关于场强监测小功率短波发射台的应用分析

侯莉

（新疆广播电视局9169 台，新疆 库车 842000）

0 引言

短波发射台是短波广播不可缺少的组成部分，其功能即向收听广播的观众发送带有广播节目信号的电磁波，可以说是短波广播重要的基础设施。其中小功率短波发射台多位于人口相对密集的地区，发挥传输和覆盖近区电波的作用。但目前小功率短波广播发射台在实际工作中会受到不同程度电磁环境的影响，所以有必要预测研究小功率短波广播电磁辐射强度，通过分析小功率短波发射台实测强度以及预测模型数据，建立符合短波发射台实况的场强预测模型，在充分明确场强分布图的基础上提升短波发射台发射质量，保障小功率广播电台的科学合理应用[1]。

1 短波发射台技术组成

短波属于无线电波类型之一，具有2～30MHz频率，其波长相对较短，正因如此，短波沿地表面传播的波绕射能力较为薄弱，形成较多影响短波发射台传播有效距离的因素。与此同时，短波在实际传播中经天波形式传播，在电离层不会较多地受到吸收作用，所以能够为电离层反射提供契机。一般一次反射可获取100～4000km距离跳跃，若经数次大地与电离层的连续反射则会有更远的传播距离。对此，在测试短波发射台时需严谨建立地波传输效果的计算模型，从而得到科学合理的分析结果。

短波发射台技术由以下方面组成。

（1）发射机系统。通常是短波发射台附带的发射机系统，按照短波发射台设置的播出任务并根据相关规定设置相应功率的短波发射机。

（2）信号传输系统。广播中心借助微波、有线电路、通信卫星传送发射台播出的广播节目，发射台播出质量在一定程度受节目传送质量的影响；毫无疑问，若信号源优质，经过发射机的载波信号可有效保障天线发射信号质量。

（3）节目、天线调度系统。通常发射台内部设置广播交换和输入分配等设备，在实际播出中需根据节目时间切换节目和天线。以往由人为控制切换系统，随着科学技术的发展，计算机控制设备已成为主要方式[2]。

（4）天线、馈线以及场地系统。短波发射不可缺少的重要设备之一即馈线与天线，若天馈系统工作状态良好，必然能有效保障发射机输出功率，从而为服务区节目播出保障末端环节。短波电台附带的天馈线体积大、结构复杂、桅杆高度高且拉线绝缘子与天气底部设有防雷设备。正因短波发射中心设有较多的天线数量，其交换系统和其他发射台相比更为复杂。

（5）供电系统。对于电视节目而言，稳定的供电无疑是最为重要的因素。尤其对于发射台而言，需要稳定的电源供应作为支撑，所以每个发射台都要具备专属于自身的电源供应系统。

（6）发射台保障系统。短波发射台需具备保障系统为节目安全稳定播出提供保障，其中温度调节、排风系统能有效保障设备正常运转，使设备使用寿命得到延长；消防设施可有效保障工作人员以及播出设备的安全等。

2 在小功率短波发射台应用场强监测

短波具有较快的地波衰减速度，所以短波在传播广播信息时需借助天波。一般短波广播工作频率为3～30MHz间，即经电离层对无线电的反射行中远距离传播，短波在常规情况下会被作为中短距离广播使用。随着季节、太阳黑子数、地理位置、昼夜等不同因素的变化，电离层自身也会发生变化。随着频率的升高，每个发射系统覆盖的面积将会逐渐减小，不同管道发射系统在不同频率下的覆盖率会有所不同。因此，在发射时，要依据频率选择发射系统，扩大覆盖面积[3]。

所以，通过应用场强监测能在充分明确场强分布图的基础上提升短波发射台的发射质量，保障小功率广播电台的科学合理应用[4-5]。

2.1 XY实地调研及其场强测试

2.1.1 XY 台概况简述

XY台位于某城市县区西南边郊区，台区东向20m为河道，西南北方向150m范围内则更低。该台设有6台短波发射系统，其中短波天线为垂直极化，同时该台设有的6部短波发射机功率均为2kW，还设有6副笼形天线进行发射。

2.1.2 XY 台单、双、六副天线场强测试

在X Y台“单副”天线场强测试中，运用频率为7.470MHz与发射功率为2.0kW的6号天线发射，于6号天线两侧分别设置A与B两条不同方向的测量线，二者间距为10m。表1与表2分别为测量出的各点场强实测数值。在此过程需提出，在测量A方向时，受场地因素影响，天线无障碍遮挡距离仅能测试到60m左右。

表1 A 方向测场强

表2 B 方向实测场强

在X Y台“两副”天线场强测试中，运用频率为8.825MHz的5号天线和7.47MHz的6号天线发射，两条天线发射功率均为2kW，随即在A、B、C三个不同方向布置测量线，三者间距为10m，图1为测试点布置图。

图1 XY 台“双副”天线场强测量布点图

在XY台“六副”天线场强测试中，运用6部发射机和6副天线，同时开设6个频率，表3为6副发射天线所对应的频率以及相关发射功率。在测试场区分别布置6个方向的测量线，即A、B、C、D、E、F，图2为测试点布置图，对上述6个方向测量线上的近70个场强进行测量。

表3 天线功率表

图2 XY 台“六副”天线场强测量布点图

2.2 场强预测与实测数据对比分析

根据相关辐射环境保护条例中针对电磁辐射监测仪器与方法中提出的预测公式，同时运用matlab工具建立场强预测模型，基于此计算预测场强。通过比对XY台“单副”天线、“双副”天线、“六副”天线的实测场强和相关计算对比图发现，基本所有预测数据与实际测验数据相一致，其中预测数据和实测数据相比略高，随距离增加可发现，预测数据和实测数据越来越近。

2.3 预测场强模型修正前、后不同对比

由于理论和实测数据存有差异，在实际工作中需运用修正函数来修正预测模型，目的在于使预测场强数据逐渐接近实测数据。

2.3.1 “单副天线”校正前后场强预测模型

选取一为功率2kW、频率为6.03MHz的单副天线发射在修正前后场强预测模型，可发现单副天线在修正前，其以2kW功率进行发射；由此说明，单副天线在得到校正后，其预测模型逐渐接近短波发射台实际产场强分布。短波发射机缺失存在残波且对发射机房电磁环境有着较大影响，场强与辐射量会随着与机器距离的增大而减少，减小至趋势初期相对迅速，在一定距离后开始趋于平缓，达到建筑物墙壁之前保持相对平稳的减小趋势。

2.3.2 “双副天线”校正前后场强预测模型

两副天线的发射频率为6.03MHz与7MHz，二者发射功率均为2kW，间距为30m。两副天线在修正前，发射功率为2kW，天线东西向长160m和南北向长150m，天线东西向长85m与南北向长58m。实施修正后，围绕两天线为核心东西向长135m以及南北向长110m的区域中；与此同时，以两天线为核心的东西向长与南北向长的65m与36m区域内，场强值较高。由此说明，预测模型在实施校正后，逐渐接近短波发射台实际场强分布范围。

2.3.3 “六副天线”校正前后场强预测模型

前六副天线在修正前，其发射功率为2kW，天线东西向长245m和南北向长205m，天线东西向145m与南北向长100m。六副天线在修正后，逐渐接近短波发射台实际场强分布范围。在实际测量中，检测结果并未体现频率越高则场强越大的理论规律，该情况多与各个发射机的工作状态不同有关。尤其短波发射台是在多年使用中，机器工作部件新旧不一，模块间的工作状态难以保持至最初水平，导致设计与工作指标存在差距，所以实测场强难免会与理论不同，体现出实地检测的价值与重要意义。

3 结语

总之，在设计小功率短波广播发射台时需充分考虑电磁辐射场强的影响，尤其在预测场强时需考虑气候、地形条件等周围环境的影响。本文研究通过分析瞄准三个方向的XY台两副天线发射与瞄准六个方向的六副天线发射形成的94个数据得知，经修正后的预测场强达到近86%左右负荷率，成功建立场强预测模型。在实际工作中根据预测需求输入发射系统功率、频率、位置等多个参数，成功运行程序后即可顺利生成场强分布图，明确任意方位与距离的场强值，进一步提升小功率短波发射台的发射水平。