權琳

摘 要：本文主要以小功率（5KW以下）短波發(fā)射機為例，測量其在單頻工作模式下頻率與場強的關系及天線陣子夾角與場強的關系，從而得出短波發(fā)射機周邊覆蓋效果與電磁環(huán)境普遍適用的結(jié)論。

關鍵詞：短波 頻率 場強 測試

中圖分類號：V55 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0007-04

短波是指頻率為3 Hz～30 MHz的無線電波。對于承擔短波廣播發(fā)射任務的固定或移動發(fā)射臺來說，通過使用不同頻率、不同天線陣子夾角發(fā)射廣播信號對周邊場強的分析，了解覆蓋區(qū)域內(nèi)受眾終端的接收效果及電磁輻射對受眾的影響都具有重要意義。

1 測試方法

由于覆蓋場強的測試工作受到發(fā)射系統(tǒng)的發(fā)射功率、頻率、駐波比等參數(shù)及地理環(huán)境、測量儀器等諸多因素的影響，因此正確的測量方法對于能否達到真實結(jié)果至關重要。

1.1 測試方框圖

1.2 測試場地

為使測試結(jié)果更具真實可用性，測試場地應滿足坡度小于2°半徑100 m內(nèi)應無障礙物，滿足視距傳輸?shù)囊髴h離高壓線及金屬物體或建筑。由于實際地形的復雜性，很難找到完全符合測設要求的測試場地。如果待測發(fā)射系統(tǒng)所在地點的某一方向上游遮擋，測試時可以將整個發(fā)射系統(tǒng)原地旋轉(zhuǎn)某一角度，根據(jù)發(fā)射系統(tǒng)與測試點的相對位置關系，測量出有遮擋方向上的場強值。

2 測試數(shù)據(jù)處理

2.1 坐標系的變換

為了便于分析總結(jié)數(shù)據(jù)得出結(jié)論，首先將經(jīng)緯度值（球坐標系）轉(zhuǎn)化為以發(fā)射天線為中心的圓坐標系，定義正北為0度，順時針方向依次為90度、180度、270度。根據(jù)圖1推導出距離及角度公式：

其中α值還需根據(jù)經(jīng)緯度判斷后轉(zhuǎn)化成圓坐標中的角度值。然后就可以把測（如圖1）。

2.2 場強值的處理

由于地形的限制等因素，測量點的場強值并不是60 dBμV/m，因此，我們應根據(jù)測量點的測量值推導出場強值為60 dBμV/m點的位置。

如圖2所示，假設發(fā)射機位于A點，發(fā)射天線所輻射的電波在地面上傳播，與發(fā)射機距離為r的B點的場強為E，整個傳播途徑上相對介電常數(shù)ε和電導率δ是均勻的，且天線低架，則B點的場強可以近似由舒來依金—范德波爾近似公式計算：

實際測量時，無線電波在無障礙條件下傳播的情況實際上是很少見的，通常從發(fā)射天線到接收天線的途徑上會有一些障礙物，所以需要分析一下障礙物對地波傳播的影響。這里主要討論大型建筑物對地波傳播的影響。電波信號在傳播過程中，遇到建筑物，如高樓大廈等，電波信號在穿透建筑物時會發(fā)生反射和折射，使信號衰減。建筑物的貫穿損耗是指電波通過建筑物的外層結(jié)構時所受到的衰減，它等于建筑物外與建筑物內(nèi)的場強之差。下表是建筑物穿透損耗的測試結(jié)果：（如表1）。

利用公式（4）先求出常數(shù)K，然后再求出60 dBμV/m點的位置，考慮測量點及推導點的環(huán)境因素，將得到的數(shù)值根據(jù)上表數(shù)據(jù)做出修正，即可推導出場強值為60 dBμV/m點的位置。

由于電磁輻射標準中場強單位多用V/m來表示，因此應將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為V/m。根據(jù)換算公式：

3 測試數(shù)據(jù)分析

3.1 頻率與場強的關系

在單頻情況下天線振子為60°時的高（21.645 MHz）、中（12.025 MHz）、低（5.975 MHz）頻率曲線如圖3，從圖可知：中低頻率覆蓋范圍約為4.5～5 km，場強60 dB等值線約為圓形；高頻率覆蓋范圍約為10 km，場強60dB等值線約為圓形?？紤]天線駐波比、發(fā)射功率、及天氣等因素，隨著頻率增加場強覆蓋范圍越小，中低頻率比較明顯。

在單頻情況下天線振子為30°時的高（21.645 MHz）、中（12.025 MHz）、低（5.975 MHz）頻率曲線如圖4，從圖可知：低頻率場強60 dB等值線約為圓形，覆蓋范圍約為2～2.5 km；中頻率場強60 dB等值線約為橢圓形，長軸覆蓋范圍約為3～4 km，短軸覆蓋范圍約為3 km；高頻率場強60 dB等值線約為圓形，覆蓋范圍約為2～3 km；考慮天線駐波比、發(fā)射功率、及天氣等因素，隨著頻率增加場強覆蓋范圍越小，低高頻率比較明顯。

在單頻情況下天線振子為15°時的高（21.645 MHz）、中（12.025 MHz）、低（5.975 MHz）頻率曲線如圖5，從圖可知：低頻率場強60 dB等值線約為橢圓形，長軸覆蓋范圍約為3 km左右，短軸覆蓋范圍約為2.5 km；中頻率場強60dB等值線約為橢圓形，長軸覆蓋范圍約為4 km，短軸覆蓋范圍約為2.5 km；高頻率場強60dB等值線約為橢圓形，長軸覆蓋范圍約為2.5～3 km，短軸覆蓋范圍約為1.5～2 km；考慮天線駐波比、發(fā)射功率、及天氣等因素，隨著頻率增加場強覆蓋范圍越小，中高比較明顯。

綜上比較可知：在同等的發(fā)射功率、同樣天饋系統(tǒng)、同樣環(huán)境因素下，隨著頻率增加場強覆蓋范圍越小。

3.2 天線陣子夾角與場強的關系

單頻情況發(fā)射頻率為高（21.645 MHz）時，天線振子夾角分別為60°、30°、15°時的頻率曲線如圖6，從圖可知：天線振子夾角在60°時，場強60 dB等值線約為圓形；天線振子夾角在30°時，場強60 dB等值線約為圓形；天線振子夾角在15°時，場強60 dB等值線為橢圓形。隨著天線振子夾角的變小，場強60 dB等值線逐漸趨近橢圓形。

單頻情況發(fā)射頻率為中（12.025 MHz）時，天線振子夾角分別為60°、30°、15°時的頻率曲線如圖7，從圖可知：天線振子夾角在60°時，場強60 dB等值線約為圓形；天線振子夾角在30°時，場強60 dB等值線為橢圓形；天線振子夾角在15°時，場強60 dB等值線為橢圓形。隨著天線振子夾角的變小，場強60 dB等值線逐漸趨近橢圓形。

單頻情況發(fā)射頻率為低（5.025 MHz）時，天線振子夾角分別為60°、30°、15°時的頻率曲線如圖8，從圖可知：天線振子夾角在60°時，場強60 dB等值線約為圓形；天線振子夾角在30°時，場強60 dB等值線約為圓形；天線振子夾角在15°時，場強60 dB等值線約為橢圓形。隨著天線振子夾角的變小，場強60 dB等值線逐漸趨近橢圓形。

綜上比較可知：用戶所用短波發(fā)射系統(tǒng)隨著天線振子夾角的變小，場強60 dB等值線逐漸趨近橢圓形。

4 測試結(jié)論

根據(jù)對實測數(shù)據(jù)的分析處理，得出如下結(jié)論。

（1）系統(tǒng)在中低頻段20 m外滿足國家電磁輻射標準對公眾的要求，在高頻段20 m外基本滿足國家電磁輻射標準對公眾的要求，并且系統(tǒng)在20 m外完全滿足國家電磁輻射標準對職業(yè)人員的要求。

（2）在同等的發(fā)射功率、同樣天饋系統(tǒng)、同樣環(huán)境因素下，隨著頻率增加場強覆蓋范圍越小。

（3）用戶所用短波發(fā)射系統(tǒng)隨著天線振子夾角的變小，場強60 dB等值線逐漸趨近橢圓形。

參考文獻

[1] 廣播電視天線電磁輻射防護規(guī)范[S].GY5054-1995.

[2] 短波廣播網(wǎng)覆蓋技術規(guī)定[S].GB11410-89.