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El IEEE ha establecido normas para la exposición a la energía de RF que definen la cantidad y duración máximas admisibles de exposición para el personal en entornos controlados y no controlados. La norma para la Exposición Máxima Permisible (MPE) puede verse en detalle en el documento IEEE C 95.1-2005; el término MPE es equivalente al término Límite de Exposición Permisible (PEL) en la versión anterior de la norma y en otros documentos y normas. El modelo X3D de Wireless InSite puede utilizarse para estimar si una determinada fuente EM de alta potencia, estacionaria o en movimiento, puede suponer un peligro para el personal. Esta información es vital para planificar escenarios en los que se utilizarán fuentes de alta potencia. Wireless InSite puede predecir zonas dentro de la escena que se consideran zonas de riesgo de radiación.
Wireless InSite determina el nivel MPE mediante el cálculo directo de las magnitudes EM utilizadas por la norma. Calcula el grado de exposición basándose en los umbrales específicos para la frecuencia de la fuente, el tipo de entorno especificado y el tiempo de exposición. Dado que la norma para el MPE incluye un tiempo de exposición, Wireless InSite considera dos posibles tipos de fuentes: una única fuente estacionaria y una fuente en movimiento (trayectoria). La velocidad a la que una fuente en movimiento atraviesa la escena puede tener un efecto notable en los niveles de exposición notificados por los receptores de la escena. Por ejemplo, si un emisor se desplaza a 1 m/s, el nivel de exposición en la zona sería mayor que si se desplazara a 10 m/s. La velocidad más lenta se traduce en una mayor duración del tiempo en el que los campos de la antena interactúan con la zona de estudio.
En este ejemplo se explica cómo configurar un escenario de cálculo de MPE en Wireless InSite, definir el estándar IEEE de interés y revisar los resultados. El primer paso es definir el escenario en Wireless InSite. En este ejemplo, se utilizarán el archivo de ciudad de Rosslyn y el archivo de terreno que vienen con el software. Estos archivos son formatos basados en texto que definen las ubicaciones de los edificios, las alturas de los edificios, los vértices del terreno y las propiedades de los materiales. La figura 1 muestra los archivos de ciudad y terreno de Rosslyn una vez abiertos en la interfaz gráfica de Wireless InSite.
Figura 1: Ciudad de Rosslyn y archivo de terreno dentro de la interfaz gráfica de usuario de Wireless InSite.
El siguiente paso es definir una forma de onda para el escenario MPE. En este caso, definiremos una forma de onda sinusoidal de 100 GHz utilizando las formas de onda integradas en Wireless InSite. El software proporciona una biblioteca completa de formas de onda y contiene un formato definido por el usuario para las formas de onda. Una vez definida la forma de onda, podemos definir una antena para asignarla a las ubicaciones de nuestro transmisor y receptor. Al igual que las formas de onda, Wireless InSite proporciona una amplia biblioteca de definiciones de antena incorporadas para su uso, así como un formato de antena definido por el usuario. Para este escenario, definiremos una antena de bocina para los transmisores y una antena isotrópica para los receptores.
Una vez definidas las antenas, es necesario crear un conjunto de trayectorias del transmisor que nos permita definir la trayectoria de movimiento del transmisor por la ciudad. Una vez definido el conjunto de trayectorias, la hora de inicio del movimiento y la velocidad pueden definirse en el menú Avanzado dentro de la ventana de propiedades del transmisor, como se ve en la figura 2. En este caso, fijaremos la velocidad en 1 m/s y la hora de inicio en 0 segundos. La potencia de entrada para este transmisor se ha fijado en 90 dBm o 1000000 W para representar un transmisor de alta potencia. La figura 3 muestra la trayectoria establecida dentro de la ciudad de Rosslyn, que define la trayectoria del transmisor. El conjunto de receptores se define como una cuadrícula que cubre toda la ciudad. También definiremos un segundo conjunto de trayectorias en la misma ubicación que el primer conjunto de trayectorias que se mueve a 10 m/s.
Figura 2: Menú avanzado para ajustar la velocidad de la trayectoria.
Figura 3: Trayectoria dentro de la ciudad de Rosslyn.
Una vez definidos los emisores y receptores, hay que delimitar el área de estudio, que determina los límites de nuestro espacio de cálculo. Aquí también se definen las normas IEEE que se utilizan para los cálculos del error máximo permitido. Se elige X3D en la ventana de propiedades del área de estudio, como se ve en la figura 4. X3D es el único modelo que calcula los resultados MPE. Las interacciones se establecen en 10 reflexiones, 0 transmisiones y 0 difracciones. Haga clic en el botón Propiedades MPE para activar los cálculos MPE. Esto mostrará la ventana de cálculos MPE como se ve en la Figura 5. Para este escenario, elegiremos IEEE Controlled como el estándar a utilizar.
Figura 4: Ventana de propiedades del área de estudio X3D para el escenario MPE.
Figura 5: Ventana de definición del MPE.
La salida MPE disponible es IEEEC95.1-2005: Campo E pico, IEEEC95.1-2005: Campo E RMS, IEEEC95.1-2005: Campo H RMS, IEEEC95.1-2005: Potencia media e IEEEC95.1-2005: Densidad de potencia media. Cuando se utiliza un único transmisor, estos resultados pueden visualizarse o representarse como Umbral MPE. Si se utilizan varios transmisores, también puede mostrarse el umbral MPE agregado. La figura 6 muestra la norma IEEEC95.1-2005: Average Power Density MPE Threshold for the first trajectory set moving at 1m/s y la figura 7 muestra IEEEC95.1-2005: Average Power Density MPE Threshold for the second trajectory set moving at 10m/s. La zona en rojo representa una zona de peligro con una exposición del 100% o superior. La zona amarilla representa un índice de exposición de entre el 51% y el 100%. La zona verde representa un índice de exposición de entre el 0% y el 50%. Comparando las figuras, la figura 6 muestra más zonas peligrosas debido al aumento del tiempo de exposición causado por la menor velocidad de movimiento del transmisor. El morado significa que no se ha recibido ninguna señal en este lugar.
Figura 6: IEEEC95.1-2005: Densidad de potencia media para un conjunto de transmisores que se mueven a 1 m/s.
Figura 7: IEEEC95.1-2005: Densidad de potencia media para un conjunto de transmisores que se mueven a 10 m/s.
Este ejemplo ha demostrado el cálculo MPE dentro de Wireless InSite para predecir los niveles de peligro de los dispositivos de RF de alta potencia. La predicción del nivel de peligro combina el análisis EM del modelo X3D, el tiempo de exposición y los niveles umbral establecidos por el IEEE para el rango de frecuencia específico y el tipo de entorno utilizado en la simulación. Los resultados demuestran que, a medida que el transmisor se desplaza más rápidamente por la ciudad, las zonas peligrosas cambian debido al cambio en el tiempo de exposición. Se consideran peligrosas más zonas cuando el transmisor se desplaza a 1 m/s que cuando se desplaza a 10 m/s. Esta información es vital a la hora de planificar un proyecto. Se trata de una información vital a la hora de planificar un proyecto que implique fuentes de alta potencia y personal vivo. Wireless InSite proporciona una forma eficaz de predecir y mostrar las zonas peligrosas dentro de un escenario utilizando los cálculos MPE. Estas zonas permiten a todos los implicados saber dónde pueden situarse las personas de forma segura mientras la fuente de RF de alta potencia está activa. Con sólo unos clics de ratón, los planificadores del proyecto pueden utilizar Wireless InSite para garantizar la seguridad del personal.