référence Er. Cette mesure est effectuée ainsi par 1 ' intermédiaire du capteur Er constitué par exemple par un monopôle ou un dipôle relié par une liaison du type à fibres optiques, telle que décrite précédemment pour les voies de mesure commandées, sur le deuxième analyseur de spectre et de réseau 20b. La voie de mesure Vm peut alors être reliée à la voie Ey du deuxième analyseur de spectre et de réseau 20b, alors que la voie Ex de ce dernier est elle-même reliée à la voie Ex du premier analyseur de spectre et de réseau 20a, c'est-à-dire à la borne R.
On rappelle que l'information pertinente en ce qui concerne la phase de référence n'est autre que la phase relative des composantes de champ aux points de mesure multiples précités par rapport au point de référence Er. En conséquence, le calibrage du dispositif objet de la présente invention tel que représenté en figure 5 est alors simplifié car il se limite au choix d'un point de référence, ce dernier a priori pouvant être quelconque, et au calibrage du dispositif en ce point.
Par rapport au mode de réalisation tel que décrit précédemment dans la description, on indique que l'on obtient, pour tout point de mesure du maillage considéré, la valeur en phase et en niveau des composantes de champ ainsi que la connaissance du déphasage relatif par rapport au point de référence. Il est alors possible de déduire la cartographie des composantes de champ à un instant donné, ce qui permet de calculer le taux d'absorption spécifique ainsi que mentionné précédemment.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de mesure d'un champ électromagnétique à polarisation quelconque, caractérisé en ce qu'il comporte : - des moyens de mesure commandés de la composante de champ électrique et/ou magnétique, selon un repère tridimensionnel, lesdits moyens de mesure comportant une voie de mesure par composante de champ électrique et/ou magnétique délivrant un signal représentatif de la valeur de champ mesuré pour chaque composante dans chaque direction dudit repère tridimensionnel ; des moyens d'échantillonnage de ladite valeur de champ mesuré pour chaque composante sur une durée déterminée ; - des moyens de calcul, sur la durée d'échantillonnage, de la valeur efficace moyenne du champ électromagnétique ; des moyens de calibrage des voies de mesure comportant au moins : - des moyens de mesure du temps de propagation sur chaque voie de mesure, et des moyens de compensation de la différence de temps de propagation de chaque voie de mesure, lesdits moyens de compensation permettant d'assurer, sur la durée d'échantillonnage, une mesure en phase de chaque composante dudit champ électromagnétique, pour une pluralité de bandes de fréquences dudit champ électromagnétique.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de comparaison et d'affichage de ladite valeur efficace moyenne du champ électrique et/ou magnétique à une ou plusieurs valeurs de seuil, en fonction de la fréquence de ce champ électromagnétique.
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, pour un repère tridimensionnel orthonormé, lesdits moyens de mesure comportent au moins : un ensemble d'au moins trois éléments rayonnants récepteurs orthogonaux, placés selon ledit repère tridimensionnel orthonormé ; - des moyens optoélectroniques, modulés par lesdits éléments rayonnants récepteurs, permettant d'engendrer un signal optique modulé en amplitude, représentatif de chaque valeur de champ mesuré pour chaque composante dans chaque direction dudit repère orthonormé ; - des moyens de transmission par fibre optique dudit signal optique modulé en amplitude, lesdits moyens de transmission délivrant un signal optique modulé en amplitude transmis ; des moyens convertisseurs optoélectroniques recevant ledit signal optique modulé en amplitude transmis et délivrant un signal électrique constitutif dudit signal représentatif de la valeur de champ mesuré pour chaque composante dans chaque direction dudit repère orthonormé .
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'échantillonnage de ladite valeur de champ mesuré pour chaque composante sur une durée déterminée sont synchronisés, l'échantillonnage de chaque composante étant simultané.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens d'échantillonnage comprennent au moins un analyseur de spectre et de réseaux multivoies .
6. Dispositif selon les revendications 1, 3 et 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure du temps de propagation de chaque voie de mesure comprennent : des moyens d'excitation temporaire simultanée desdits au moins trois éléments rayonnants récepteurs à partir d'un signal radiofréquence délivré par une sortie radiofréquence dudit analyseur de spectre et de réseaux multivoies ; des moyens de mémorisation du temps de propagation sur chaque voie de mesure .
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens d'excitation temporaire simultanée desdits éléments rayonnants récepteurs comportent au moins : un élément rayonnant excitateur placé temporairement en vis-à-vis de chaque élément rayonnant récepteur; un circuit répartiteur radiofréquences multivoies, chaque voie de sortie de ce circuit répartiteur étant connectée à un élément rayonnant excitateur, ce circuit répartiteur étant placé au voisinage des éléments rayonnants excitateurs ; un câble de liaison de la voie d'entrée du circuit répartiteur à la sortie radiofréquences de l'analyseur de spectre et de réseaux.
8. Dispositif selon les revendications 1, 5, 6 et 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une unité de commande et de traitement des données de mesure interconnectée, d'une part, audit analyseur de spectre et de réseau, et, d'autre part, auxdits moyens de mesure commandés, ladite unité de commande et de calcul constituant lesdits moyens de calcul de la valeur efficace moyenne du champ électromagnétique.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de calcul comportent au moins : des moyens de mémorisation des valeurs de champ mesurées par échantillonnage pour chaque composante sur une durée déterminée et du temps de propagation sur chaque voie de mesure ; un module logiciel de calcul à partir des valeurs de champ mesuré d'au moins une valeur réelle d'une des valeurs de champ mesuré prise comme valeur de champ de référence et des valeurs relatives complexes des autres valeurs de champ mesuré, en amplitude relative et en phase, vis-à-vis de ladite valeur de référence ; un module logiciel de calcul de la valeur efficace vraie du champ électromagnétique mesuré compte tenu du facteur d'antenne de l'ensemble desdits au moins trois éléments rayonnants récepteurs.
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que celui-ci comporte en outre un circuit de mesure d'une phase de référence dudit champ électromagnétique, ledit circuit comportant au moins : des moyens de mesure d'une composante de champ de référence de phase, correspondant sensiblement à une composante mesurée dans l'une des directions dudit repère tridimensionnel, lesdits moyens de mesure étant spatialement décalés vis-à-vis desdits moyens de mesure commandés ; une voie de mesure de ladite référence de phase connectée auxdits moyens de mesure et décorrélée desdites voies de mesure par composante de champ électrique et/ou électromagnétique, ce qui permet, par mesures successives desdites composantes de champ en des points distincts d'une zone d'espace par rapport à ladite phase de référence, de calculer la valeur instantanée de ces composantes de champ en différents points de cet espace et le taux d'absorption spécifique dudit champ par tout corps certain placé dans cette zone d'espace.
PCT/FR2000/003467 1999-12-22 2000-12-11 Dispositif de mesure d'un champ electromagnetique a polarisation quelconque WO2001046705A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9916242A FR2803043B1 (fr) 1999-12-22 1999-12-22 Dispositif de mesure d'un champ electromagnetique a polarisation quelconque
FR99/16242 1999-12-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2001046705A1 true WO2001046705A1 (fr) 2001-06-28

Family

ID=9553621

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2000/003467 WO2001046705A1 (fr) 1999-12-22 2000-12-11 Dispositif de mesure d'un champ electromagnetique a polarisation quelconque

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2803043B1 (fr)
WO (1) WO2001046705A1 (fr)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1275968A1 (fr) * 2001-07-12 2003-01-15 Bouygues Telecom Dispositif portable pour la mesure et l'analyse du champ électromagnetique ambiant
FR2827963A1 (fr) * 2001-07-30 2003-01-31 Bouygues Telecom Sa Dispositif pour la mesure de debits d'absorption specifique sur un corps fantome qui simule un corps humain et qui est soumis a un champ electromagnetique
CN107884838A (zh) * 2017-10-18 2018-04-06 哈尔滨工程大学 一种磁电复合材料基高灵敏地磁场传感器
EP3540454A1 (fr) * 2018-03-14 2019-09-18 Dare!! B.V. Sonde équipée d'une antenne ou d'un élément électro-optique

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4091327A (en) * 1977-03-02 1978-05-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Broadband isotropic antenna with fiber-optic link to a conventional receiver
US4588993A (en) * 1980-11-26 1986-05-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of Health And Human Services Broadband isotropic probe system for simultaneous measurement of complex E- and H-fields
FR2736155A1 (fr) * 1984-08-24 1997-01-03 Thomson Csf Dispositif de mesure de champ electromagnetique
FR2750209A1 (fr) * 1988-04-22 1997-12-26 Thomson Csf Polarimetre de phase et polarigoniometre comportant un tel polarimetre

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4091327A (en) * 1977-03-02 1978-05-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Broadband isotropic antenna with fiber-optic link to a conventional receiver
US4588993A (en) * 1980-11-26 1986-05-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of Health And Human Services Broadband isotropic probe system for simultaneous measurement of complex E- and H-fields
FR2736155A1 (fr) * 1984-08-24 1997-01-03 Thomson Csf Dispositif de mesure de champ electromagnetique
FR2750209A1 (fr) * 1988-04-22 1997-12-26 Thomson Csf Polarimetre de phase et polarigoniometre comportant un tel polarimetre

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1275968A1 (fr) * 2001-07-12 2003-01-15 Bouygues Telecom Dispositif portable pour la mesure et l'analyse du champ électromagnetique ambiant
FR2827389A1 (fr) * 2001-07-12 2003-01-17 Bouygues Telecom Sa Dispositif portable pour la mesure et l'analyse du champ electromagnetique ambiant
US7149513B2 (en) 2001-07-12 2006-12-12 Bouygues Telecom Process for analysing the ambient electromagnetic field and associated portable device
FR2827963A1 (fr) * 2001-07-30 2003-01-31 Bouygues Telecom Sa Dispositif pour la mesure de debits d'absorption specifique sur un corps fantome qui simule un corps humain et qui est soumis a un champ electromagnetique
EP1281977A1 (fr) * 2001-07-30 2003-02-05 Bouygues Telecom Dispositif pour la mesure de debits d'absorption specifique sur un corps fântome
CN107884838A (zh) * 2017-10-18 2018-04-06 哈尔滨工程大学 一种磁电复合材料基高灵敏地磁场传感器
EP3540454A1 (fr) * 2018-03-14 2019-09-18 Dare!! B.V. Sonde équipée d'une antenne ou d'un élément électro-optique
NL2020586B1 (en) * 2018-03-14 2019-09-26 Dare!! B V Probe with antenna
US11243239B2 (en) 2018-03-14 2022-02-08 Inpacare B.V. Probe with antenna

Also Published As

Publication number Publication date
FR2803043B1 (fr) 2002-05-31
FR2803043A1 (fr) 2001-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1597601B1 (fr) Procede et systeme pour mesurer un debit d'absorption specifique (das)
EP1200845B1 (fr) Procede et dispositif de mesure en champ proche de rayonnements radioelectriques non controles
CA2797803C (fr) Systeme de simulation d'environnements electromagnetiques comportant un reseau d'une pluralite de sondes
CA1322395C (fr) Dispositif d'emission et de reception d'un rayonnement micro-onde, pour imagerie d'objets enfouis
FR2648236A1 (fr) Appareil de mesure d'impedance surfacique
CA2063017C (fr) Procede et dispositif de determination du diagramme de rayonnement d'une antenne
FR2661561A1 (fr) Systeme d'antenne de radiogoniometrie a couverture omnidirectionnelle.
Duric et al. The fully polarimetric imaging radiometer SPIRA at 91 GHz
Zatta et al. Broadband lens-integrated CMOS camera-type THz compact antenna test range
WO2001046705A1 (fr) Dispositif de mesure d'un champ electromagnetique a polarisation quelconque
EP1932004B1 (fr) Dispositif compact de radio surveillance
EP2422215B1 (fr) Méthode de caractérisation électromagnétique d'une cible
EP1342094B1 (fr) Dispositif de caracterisation electromagnetique d'une structure sous test
De Beer Wideband direction finding of RFI for MeerKAT
FR2787583A1 (fr) Capteur de champ electromagnetique par thermographie infrarouge
FR3034872A1 (fr) Procede de caracterisation d'une antenne active
Mantovani et al. The steep-spectrum low-frequency variable source 3C99: radio and optical observations
WO2025109258A1 (fr) Support de système de mesure d'au moins un paramètre d'un câble électrique
Tong Millimeter-wave integrated-circuit antenna arrays
WO2001047057A1 (fr) Procede de decouplage d'antennes au sein d'un systeme d'antennes co-localisees, capteur et applications correspondants
Carretti et al. SPOrt: An experiment aimed at measuring the large scale cosmic microwave background polarization
FALCINELLI How to use RAL10KIT and RAL10AP to build a Microwave Radio Telescope
WO2021040506A1 (fr) Méthode pour les mesures correctes et précises de systèmes d'antenne de la diffusion et de la transmission
FR2670296A1 (fr) Dispositif de mesure de l'impedance de transfert d'un cable.
Jones A measurement of the temperature and polarization anisotropies in the cosmic microwave background radiation

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP