王晉杰

(山西省廣播電視局中波臺(tái)管理中心，山西 沁縣 0 4 6 4 0 0)

0 引言

中波廣播有地波和天波兩種傳輸方式，白天主要靠穩(wěn)定的地波覆蓋，夜間則采用地波加天波覆蓋。中波廣播波長(zhǎng)大，與調(diào)頻廣播相比具有繞射能力強(qiáng)，服務(wù)范圍廣，地波服務(wù)區(qū)穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)。中波發(fā)射臺(tái)站所發(fā)射的廣播信號(hào)在服務(wù)區(qū)某一處信號(hào)強(qiáng)度有多大，該處的收音機(jī)是否能收到，這就涉及到該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)及場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量問(wèn)題。對(duì)于廣播發(fā)射臺(tái)站來(lái)說(shuō)，我們必須知道自己臺(tái)站的覆蓋范圍、收聽(tīng)效果，必須進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量。同時(shí)隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，工業(yè)干擾、電氣干擾日益嚴(yán)重，高層建筑對(duì)中波的覆蓋干擾以及周邊地區(qū)的鄰頻同頻干擾，使得中波廣播收聽(tīng)質(zhì)量明顯下降。為此，我臺(tái)決定對(duì)廣播服務(wù)區(qū)進(jìn)行實(shí)地場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量并根據(jù)測(cè)量的實(shí)地場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)來(lái)做進(jìn)一步的分析和技術(shù)改進(jìn)[1]。

1 場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量技術(shù)理論支持

1.1 廣播場(chǎng)強(qiáng)計(jì)量標(biāo)識(shí)

中波發(fā)射機(jī)通過(guò)天線輻射電磁波，測(cè)量在空間中某處的電磁場(chǎng)，通常是用它的電場(chǎng)強(qiáng)度分量表示。場(chǎng)強(qiáng)就是電場(chǎng)強(qiáng)度的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是通過(guò)場(chǎng)強(qiáng)儀的有源環(huán)形天線(以中波為例)在空間一點(diǎn)處感應(yīng)電信號(hào)的大小，以表征該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。其單位是微伏/米(μV/m)，而不是電壓或電平單位V、μV或dBμV、dBm。我們廣播監(jiān)測(cè)工作中通常用dBμV/m，就是以1 μV/m為電壓基準(zhǔn)的分貝(dB)數(shù)表示的場(chǎng)強(qiáng)單位，記作dB(μV/m)。

1.2 服務(wù)區(qū)的可用場(chǎng)強(qiáng)

中波廣播服務(wù)區(qū)就是指電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到或超過(guò)可用場(chǎng)強(qiáng)且收聽(tīng)效果清晰的區(qū)域?？捎脠?chǎng)強(qiáng)是指當(dāng)存在自然噪聲、人為噪聲和其它電臺(tái)的干擾時(shí)，為得到滿(mǎn)意的收聽(tīng)質(zhì)量所需要的最小場(chǎng)強(qiáng)值。根據(jù)中波、短波廣播發(fā)射臺(tái)場(chǎng)地選擇標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，我國(guó)中波廣播的標(biāo)稱(chēng)可用場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)為：1) 白天場(chǎng)強(qiáng)≥63 dB(μV/m)；2) 夜間農(nóng)村地區(qū)場(chǎng)強(qiáng)≥71 dB(μV/m)，城市地區(qū)場(chǎng)強(qiáng)≥77 dB(μV/m)[2]。

1.3 場(chǎng)強(qiáng)儀的工作原理

場(chǎng)強(qiáng)儀的工作原理就是利用環(huán)形天線在空中一點(diǎn)處與被測(cè)信號(hào)極化方向相同時(shí)，取得最大感應(yīng)電信號(hào)，再通過(guò)傳輸電纜傳到場(chǎng)強(qiáng)儀的電平表輸入端口，根據(jù)電平表讀出該電平值就是可測(cè)得場(chǎng)強(qiáng)值，如圖1所示。

圖1 中波場(chǎng)強(qiáng)儀示意圖

DS1823AM/FM場(chǎng)強(qiáng)儀的射頻輸入接頭為50 ΩBNC型轉(zhuǎn)接頭；AM天線是德力DS18001有源環(huán)形天線(10kHz～30MHz)；場(chǎng)強(qiáng)儀DS1823用以精確測(cè)量中波、調(diào)頻廣播信號(hào)強(qiáng)度，配置中波標(biāo)準(zhǔn)天線DS18001的應(yīng)用可大幅度改善中波信號(hào)的覆蓋面及接收質(zhì)量，并可應(yīng)用于追蹤、查找非法電臺(tái)、干擾電臺(tái)及不法信號(hào)發(fā)射裝置的中波、調(diào)頻廣播信號(hào)，凈化電磁空間，維護(hù)通訊安全；接收模式：AM(調(diào)幅)FM(調(diào)頻)；頻率范圍：AM 530～1710kHz, FM 86～108MHz；步進(jìn)頻率：AM 1kHz, FM 10kHz；測(cè)量范圍：20～120dBμV；分辨率：0.1dB；測(cè)量精度：±Db(20℃±5)；檢波方式：平均值檢波；天線接口：50Ω(BNC型接頭)。頻譜掃描：可監(jiān)測(cè)非法干擾信號(hào)的頻率；峰值保持：顯示峰值電平，可用于追蹤信號(hào)方向。

2 場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量步驟及技術(shù)分析

2.1 場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量的步驟

1) 測(cè)量場(chǎng)強(qiáng)之前制定測(cè)量線路：以我臺(tái)發(fā)射點(diǎn)為中心向四周延伸，根據(jù)地形以及人口居住情況，選擇4個(gè)方向。每條線路上測(cè)量點(diǎn)的間隔大約在8km～15km。利用DS1823AM/FM場(chǎng)強(qiáng)儀分別對(duì)4個(gè)方向，20個(gè)測(cè)量點(diǎn)，對(duì)廣播服務(wù)區(qū)(以發(fā)射臺(tái)為中心、半徑約27km，約4000km2)實(shí)地場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量。其中測(cè)量點(diǎn)盡量選在可進(jìn)入、電氣干擾較小、符合場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)要求環(huán)境場(chǎng)地的地段。測(cè)量點(diǎn)間距可是等距也可以是非等距，重在要求測(cè)量點(diǎn)要符合中、短波廣播場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量場(chǎng)地標(biāo)準(zhǔn)要求。

2) 通過(guò)GPS記錄測(cè)試地點(diǎn)經(jīng)緯度；場(chǎng)強(qiáng)儀與天線、電源；開(kāi)機(jī)，輸入測(cè)量三套頻率，采用單頻率電平測(cè)量，開(kāi)始自動(dòng)測(cè)試；轉(zhuǎn)動(dòng)天線，觀察場(chǎng)強(qiáng)儀測(cè)量值，記錄測(cè)得的最大值，即為該點(diǎn)實(shí)際場(chǎng)強(qiáng)值；打開(kāi)收音機(jī)，收聽(tīng)相應(yīng)頻率廣播節(jié)目，進(jìn)行廣播覆蓋效果的收聽(tīng)并記錄打分。廣播覆蓋效果是指某一特定廣播電臺(tái)在它的服務(wù)區(qū)內(nèi)或者某一特定的接收地點(diǎn)，收聽(tīng)該電臺(tái)播音的綜合效果。對(duì)廣播覆蓋效果的評(píng)價(jià)，采用國(guó)際上通用的信號(hào)強(qiáng)度S、人為干擾I、天電噪聲N、傳輸騷擾P、總體評(píng)價(jià)O表示，以五分制的形式來(lái)評(píng)定各項(xiàng)指標(biāo)的等級(jí)。5分：信號(hào)很強(qiáng)，廣播節(jié)目不受任何影響，音質(zhì)好；4分：信號(hào)較強(qiáng)，廣播節(jié)目受輕微影響，但不影響收聽(tīng)內(nèi)容；3分：節(jié)目信號(hào)受中等程度影響，大部分內(nèi)容可聽(tīng)清；2分：節(jié)目信號(hào)受到嚴(yán)重影響，大部分內(nèi)容無(wú)法聽(tīng)清；1分：節(jié)目信號(hào)受到非常嚴(yán)重的影響，節(jié)目?jī)?nèi)容無(wú)法收聽(tīng)。其中我們選擇中波收音機(jī)靈敏度為100μV/m或40dBμV/m，以保證搜索到中波廣播信號(hào)[2]。

2.2 場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量技術(shù)分析

通過(guò)對(duì)各測(cè)量點(diǎn)測(cè)出的場(chǎng)強(qiáng)值進(jìn)行技術(shù)分析比較，得出一些現(xiàn)象和結(jié)論。

1) 陡角村要比合尖村與發(fā)射臺(tái)的直線距離要遠(yuǎn)。而結(jié)果顯示在陡角村測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)電平值要比合尖村測(cè)量的值要高，兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)電平值相差4dBμV，其原因就是受到地理環(huán)境的影響——陡角村相比合尖村的測(cè)量點(diǎn)要開(kāi)闊，而合尖村測(cè)量點(diǎn)恰巧在一高崖下方。

2) 以我臺(tái)發(fā)射點(diǎn)為中心，相同半徑長(zhǎng)的測(cè)量點(diǎn)上，測(cè)出的相同頻率信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)值是略有不同的。其原因就是中波白天以地波傳播為主，在傳播過(guò)程中受到傳播途徑上土壤和障礙物的吸收、阻擋而衰減。同時(shí)不同電器性能的土壤，對(duì)不同波長(zhǎng)的電磁波阻擋、吸收量和繞射能力的影響也是不同的。

3) 在測(cè)某頻率的場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)天線對(duì)準(zhǔn)電波來(lái)向場(chǎng)強(qiáng)弱，偏離該方向反而大的情況，這可能是電磁波傳播中受到高大山體或高大建筑物遮擋引起的。

4) 通過(guò)對(duì)漫水、白弧窯、漳源、權(quán)店、故城、石盤(pán)、新店、夏店等地的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量，基本上三套節(jié)目都能達(dá)到臺(tái)站要求的場(chǎng)強(qiáng)最低值。但在某些高山下和廣播服務(wù)區(qū)邊界區(qū)域，場(chǎng)強(qiáng)值不是很理想，但打開(kāi)攜帶的AM收音機(jī)，基本滿(mǎn)足收聽(tīng)該電臺(tái)播音效果。比如在白弧窯測(cè)量點(diǎn)測(cè)試場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，三套頻率的場(chǎng)強(qiáng)值均低于我國(guó)中波廣播標(biāo)稱(chēng)的白天可用場(chǎng)強(qiáng)63dB(μV/m)，但使用收音機(jī)收聽(tīng)三套節(jié)目信號(hào)，都符合中波廣播的聲音質(zhì)量等級(jí)(可聽(tīng)度)3分(中)以上。

3 場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量技術(shù)總結(jié)

通過(guò)上述技術(shù)分析及表1場(chǎng)強(qiáng)電平值我們總結(jié)如下：

表1 三套1km發(fā)射機(jī)的部分測(cè)量點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)電平值

1) 在野外測(cè)量時(shí)，場(chǎng)地應(yīng)選擇平坦、開(kāi)闊，避開(kāi)周?chē)鷩?yán)重的電氣干擾的地方。最大限度減少測(cè)量區(qū)域的干擾雜音，能夠保障測(cè)量數(shù)值為場(chǎng)強(qiáng)的真實(shí)數(shù)值。特別需要注意的是，地勢(shì)高的地方測(cè)得的場(chǎng)強(qiáng)值是大于低處所測(cè)場(chǎng)強(qiáng)值。

2) 在測(cè)量時(shí)，若場(chǎng)強(qiáng)的數(shù)值處于連續(xù)變化的狀態(tài)，這可能是受到干擾噪聲影響，需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行反復(fù)測(cè)量，用提取中位值的方法，記錄場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)，若信號(hào)處于穩(wěn)定的狀態(tài)，查看場(chǎng)強(qiáng)儀屏幕上的場(chǎng)強(qiáng)值，記錄場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)。

3) 環(huán)形天線方向不同，測(cè)量值會(huì)有所變化，每次收測(cè)時(shí)應(yīng)旋轉(zhuǎn)環(huán)形天線觀察場(chǎng)強(qiáng)值變化，取其中最大值作為記錄值，一般對(duì)著發(fā)射塔的方向時(shí)測(cè)得場(chǎng)強(qiáng)值最大。天線架得越高，遮擋物越少，測(cè)得場(chǎng)強(qiáng)值也會(huì)有所增大。

4) 假如有同頻鄰頻干擾時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)儀的顯示數(shù)值變化較大，這是因?yàn)闇y(cè)量結(jié)果是幾個(gè)同頻鄰頻的合成場(chǎng)強(qiáng)。

5) 測(cè)量場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，同時(shí)用收音機(jī)收聽(tīng)節(jié)目信號(hào)，進(jìn)一步確定場(chǎng)強(qiáng)服務(wù)區(qū)。

6) 如條件限制無(wú)合適測(cè)量點(diǎn)可選擇時(shí)，應(yīng)該多找?guī)讉€(gè)測(cè)量點(diǎn)分別進(jìn)行測(cè)量比較取其平均值，并應(yīng)詳細(xì)說(shuō)明和記錄測(cè)量點(diǎn)的環(huán)境條件。

7) 測(cè)量資料應(yīng)妥善保管，以便與原始的測(cè)量數(shù)據(jù)相比較，為今后的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量及技術(shù)改造提供依據(jù)[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著城鎮(zhèn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，高大建筑遮擋、電氣干擾等日益嚴(yán)重，自由空間的電磁環(huán)境復(fù)雜多變，背景噪聲場(chǎng)強(qiáng)越來(lái)越大，為此有必要對(duì)中波廣播服務(wù)區(qū)場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行定期測(cè)量，進(jìn)而了解覆蓋范圍及人口覆蓋率。通過(guò)對(duì)中波廣播服務(wù)區(qū)場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析，我臺(tái)總結(jié)了測(cè)量過(guò)程中遇到的技術(shù)問(wèn)題及影響因素，同時(shí)要求技術(shù)人員要不斷加強(qiáng)技術(shù)維護(hù)能力，達(dá)到發(fā)射機(jī)“三滿(mǎn)”要求，注重加強(qiáng)對(duì)天線和地網(wǎng)的維護(hù)，以獲得符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的中波廣播服務(wù)區(qū)可用場(chǎng)強(qiáng)。