關于場強監測小功率短波發射臺的應用分析

侯莉

（新疆廣播電視局9169 臺，新疆 庫車 842000）

0 引言

短波發射臺是短波廣播不可缺少的組成部分，其功能即向收聽廣播的觀眾發送帶有廣播節目信號的電磁波，可以說是短波廣播重要的基礎設施。其中小功率短波發射臺多位于人口相對密集的地區，發揮傳輸和覆蓋近區電波的作用。但目前小功率短波廣播發射臺在實際工作中會受到不同程度電磁環境的影響，所以有必要預測研究小功率短波廣播電磁輻射強度，通過分析小功率短波發射臺實測強度以及預測模型數據，建立符合短波發射臺實況的場強預測模型，在充分明確場強分布圖的基礎上提升短波發射臺發射質量，保障小功率廣播電臺的科學合理應用[1]。

1 短波發射臺技術組成

短波屬于無線電波類型之一，具有2～30MHz頻率，其波長相對較短，正因如此，短波沿地表面傳播的波繞射能力較為薄弱，形成較多影響短波發射臺傳播有效距離的因素。與此同時，短波在實際傳播中經天波形式傳播，在電離層不會較多地受到吸收作用，所以能夠為電離層反射提供契機。一般一次反射可獲取100～4000km距離跳躍，若經數次大地與電離層的連續反射則會有更遠的傳播距離。對此，在測試短波發射臺時需嚴謹建立地波傳輸效果的計算模型，從而得到科學合理的分析結果。

短波發射臺技術由以下方面組成。

（1）發射機系統。通常是短波發射臺附帶的發射機系統，按照短波發射臺設置的播出任務并根據相關規定設置相應功率的短波發射機。

（2）信號傳輸系統。廣播中心借助微波、有線電路、通信衛星傳送發射臺播出的廣播節目，發射臺播出質量在一定程度受節目傳送質量的影響；毫無疑問，若信號源優質，經過發射機的載波信號可有效保障天線發射信號質量。

（3）節目、天線調度系統。通常發射臺內部設置廣播交換和輸入分配等設備，在實際播出中需根據節目時間切換節目和天線。以往由人為控制切換系統，隨著科學技術的發展，計算機控制設備已成為主要方式[2]。

（4）天線、饋線以及場地系統。短波發射不可缺少的重要設備之一即饋線與天線，若天饋系統工作狀態良好，必然能有效保障發射機輸出功率，從而為服務區節目播出保障末端環節。短波電臺附帶的天饋線體積大、結構復雜、桅桿高度高且拉線絕緣子與天氣底部設有防雷設備。正因短波發射中心設有較多的天線數量，其交換系統和其他發射臺相比更為復雜。

（5）供電系統。對于電視節目而言，穩定的供電無疑是最為重要的因素。尤其對于發射臺而言，需要穩定的電源供應作為支撐，所以每個發射臺都要具備專屬于自身的電源供應系統。

（6）發射臺保障系統。短波發射臺需具備保障系統為節目安全穩定播出提供保障，其中溫度調節、排風系統能有效保障設備正常運轉，使設備使用壽命得到延長；消防設施可有效保障工作人員以及播出設備的安全等。

2 在小功率短波發射臺應用場強監測

短波具有較快的地波衰減速度，所以短波在傳播廣播信息時需借助天波。一般短波廣播工作頻率為3～30MHz間，即經電離層對無線電的反射行中遠距離傳播，短波在常規情況下會被作為中短距離廣播使用。隨著季節、太陽黑子數、地理位置、晝夜等不同因素的變化，電離層自身也會發生變化。隨著頻率的升高，每個發射系統覆蓋的面積將會逐漸減小，不同管道發射系統在不同頻率下的覆蓋率會有所不同。因此，在發射時，要依據頻率選擇發射系統，擴大覆蓋面積[3]。

所以，通過應用場強監測能在充分明確場強分布圖的基礎上提升短波發射臺的發射質量，保障小功率廣播電臺的科學合理應用[4-5]。

2.1 XY實地調研及其場強測試

2.1.1 XY 臺概況簡述

XY臺位于某城市縣區西南邊郊區，臺區東向20m為河道，西南北方向150m范圍內則更低。該臺設有6臺短波發射系統，其中短波天線為垂直極化，同時該臺設有的6部短波發射機功率均為2kW，還設有6副籠形天線進行發射。

2.1.2 XY 臺單、雙、六副天線場強測試

在X Y臺“單副”天線場強測試中，運用頻率為7.470MHz與發射功率為2.0kW的6號天線發射，于6號天線兩側分別設置A與B兩條不同方向的測量線，二者間距為10m。表1與表2分別為測量出的各點場強實測數值。在此過程需提出，在測量A方向時，受場地因素影響，天線無障礙遮擋距離僅能測試到60m左右。

表1 A 方向測場強

表2 B 方向實測場強

在X Y臺“兩副”天線場強測試中，運用頻率為8.825MHz的5號天線和7.47MHz的6號天線發射，兩條天線發射功率均為2kW，隨即在A、B、C三個不同方向布置測量線，三者間距為10m，圖1為測試點布置圖。

圖1 XY 臺“雙副”天線場強測量布點圖

在XY臺“六副”天線場強測試中，運用6部發射機和6副天線，同時開設6個頻率，表3為6副發射天線所對應的頻率以及相關發射功率。在測試場區分別布置6個方向的測量線，即A、B、C、D、E、F，圖2為測試點布置圖，對上述6個方向測量線上的近70個場強進行測量。

表3 天線功率表

圖2 XY 臺“六副”天線場強測量布點圖

2.2 場強預測與實測數據對比分析

根據相關輻射環境保護條例中針對電磁輻射監測儀器與方法中提出的預測公式，同時運用matlab工具建立場強預測模型，基于此計算預測場強。通過比對XY臺“單副”天線、“雙副”天線、“六副”天線的實測場強和相關計算對比圖發現，基本所有預測數據與實際測驗數據相一致，其中預測數據和實測數據相比略高，隨距離增加可發現，預測數據和實測數據越來越近。

2.3 預測場強模型修正前、后不同對比

由于理論和實測數據存有差異，在實際工作中需運用修正函數來修正預測模型，目的在于使預測場強數據逐漸接近實測數據。

2.3.1 “單副天線”校正前后場強預測模型

選取一為功率2kW、頻率為6.03MHz的單副天線發射在修正前后場強預測模型，可發現單副天線在修正前，其以2kW功率進行發射；由此說明，單副天線在得到校正后，其預測模型逐漸接近短波發射臺實際產場強分布。短波發射機缺失存在殘波且對發射機房電磁環境有著較大影響，場強與輻射量會隨著與機器距離的增大而減少，減小至趨勢初期相對迅速，在一定距離后開始趨于平緩，達到建筑物墻壁之前保持相對平穩的減小趨勢。

2.3.2 “雙副天線”校正前后場強預測模型

兩副天線的發射頻率為6.03MHz與7MHz，二者發射功率均為2kW，間距為30m。兩副天線在修正前，發射功率為2kW，天線東西向長160m和南北向長150m，天線東西向長85m與南北向長58m。實施修正后，圍繞兩天線為核心東西向長135m以及南北向長110m的區域中；與此同時，以兩天線為核心的東西向長與南北向長的65m與36m區域內，場強值較高。由此說明，預測模型在實施校正后，逐漸接近短波發射臺實際場強分布范圍。

2.3.3 “六副天線”校正前后場強預測模型

前六副天線在修正前，其發射功率為2kW，天線東西向長245m和南北向長205m，天線東西向145m與南北向長100m。六副天線在修正后，逐漸接近短波發射臺實際場強分布范圍。在實際測量中，檢測結果并未體現頻率越高則場強越大的理論規律，該情況多與各個發射機的工作狀態不同有關。尤其短波發射臺是在多年使用中，機器工作部件新舊不一，模塊間的工作狀態難以保持至最初水平，導致設計與工作指標存在差距，所以實測場強難免會與理論不同，體現出實地檢測的價值與重要意義。

3 結語

總之，在設計小功率短波廣播發射臺時需充分考慮電磁輻射場強的影響，尤其在預測場強時需考慮氣候、地形條件等周圍環境的影響。本文研究通過分析瞄準三個方向的XY臺兩副天線發射與瞄準六個方向的六副天線發射形成的94個數據得知，經修正后的預測場強達到近86%左右負荷率，成功建立場強預測模型。在實際工作中根據預測需求輸入發射系統功率、頻率、位置等多個參數，成功運行程序后即可順利生成場強分布圖，明確任意方位與距離的場強值，進一步提升小功率短波發射臺的發射水平。