覆盖效果场强测量中的修正方法和意义

□宋琛晖

上饶八二一台承担着中央人民广播电台和江西广播电视台六套节目的播出任务，其中四套调频发射，两套中波发射。场强测量既检查了发射的覆盖效果，同时也测试了发射天线增益变化，还是判别发射天线是否受损的有效方法。在场强测试中，每次数据变化都和上级监测台的测试数据有差距，这就需要我们修正测试数据，让测试结果尽量接近真实情况。如何修正，更真实地反映实际覆盖效果，我们通过多次实验对比，从理论验证了一套有效的修正方法。

场强测量误差的产生

我们采用场强测量的四种模式进行覆盖效果判断：一、使用便携式场强仪进行测量，在计划的路线上测试瞬时数据；二、请省台使用车载场强仪移动测量；三、在固定点架设标准天线测量；四、使用上级监测站的监测场强数据。

上述四种方法，第三种较接近标准值，其他三种存在一定的偏向误差。我们实际使用的是第一种方法，带着便携式场强仪和简易拉杆天线测试场强，因此必须对测试数据进行修正。理论上，修正值是根据测量不确定度来决定。

每次测量都会得出一个测量值，这个测量值往往与被测量的真值不同，误差就等于测量值与真值之差。由于真值无法得到，所以误差也就无法算出，只能用测量不确定度表示测量值的可靠程度。在JJF1059《测量不确定度评定与表示》中，测量不确定度被定义为“表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数”。测量不确定度判定场强测量值Vmeas是否符合标准要求的两种途径：

一、测量不确定度Ums 尽可能小。如果Vmeas+Ums 小于等于标准值，可判定信号符合标准要求。如用户测量某频点信号电平，看在该地点建接收站是否会受到干扰。

二、测量不确定度Ums 小于等于建议的最大不确定度值URec。如果所有测量值均小于等于标准值，可判定信号符合标准。

减少测量场强误差的手段

场强测量需要使用经校准的天线、耦合网络、传输线、测试接收机或频谱分析仪，为了提高灵敏度，还可加上低噪声放大器（LNA）。可见，场强测量与发射设备传导测量最大的不同之处是使用了经校准的天线，天线的特性是在评定场强测量的不确定度中特别需要注意的因素。所以，测试中我们需要进行下列校准来减少误差。一、校准接收场强仪；二、减少天线与接收机之间连线和接头的衰减；三、调试接收场强仪正弦波电压准确度；四、接收场强仪底部噪声；五、天线因子的频率——场强数值插值偏差；六、天线方向性和天线交叉极化等引起的偏差。

下面给出一个计算场强测量不确定度的例子，该例子适合于在固定站或移动站测量30 MHz～3000 MHz 之间频率的场强值。

场强值：

E=Vr+Lc+AF+δVsw+δVsel+δVnf+δM+δAFf+δAFh+δAdir+δAcp+δAbal+δSR

具体到某个特定的监测站，输入量的不确定度可能与表中的不同。评定场强测量值的扩展不确定度Ums 时，必须考虑其测量系统中的所有已知因素，包括设备特性、校准数据的质量和量值传递性、已知或最接近的分布函数、测量过程等。当合成标准不确定度中的主要输入量随频率而显著变化时，应该为不同的频段计算不确定度。

不同情况测试场强时的修正方法

通过上述理论分析，对应不同的情况，我们采用对应的修正方法：

一、接收机读数会由于测量系统的不稳定、接收机噪声而变化。测量值Vr 由接收机多次读数的平均值得到，标准不确定度是平均值的实验标准差。

二、接收机与天线间的衰减值Lc、自由空间天线因子AF的不确定度，可由给出扩展不确定度和包含因子的校准报告得出。

三、接收机正弦波电压准确度修正值δVsw的不确定度，可由给出扩展不确定度和包含因子的校准报告得出（如果校准报告给出接收机正弦波电压准确度在一定的限值范围内，那么修正值δVsw 应为0，具有矩形分布，半宽为2 dB）。

四、当接收机或频谱仪的分辨率带宽小于信号占用带宽而需要修正时，就需要使用带宽修正因子，这也引入了不确定度分量δVsel。例如，当RMS 检波器的分辨率带宽只有被测CDMA 信号占用带宽的10%时，修正因子为10 dB，若分辨率带宽的最大允许误差为10%，则修正因子的不确定度为0.5 dB。

五、如果监测天线距离发射天线较近，测试接收机的底部噪声远远低于信号电平，那么就可忽略底部噪声的影响，否则就要考虑对测量结果的影响。

六、失配：具体可参考ETSI TR 100028。

七、假如天线校准报告只给出若干参考频率点上的天线因子，那么就要使用插值法得出其余频率点上的天线因子。由此算出的天线因子不确定度与参考频率点的间隔、天线因子随频率变化的特性有关。若校准报告给出“天线因子——频率”曲线图，则可直观读出各频率点上的天线因子。

天线因子频率插值误差的修正值为零，具有矩形分布，半宽为0.3 dB。若校准报告直接给出测量频率点的天线因子，则无须考虑天线因子的不确定度。

八、单偶极天线的天线因子高度偏差与复合天线是不一样的。单偶极天线的天线因子不确定度中已包含了高度的影响;复合天线的天线因子高度偏差修正值δAFh 应为零，具有矩形分布，半宽可由双锥形天线和对数周期天线的特性得出。

九、校准报告一般只给出天线在主方向上的天线因子，对复合天线来说，还需考虑其它方向上的天线因子与主方向上的相对值。方向性偏差修正值δAdir 应为零，具有矩形分布。

十、单偶极天线的交叉极化响应通常可忽略，而对数周期天线的交叉极化修正值δAcp 为零，具有矩形分布，半宽为0.9 dB。

十一、当同轴电缆与平行的天线振子连接时，天线的非平衡响应特性最显著。天线非平衡修正值δAbal 为零，半宽可参考已有的天线。

十二、在固定站监测时，应考虑阴影效应的影响。阴影效应修正值δSR1 为零，具有矩形分布，例子中的半宽为1 dB。建筑等障碍物的阴影效应对场强测量的影响是很难估算的。

十三、利用移动监测站测量场强时，可在不同的天线高度和位置上测量场强，并把多个测量值进行平均，从而减少信号反射对测量的影响。

测试场强修正意义

通过修正，测试的场强数据基本接近真实情况，更有效反映了覆盖的情况。通过修正后如实反馈覆盖的场强数据，我们在我台西面南面的城区，加大天线增益布局，提高覆盖效果；在我台东面和北部的山地，减少天线振子数量，获得更大的覆盖效果。