侯莉

（新疆廣播電視局9169 臺，新疆 庫車 842000）

0 引言

短波發(fā)射臺是短波廣播不可缺少的組成部分，其功能即向收聽廣播的觀眾發(fā)送帶有廣播節(jié)目信號的電磁波，可以說是短波廣播重要的基礎(chǔ)設(shè)施。其中小功率短波發(fā)射臺多位于人口相對密集的地區(qū)，發(fā)揮傳輸和覆蓋近區(qū)電波的作用。但目前小功率短波廣播發(fā)射臺在實際工作中會受到不同程度電磁環(huán)境的影響，所以有必要預測研究小功率短波廣播電磁輻射強度，通過分析小功率短波發(fā)射臺實測強度以及預測模型數(shù)據(jù)，建立符合短波發(fā)射臺實況的場強預測模型，在充分明確場強分布圖的基礎(chǔ)上提升短波發(fā)射臺發(fā)射質(zhì)量，保障小功率廣播電臺的科學合理應用[1]。

1 短波發(fā)射臺技術(shù)組成

短波屬于無線電波類型之一，具有2～30MHz頻率，其波長相對較短，正因如此，短波沿地表面?zhèn)鞑サ牟ɡ@射能力較為薄弱，形成較多影響短波發(fā)射臺傳播有效距離的因素。與此同時，短波在實際傳播中經(jīng)天波形式傳播，在電離層不會較多地受到吸收作用，所以能夠為電離層反射提供契機。一般一次反射可獲取100～4000km距離跳躍，若經(jīng)數(shù)次大地與電離層的連續(xù)反射則會有更遠的傳播距離。對此，在測試短波發(fā)射臺時需嚴謹建立地波傳輸效果的計算模型，從而得到科學合理的分析結(jié)果。

短波發(fā)射臺技術(shù)由以下方面組成。

（1）發(fā)射機系統(tǒng)。通常是短波發(fā)射臺附帶的發(fā)射機系統(tǒng)，按照短波發(fā)射臺設(shè)置的播出任務并根據(jù)相關(guān)規(guī)定設(shè)置相應功率的短波發(fā)射機。

（2）信號傳輸系統(tǒng)。廣播中心借助微波、有線電路、通信衛(wèi)星傳送發(fā)射臺播出的廣播節(jié)目，發(fā)射臺播出質(zhì)量在一定程度受節(jié)目傳送質(zhì)量的影響；毫無疑問，若信號源優(yōu)質(zhì)，經(jīng)過發(fā)射機的載波信號可有效保障天線發(fā)射信號質(zhì)量。

（3）節(jié)目、天線調(diào)度系統(tǒng)。通常發(fā)射臺內(nèi)部設(shè)置廣播交換和輸入分配等設(shè)備，在實際播出中需根據(jù)節(jié)目時間切換節(jié)目和天線。以往由人為控制切換系統(tǒng)，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，計算機控制設(shè)備已成為主要方式[2]。

（4）天線、饋線以及場地系統(tǒng)。短波發(fā)射不可缺少的重要設(shè)備之一即饋線與天線，若天饋系統(tǒng)工作狀態(tài)良好，必然能有效保障發(fā)射機輸出功率，從而為服務區(qū)節(jié)目播出保障末端環(huán)節(jié)。短波電臺附帶的天饋線體積大、結(jié)構(gòu)復雜、桅桿高度高且拉線絕緣子與天氣底部設(shè)有防雷設(shè)備。正因短波發(fā)射中心設(shè)有較多的天線數(shù)量，其交換系統(tǒng)和其他發(fā)射臺相比更為復雜。

（5）供電系統(tǒng)。對于電視節(jié)目而言，穩(wěn)定的供電無疑是最為重要的因素。尤其對于發(fā)射臺而言，需要穩(wěn)定的電源供應作為支撐，所以每個發(fā)射臺都要具備專屬于自身的電源供應系統(tǒng)。

（6）發(fā)射臺保障系統(tǒng)。短波發(fā)射臺需具備保障系統(tǒng)為節(jié)目安全穩(wěn)定播出提供保障，其中溫度調(diào)節(jié)、排風系統(tǒng)能有效保障設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，使設(shè)備使用壽命得到延長；消防設(shè)施可有效保障工作人員以及播出設(shè)備的安全等。

2 在小功率短波發(fā)射臺應用場強監(jiān)測

短波具有較快的地波衰減速度，所以短波在傳播廣播信息時需借助天波。一般短波廣播工作頻率為3～30MHz間，即經(jīng)電離層對無線電的反射行中遠距離傳播，短波在常規(guī)情況下會被作為中短距離廣播使用。隨著季節(jié)、太陽黑子數(shù)、地理位置、晝夜等不同因素的變化，電離層自身也會發(fā)生變化。隨著頻率的升高，每個發(fā)射系統(tǒng)覆蓋的面積將會逐漸減小，不同管道發(fā)射系統(tǒng)在不同頻率下的覆蓋率會有所不同。因此，在發(fā)射時，要依據(jù)頻率選擇發(fā)射系統(tǒng)，擴大覆蓋面積[3]。

所以，通過應用場強監(jiān)測能在充分明確場強分布圖的基礎(chǔ)上提升短波發(fā)射臺的發(fā)射質(zhì)量，保障小功率廣播電臺的科學合理應用[4-5]。

2.1 XY實地調(diào)研及其場強測試

2.1.1 XY 臺概況簡述

XY臺位于某城市縣區(qū)西南邊郊區(qū)，臺區(qū)東向20m為河道，西南北方向150m范圍內(nèi)則更低。該臺設(shè)有6臺短波發(fā)射系統(tǒng)，其中短波天線為垂直極化，同時該臺設(shè)有的6部短波發(fā)射機功率均為2kW，還設(shè)有6副籠形天線進行發(fā)射。

2.1.2 XY 臺單、雙、六副天線場強測試

在X Y臺“單副”天線場強測試中，運用頻率為7.470MHz與發(fā)射功率為2.0kW的6號天線發(fā)射，于6號天線兩側(cè)分別設(shè)置A與B兩條不同方向的測量線，二者間距為10m。表1與表2分別為測量出的各點場強實測數(shù)值。在此過程需提出，在測量A方向時，受場地因素影響，天線無障礙遮擋距離僅能測試到60m左右。

表1 A 方向測場強

表2 B 方向?qū)崪y場強

在X Y臺“兩副”天線場強測試中，運用頻率為8.825MHz的5號天線和7.47MHz的6號天線發(fā)射，兩條天線發(fā)射功率均為2kW，隨即在A、B、C三個不同方向布置測量線，三者間距為10m，圖1為測試點布置圖。

圖1 XY 臺“雙副”天線場強測量布點圖

在XY臺“六副”天線場強測試中，運用6部發(fā)射機和6副天線，同時開設(shè)6個頻率，表3為6副發(fā)射天線所對應的頻率以及相關(guān)發(fā)射功率。在測試場區(qū)分別布置6個方向的測量線，即A、B、C、D、E、F，圖2為測試點布置圖，對上述6個方向測量線上的近70個場強進行測量。

表3 天線功率表

圖2 XY 臺“六副”天線場強測量布點圖

2.2 場強預測與實測數(shù)據(jù)對比分析

根據(jù)相關(guān)輻射環(huán)境保護條例中針對電磁輻射監(jiān)測儀器與方法中提出的預測公式，同時運用matlab工具建立場強預測模型，基于此計算預測場強。通過比對XY臺“單副”天線、“雙副”天線、“六副”天線的實測場強和相關(guān)計算對比圖發(fā)現(xiàn)，基本所有預測數(shù)據(jù)與實際測驗數(shù)據(jù)相一致，其中預測數(shù)據(jù)和實測數(shù)據(jù)相比略高，隨距離增加可發(fā)現(xiàn)，預測數(shù)據(jù)和實測數(shù)據(jù)越來越近。

2.3 預測場強模型修正前、后不同對比

由于理論和實測數(shù)據(jù)存有差異，在實際工作中需運用修正函數(shù)來修正預測模型，目的在于使預測場強數(shù)據(jù)逐漸接近實測數(shù)據(jù)。

2.3.1 “單副天線”校正前后場強預測模型

選取一為功率2kW、頻率為6.03MHz的單副天線發(fā)射在修正前后場強預測模型，可發(fā)現(xiàn)單副天線在修正前，其以2kW功率進行發(fā)射；由此說明，單副天線在得到校正后，其預測模型逐漸接近短波發(fā)射臺實際產(chǎn)場強分布。短波發(fā)射機缺失存在殘波且對發(fā)射機房電磁環(huán)境有著較大影響，場強與輻射量會隨著與機器距離的增大而減少，減小至趨勢初期相對迅速，在一定距離后開始趨于平緩，達到建筑物墻壁之前保持相對平穩(wěn)的減小趨勢。

2.3.2 “雙副天線”校正前后場強預測模型

兩副天線的發(fā)射頻率為6.03MHz與7MHz，二者發(fā)射功率均為2kW，間距為30m。兩副天線在修正前，發(fā)射功率為2kW，天線東西向長160m和南北向長150m，天線東西向長85m與南北向長58m。實施修正后，圍繞兩天線為核心東西向長135m以及南北向長110m的區(qū)域中；與此同時，以兩天線為核心的東西向長與南北向長的65m與36m區(qū)域內(nèi)，場強值較高。由此說明，預測模型在實施校正后，逐漸接近短波發(fā)射臺實際場強分布范圍。

2.3.3 “六副天線”校正前后場強預測模型

前六副天線在修正前，其發(fā)射功率為2kW，天線東西向長245m和南北向長205m，天線東西向145m與南北向長100m。六副天線在修正后，逐漸接近短波發(fā)射臺實際場強分布范圍。在實際測量中，檢測結(jié)果并未體現(xiàn)頻率越高則場強越大的理論規(guī)律，該情況多與各個發(fā)射機的工作狀態(tài)不同有關(guān)。尤其短波發(fā)射臺是在多年使用中，機器工作部件新舊不一，模塊間的工作狀態(tài)難以保持至最初水平，導致設(shè)計與工作指標存在差距，所以實測場強難免會與理論不同，體現(xiàn)出實地檢測的價值與重要意義。

3 結(jié)語

總之，在設(shè)計小功率短波廣播發(fā)射臺時需充分考慮電磁輻射場強的影響，尤其在預測場強時需考慮氣候、地形條件等周圍環(huán)境的影響。本文研究通過分析瞄準三個方向的XY臺兩副天線發(fā)射與瞄準六個方向的六副天線發(fā)射形成的94個數(shù)據(jù)得知，經(jīng)修正后的預測場強達到近86%左右負荷率，成功建立場強預測模型。在實際工作中根據(jù)預測需求輸入發(fā)射系統(tǒng)功率、頻率、位置等多個參數(shù)，成功運行程序后即可順利生成場強分布圖，明確任意方位與距離的場強值，進一步提升小功率短波發(fā)射臺的發(fā)射水平。