中波广播服务区场强测量技术分析

王晋杰

(山西省广播电视局中波台管理中心，山西 沁县 0 4 6 4 0 0)

0 引言

中波广播有地波和天波两种传输方式，白天主要靠稳定的地波覆盖，夜间则采用地波加天波覆盖。中波广播波长大，与调频广播相比具有绕射能力强，服务范围广，地波服务区稳定等优势。中波发射台站所发射的广播信号在服务区某一处信号强度有多大，该处的收音机是否能收到，这就涉及到该点的场强及场强测量问题。对于广播发射台站来说，我们必须知道自己台站的覆盖范围、收听效果，必须进行场强测量。同时随着社会的不断发展，工业干扰、电气干扰日益严重，高层建筑对中波的覆盖干扰以及周边地区的邻频同频干扰，使得中波广播收听质量明显下降。为此，我台决定对广播服务区进行实地场强测量并根据测量的实地场强数据来做进一步的分析和技术改进[1]。

1 场强测量技术理论支持

1.1 广播场强计量标识

中波发射机通过天线辐射电磁波，测量在空间中某处的电磁场，通常是用它的电场强度分量表示。场强就是电场强度的简称，它是通过场强仪的有源环形天线(以中波为例)在空间一点处感应电信号的大小，以表征该点的电场强度。其单位是微伏/米(μV/m)，而不是电压或电平单位V、μV或dBμV、dBm。我们广播监测工作中通常用dBμV/m，就是以1 μV/m为电压基准的分贝(dB)数表示的场强单位，记作dB(μV/m)。

1.2 服务区的可用场强

中波广播服务区就是指电场强度达到或超过可用场强且收听效果清晰的区域。可用场强是指当存在自然噪声、人为噪声和其它电台的干扰时，为得到满意的收听质量所需要的最小场强值。根据中波、短波广播发射台场地选择标准的相关规定，我国中波广播的标称可用场强应为：1) 白天场强≥63 dB(μV/m)；2) 夜间农村地区场强≥71 dB(μV/m)，城市地区场强≥77 dB(μV/m)[2]。

1.3 场强仪的工作原理

场强仪的工作原理就是利用环形天线在空中一点处与被测信号极化方向相同时，取得最大感应电信号，再通过传输电缆传到场强仪的电平表输入端口，根据电平表读出该电平值就是可测得场强值，如图1所示。

图1 中波场强仪示意图

DS1823AM/FM场强仪的射频输入接头为50 ΩBNC型转接头；AM天线是德力DS18001有源环形天线(10kHz～30MHz)；场强仪DS1823用以精确测量中波、调频广播信号强度，配置中波标准天线DS18001的应用可大幅度改善中波信号的覆盖面及接收质量，并可应用于追踪、查找非法电台、干扰电台及不法信号发射装置的中波、调频广播信号，净化电磁空间，维护通讯安全；接收模式：AM(调幅)FM(调频)；频率范围：AM 530～1710kHz, FM 86～108MHz；步进频率：AM 1kHz, FM 10kHz；测量范围：20～120dBμV；分辨率：0.1dB；测量精度：±Db(20℃±5)；检波方式：平均值检波；天线接口：50Ω(BNC型接头)。频谱扫描：可监测非法干扰信号的频率；峰值保持：显示峰值电平，可用于追踪信号方向。

2 场强测量步骤及技术分析

2.1 场强测量的步骤

1) 测量场强之前制定测量线路：以我台发射点为中心向四周延伸，根据地形以及人口居住情况，选择4个方向。每条线路上测量点的间隔大约在8km～15km。利用DS1823AM/FM场强仪分别对4个方向，20个测量点，对广播服务区(以发射台为中心、半径约27km，约4000km2)实地场强测量。其中测量点尽量选在可进入、电气干扰较小、符合场强测量标准要求环境场地的地段。测量点间距可是等距也可以是非等距，重在要求测量点要符合中、短波广播场强测量场地标准要求。

2) 通过GPS记录测试地点经纬度；场强仪与天线、电源；开机，输入测量三套频率，采用单频率电平测量，开始自动测试；转动天线，观察场强仪测量值，记录测得的最大值，即为该点实际场强值；打开收音机，收听相应频率广播节目，进行广播覆盖效果的收听并记录打分。广播覆盖效果是指某一特定广播电台在它的服务区内或者某一特定的接收地点，收听该电台播音的综合效果。对广播覆盖效果的评价，采用国际上通用的信号强度S、人为干扰I、天电噪声N、传输骚扰P、总体评价O表示，以五分制的形式来评定各项指标的等级。5分：信号很强，广播节目不受任何影响，音质好；4分：信号较强，广播节目受轻微影响，但不影响收听内容；3分：节目信号受中等程度影响，大部分内容可听清；2分：节目信号受到严重影响，大部分内容无法听清；1分：节目信号受到非常严重的影响，节目内容无法收听。其中我们选择中波收音机灵敏度为100μV/m或40dBμV/m，以保证搜索到中波广播信号[2]。

2.2 场强测量技术分析

通过对各测量点测出的场强值进行技术分析比较，得出一些现象和结论。

1) 陡角村要比合尖村与发射台的直线距离要远。而结果显示在陡角村测量的场强电平值要比合尖村测量的值要高，两个测量点场强电平值相差4dBμV，其原因就是受到地理环境的影响——陡角村相比合尖村的测量点要开阔，而合尖村测量点恰巧在一高崖下方。

2) 以我台发射点为中心，相同半径长的测量点上，测出的相同频率信号场强值是略有不同的。其原因就是中波白天以地波传播为主，在传播过程中受到传播途径上土壤和障碍物的吸收、阻挡而衰减。同时不同电器性能的土壤，对不同波长的电磁波阻挡、吸收量和绕射能力的影响也是不同的。

3) 在测某频率的场强时，有时会出现天线对准电波来向场强弱，偏离该方向反而大的情况，这可能是电磁波传播中受到高大山体或高大建筑物遮挡引起的。

4) 通过对漫水、白弧窑、漳源、权店、故城、石盘、新店、夏店等地的场强测量，基本上三套节目都能达到台站要求的场强最低值。但在某些高山下和广播服务区边界区域，场强值不是很理想，但打开携带的AM收音机，基本满足收听该电台播音效果。比如在白弧窑测量点测试场强时，三套频率的场强值均低于我国中波广播标称的白天可用场强63dB(μV/m)，但使用收音机收听三套节目信号，都符合中波广播的声音质量等级(可听度)3分(中)以上。

3 场强测量技术总结

通过上述技术分析及表1场强电平值我们总结如下：

表1 三套1km发射机的部分测量点场强电平值

1) 在野外测量时，场地应选择平坦、开阔，避开周围严重的电气干扰的地方。最大限度减少测量区域的干扰杂音，能够保障测量数值为场强的真实数值。特别需要注意的是，地势高的地方测得的场强值是大于低处所测场强值。

2) 在测量时，若场强的数值处于连续变化的状态，这可能是受到干扰噪声影响，需要对信号进行反复测量，用提取中位值的方法，记录场强数据，若信号处于稳定的状态，查看场强仪屏幕上的场强值，记录场强数据。

3) 环形天线方向不同，测量值会有所变化，每次收测时应旋转环形天线观察场强值变化，取其中最大值作为记录值，一般对着发射塔的方向时测得场强值最大。天线架得越高，遮挡物越少，测得场强值也会有所增大。

4) 假如有同频邻频干扰时，场强仪的显示数值变化较大，这是因为测量结果是几个同频邻频的合成场强。

5) 测量场强时，同时用收音机收听节目信号，进一步确定场强服务区。

6) 如条件限制无合适测量点可选择时，应该多找几个测量点分别进行测量比较取其平均值，并应详细说明和记录测量点的环境条件。

7) 测量资料应妥善保管，以便与原始的测量数据相比较，为今后的场强测量及技术改造提供依据[3]。

4 结束语

随着城镇规模的不断扩大，高大建筑遮挡、电气干扰等日益严重，自由空间的电磁环境复杂多变，背景噪声场强越来越大，为此有必要对中波广播服务区场强进行定期测量，进而了解覆盖范围及人口覆盖率。通过对中波广播服务区场强测量数据的分析，我台总结了测量过程中遇到的技术问题及影响因素，同时要求技术人员要不断加强技术维护能力，达到发射机“三满”要求，注重加强对天线和地网的维护，以获得符合国家标准的中波广播服务区可用场强。