覆蓋效果場強測量中的修正方法和意義

□宋琛暉

上饒八二一臺承擔著中央人民廣播電臺和江西廣播電視臺六套節目的播出任務，其中四套調頻發射，兩套中波發射。場強測量既檢查了發射的覆蓋效果，同時也測試了發射天線增益變化，還是判別發射天線是否受損的有效方法。在場強測試中，每次數據變化都和上級監測臺的測試數據有差距，這就需要我們修正測試數據，讓測試結果盡量接近真實情況。如何修正，更真實地反映實際覆蓋效果，我們通過多次實驗對比，從理論驗證了一套有效的修正方法。

場強測量誤差的產生

我們采用場強測量的四種模式進行覆蓋效果判斷：一、使用便攜式場強儀進行測量，在計劃的路線上測試瞬時數據；二、請省臺使用車載場強儀移動測量；三、在固定點架設標準天線測量；四、使用上級監測站的監測場強數據。

上述四種方法，第三種較接近標準值，其他三種存在一定的偏向誤差。我們實際使用的是第一種方法，帶著便攜式場強儀和簡易拉桿天線測試場強，因此必須對測試數據進行修正。理論上，修正值是根據測量不確定度來決定。

每次測量都會得出一個測量值，這個測量值往往與被測量的真值不同，誤差就等于測量值與真值之差。由于真值無法得到，所以誤差也就無法算出，只能用測量不確定度表示測量值的可靠程度。在JJF1059《測量不確定度評定與表示》中，測量不確定度被定義為“表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結果相聯系的參數”。測量不確定度判定場強測量值Vmeas是否符合標準要求的兩種途徑：

一、測量不確定度Ums 盡可能小。如果Vmeas+Ums 小于等于標準值，可判定信號符合標準要求。如用戶測量某頻點信號電平，看在該地點建接收站是否會受到干擾。

二、測量不確定度Ums 小于等于建議的最大不確定度值URec。如果所有測量值均小于等于標準值，可判定信號符合標準。

減少測量場強誤差的手段

場強測量需要使用經校準的天線、耦合網絡、傳輸線、測試接收機或頻譜分析儀，為了提高靈敏度，還可加上低噪聲放大器（LNA）。可見，場強測量與發射設備傳導測量最大的不同之處是使用了經校準的天線，天線的特性是在評定場強測量的不確定度中特別需要注意的因素。所以，測試中我們需要進行下列校準來減少誤差。一、校準接收場強儀；二、減少天線與接收機之間連線和接頭的衰減；三、調試接收場強儀正弦波電壓準確度；四、接收場強儀底部噪聲；五、天線因子的頻率——場強數值插值偏差；六、天線方向性和天線交叉極化等引起的偏差。

下面給出一個計算場強測量不確定度的例子，該例子適合于在固定站或移動站測量30 MHz～3000 MHz 之間頻率的場強值。

場強值：

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

具體到某個特定的監測站，輸入量的不確定度可能與表中的不同。評定場強測量值的擴展不確定度Ums 時，必須考慮其測量系統中的所有已知因素，包括設備特性、校準數據的質量和量值傳遞性、已知或最接近的分布函數、測量過程等。當合成標準不確定度中的主要輸入量隨頻率而顯著變化時，應該為不同的頻段計算不確定度。

不同情況測試場強時的修正方法

通過上述理論分析，對應不同的情況，我們采用對應的修正方法：

一、接收機讀數會由于測量系統的不穩定、接收機噪聲而變化。測量值Vr 由接收機多次讀數的平均值得到，標準不確定度是平均值的實驗標準差。

二、接收機與天線間的衰減值Lc、自由空間天線因子AF的不確定度，可由給出擴展不確定度和包含因子的校準報告得出。

三、接收機正弦波電壓準確度修正值δVsw的不確定度，可由給出擴展不確定度和包含因子的校準報告得出（如果校準報告給出接收機正弦波電壓準確度在一定的限值范圍內，那么修正值δVsw 應為0，具有矩形分布，半寬為2 dB）。

四、當接收機或頻譜儀的分辨率帶寬小于信號占用帶寬而需要修正時，就需要使用帶寬修正因子，這也引入了不確定度分量δVsel。例如，當RMS 檢波器的分辨率帶寬只有被測CDMA 信號占用帶寬的10%時，修正因子為10 dB，若分辨率帶寬的最大允許誤差為10%，則修正因子的不確定度為0.5 dB。

五、如果監測天線距離發射天線較近，測試接收機的底部噪聲遠遠低于信號電平，那么就可忽略底部噪聲的影響，否則就要考慮對測量結果的影響。

六、失配：具體可參考ETSI TR 100028。

七、假如天線校準報告只給出若干參考頻率點上的天線因子，那么就要使用插值法得出其余頻率點上的天線因子。由此算出的天線因子不確定度與參考頻率點的間隔、天線因子隨頻率變化的特性有關。若校準報告給出“天線因子——頻率”曲線圖，則可直觀讀出各頻率點上的天線因子。

天線因子頻率插值誤差的修正值為零，具有矩形分布，半寬為0.3 dB。若校準報告直接給出測量頻率點的天線因子，則無須考慮天線因子的不確定度。

八、單偶極天線的天線因子高度偏差與復合天線是不一樣的。單偶極天線的天線因子不確定度中已包含了高度的影響;復合天線的天線因子高度偏差修正值δAFh 應為零，具有矩形分布，半寬可由雙錐形天線和對數周期天線的特性得出。

九、校準報告一般只給出天線在主方向上的天線因子，對復合天線來說，還需考慮其它方向上的天線因子與主方向上的相對值。方向性偏差修正值δAdir 應為零，具有矩形分布。

十、單偶極天線的交叉極化響應通常可忽略，而對數周期天線的交叉極化修正值δAcp 為零，具有矩形分布，半寬為0.9 dB。

十一、當同軸電纜與平行的天線振子連接時，天線的非平衡響應特性最顯著。天線非平衡修正值δAbal 為零，半寬可參考已有的天線。

十二、在固定站監測時，應考慮陰影效應的影響。陰影效應修正值δSR1 為零，具有矩形分布，例子中的半寬為1 dB。建筑等障礙物的陰影效應對場強測量的影響是很難估算的。

十三、利用移動監測站測量場強時，可在不同的天線高度和位置上測量場強，并把多個測量值進行平均，從而減少信號反射對測量的影響。

測試場強修正意義

通過修正，測試的場強數據基本接近真實情況，更有效反映了覆蓋的情況。通過修正后如實反饋覆蓋的場強數據，我們在我臺西面南面的城區，加大天線增益布局，提高覆蓋效果；在我臺東面和北部的山地，減少天線振子數量，獲得更大的覆蓋效果。