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Rumori EM origine Naturale e Antropica

Caratterizzazione dell'ambiente elettromagnetico

Di Cesidio Bianchi e Antonio Meloni

4. Rumore elettromagnetico artificiale

Il rumore artificiale è un rumore originato dalle tecnologie umane. Questo rumore dipende fortemente dalla distanza dalle sorgenti (linee elettriche, radio, tv, installazioni per le comunicazioni e altro) e può ovviamente variare anche di molti ordini di grandezza, nonché dalla frequenza e dall’energia emessa. L’energia e la frequenza nella loro distribuzione temporale e spaziale sono le quantità che meglio descrivono le sorgenti delle onde radio di origine artificiale. Altre importanti caratteristiche sono la natura continua o impulsiva delle onde emesse, la modulazione e la polarizzazione delle onde. Le sorgenti artificiali sono principalmente localizzate nelle aree commerciali, industriali e residenziali; nelle zone rurali le sorgenti scarseggiano (rapporto CCIR N.258-5 1990). A causa della lontananza dalle sorgenti in questa banda di frequenza, nelle aree rurali, l’energia prodotta dal rumore di origine artificiale è in media di 20-30 dB più bassa che nelle aree residenziali e commerciali (figura 12).

FIGURA 12 Le linee continue indicano il valore di potenza mediano del rumore artificiale espresse in Fam (dB above thermal noise at T0 = 288 K). Il rumore atmosferico (le linee in tratteggio indicano il rumore atmosferico mentre le linee punteggiate rappresentano il rumore cosmico. Anche nel caso del rumore elettromagnetico di origine artificiale conviene distinguere i contributi nelle diverse bande di frequenza dove sono indicate le principali sorgenti. Le linee continue indicano il valore di potenza mediano del rumore artificiale espresse in Fam (dB above thermal noise at T0 = 288 K). Il rumore atmosferico (le linee in tratteggio indicano il rumore atmosferico mentre le linee punteggiate rappresentano il rumore cosmico.
Anche nel caso del rumore elettromagnetico di origine artificiale conviene distinguere i contributi nelle diverse bande di frequenza dove sono indicate le principali sorgenti.

ELF band

In questa banda la sorgente più potente di rumore artificiale è costituita dalle linee dell’energia elettrica che, idealmente, operano ad una singola frequenza generalmente 50 Hz (60 Hz negli Stati Uniti). I campi elettrici e magnetici generati a questa frequenza sono praticamente scollegati ed a causa delle linee elettriche a configurazione multipolare decrescono drammaticamente all’aumentare della distanza dalle linee stesse. Le linee di energia elettrica sono ora diffuse in tutti i continenti del pianeta eccetto in Antartide dove le onde naturali nella banda ELF vicine ai 50-60 Hz possono essere registrate con pochi disturbi. Anche alcune regioni disabitate in altri continenti sono relativamente prive di questo tipo di disturbi ma, in generale, nella banda ELF i 50-60 HZ dei campi elettrici e magnetici rappresentano la sorgente più potente sia per l’energia emessa che per l’estensione della sorgente stessa.
Nella figura 13 viene mostrato come il campo elettrico e magnetico declinino in relazione alla distanza dalle linee elettriche.

FIGURA 13 Campo elettrico e d’induzione magnetico al suolo sotto una linea di 380 kV Campo elettrico e d’induzione magnetico al suolo sotto una linea di 380 kV

VLF-HF band

Come per le altre frequenze il rumore di origine artificiale è generato dalle emissioni dei dispositivi tecnologici per uso domestico, industriale e dagli apparati per la radiocomunicazione, incluse le trasmissioni radio, dal momento che tutti questi dispositivi impiegano oscillatori elettrici che diventano indesiderate sorgenti di emissione elettromagnetica.

FIGURA 14 Potenza emessa dai più comuni sistemi di comunicazione Potenza emessa dai più comuni sistemi di comunicazione

Le principali sorgenti sono le stazioni radio AM (figura 14) ed alcune applicazioni industriali. Tra queste ultime le sorgenti più rilevanti sono rappresentate dai riscaldamenti che sfruttano l’induzione magnetica e le perdite dielettriche nel materiale. Altre più deboli ma numerose sorgenti, che contribuiscono in modo rilevante alla formazione del rumore di fondo artificiale, sono le accensioni automobilistiche. Abbiamo anche sorgenti domestiche come le macchine elettriche, i monitor delle televisioni e dei computers, ecc… Altre applicazioni medicali o scientifiche risultano irrilevanti nella configurazione del rumore elettromagnetico di fondo in queste bande di frequenza.

VHF-UHF band

Le radiazioni elettromagnetiche in queste bande di frequenza sono dovute alle trasmissioni radio e televisive FM, alle stazioni di telefonia mobile (figura 14) ed ai sistemi di accensione delle automobili.
Gli apparati radar e satellitari non danno un contributo rilevante ai livelli del rumore elettromagnetico di fondo. Le principali sorgenti domestiche sono i telefoni cordless ed i forni a microonde ecc., ma questi apparecchi non hanno un impatto significativo all’esterno.

SHF-EHF band

A causa della complessità del sistema delle radiocomunicazioni e delle limitazioni nelle applicazioni industriali operanti a queste frequenze, in questa banda vengono impiegati solo particolari strumenti. Queste bande comprendono i sistemi di comunicazione e remote sensing satellitare, i sistemi radar, le apparecchiature mediche e scientifiche, tutte risentono delle intrinseche difficoltà tecnologiche nella fabbricazione degli oscillatori elettrici , delle linee di trasmissione, delle antenne ecc… Per questa ragione il rumore di origine artificiale è molto basso nelle bande SHF e EHF. Inoltre, a causa della natura dei processi fisici di emissione a cui obbediscono questi fenomeni ed i loro modi di propagazione, le onde SHF e EHF sono rigidamente direzionali. Altre applicazioni tecnologiche in questo range sono collegate con le osservazioni e le misurazioni passive come in radioastronomia.

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