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        中波天地波干涉區(qū)的調查與實踐

        2021-04-08 06:32:24
        數(shù)字傳媒研究 2021年12期
        關鍵詞:天波發(fā)射臺場強

        李 偉

        國家廣播電視總局二〇三臺 內蒙古 呼和浩特市 010070

        1 前 言

        內蒙古地區(qū)地形復雜多樣,丘陵眾多、草原廣闊、森林密布、沙漠無邊,形成明顯的地形差異。因此,地形地貌對中波覆蓋收測造成很大的影響:在平原、草原,地勢開闊,電波傳輸條件較好,覆蓋面積大;在丘陵、山區(qū),由于地導系數(shù)差異大,地波衰減快,覆蓋面積受到限制;其次,隨著各地區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展及城市規(guī)模的不斷擴大,當?shù)氐墓I(yè)干擾、電氣干擾日益嚴重,自由空間的電磁環(huán)境復雜多變,背景場強越來越大,給場強測量帶來一定影響。同時,一些地區(qū)對廣播頻譜資源的利用缺少規(guī)劃和協(xié)調,造成中波頻率在夜間同鄰頻干擾嚴重,覆蓋區(qū)較白天明顯縮小。因此,對夜間中波衰落區(qū)的調查與實踐顯得非常重要。

        2 中波天地波干涉區(qū)的概念

        中波傳輸存在地波和天波兩種模式。白天,由于太陽照射,電離層電子濃度高,中波的天波受到D 層強烈吸收而無法進行反射,地波傳播為主要傳輸模式;夜間,缺少太陽照射,電離層的電子密度逐漸降低,D 層消失,中波的天波逐步建立,此時,中波的天波和地波同時存在。

        2.1 地波區(qū)

        地波區(qū)是中波廣播的主要服務區(qū)。白天,地波區(qū)的大小主要與發(fā)射機的功率有關,經(jīng)過調查收測,相同條件下,在不考慮使用頻率高低的情況下,發(fā)射機功率越大,傳播距離越遠,如2014 年集寧585 發(fā)射臺白天測量數(shù)據(jù)。

        從表1 可以看出,10kW 發(fā)射機的覆蓋距離明顯高于1kW發(fā)射機;若考慮頻率高低的情況下,隨著頻率的升高,覆蓋的距離會相對縮小。

        表1 集寧585 發(fā)射臺中波廣播白天各頻率覆蓋范圍表

        2.2 天地波干涉區(qū)

        在較大距離上,白天地波區(qū)比較穩(wěn)定,而在夜間,中波天波的出現(xiàn),其在幅度和相位上隨時間產生波動,在天波和地波等場強區(qū),兩者互相干涉,從而使接收地點的信號場強不斷起伏變化,可聽度急劇下降。地波比天波強8dB 處稱為衰落區(qū)的始端,天波比地波強8dB處稱為衰落區(qū)的終端,詳見圖1。

        圖1 中波廣播干涉區(qū)(衰落區(qū))示意圖

        在干涉區(qū)內,中波夜間的地波傳輸受到極大影響,覆蓋范圍大幅下降,如2014 年集寧585發(fā)射臺夜間測量數(shù)據(jù)。

        從表2 可以看出,10kW 發(fā)射機的覆蓋距離雖然高于1kW發(fā)射機,但受到天地波相互干涉的影響,各頻率覆蓋距離的差距明顯縮小。

        表2 集寧585 發(fā)射臺中波廣播夜晚各頻率(地波)覆蓋范圍表

        2.3 天波區(qū)

        在離發(fā)射臺更遠的距離,中波的地波場強下降明顯。白天,隨著距離的增加,中波廣播信號逐步減弱;夜間,中波的天波通過電離層的反射可以到達較遠區(qū)域,但是,天波夜間的同頻干擾比較嚴重,所以,一個發(fā)射臺的天波區(qū)不能成為服務區(qū),而且會對其他區(qū)域的發(fā)射機產生干擾。

        3 中波天地波干涉區(qū)的調查與實踐

        2013 年至2015 年,我們 對內蒙古地區(qū)18 個中波發(fā)射單位進行了調查與覆蓋收測,采取實際測量和人工收測相結合的方法進行,根據(jù)區(qū)域地圖,按照覆蓋收測的要求,規(guī)劃收測路線,盡量滿足東、西、南、北4 個方向,最終依靠收測數(shù)據(jù),按照覆蓋區(qū)的基本定義,標明覆蓋區(qū)的邊緣。本次的實踐旨在了解各地中波的覆蓋效果,摸索適合的收測方法,研究測量數(shù)據(jù)并分析影響中波覆蓋的主要因素。其中,對中波天地波干涉區(qū)進行了細致的分析和研究。

        3.1 干涉區(qū)的起始距離場強測量

        從發(fā)射臺出發(fā),分別沿著4個方向向外進行場強路測,場強值隨著距離的增加逐步下降,經(jīng)過測量,距離發(fā)射臺10km 內, 場 強 值 可 達85dB(μV/m) 以上;10km 至50km內,場強值介于70dB(μV/m)至85dB(μV/m)之間,通過計算和人工效果核驗,夜間干涉區(qū)的始端介于4.1km 至85.1km 之間,也可以稱之為廣播覆蓋區(qū)的邊緣。

        3.2 干涉區(qū)內的廣播效果

        從發(fā)射臺出發(fā),利用民用接收機(如SONY7600) 驅車收測,距離發(fā)射臺越近,廣播效果越清晰,當?shù)竭_干涉區(qū)起始位置時,廣播效果會有一個瞬間衰減的過程,從“保證收聽”到“無法收聽”會在很短的時間內發(fā)生反轉。聲音質量表現(xiàn)為“突突聲”“滋滋聲”“咔咔聲”,并伴有不同節(jié)目的同頻干擾。

        3.3 影響干涉區(qū)范圍的因素

        通過對測量和收測數(shù)據(jù)的分析,影響中波干涉區(qū)范圍的因素很多,這對于監(jiān)測理論的積累至關重要。

        3.3.1 發(fā)射功率的影響

        在夜間,受天波干擾的影響,大功率發(fā)射機的地波傳輸距離稍高于小功率的發(fā)射機,但不是十分明顯。地波工作區(qū)的大小主要取決于發(fā)射天線特性、頻率的高低和地面的電導特性。

        3.3.2 頻率高低的影響

        頻率越低,則波長越長,其在地面?zhèn)鬏數(shù)睦@射能力就越強,傳播距離也越長。因此,功率低的低頻段有時也會比功率高的高頻段傳播的距離要遠。如2014 年測得的錫林浩特廣播發(fā)射中心臺夜晚部分頻率的數(shù)據(jù)(見表3)。

        表3 錫林浩特廣播發(fā)射中心臺夜晚部分頻率(地波)覆蓋范圍表

        3.3.3 同頻干擾的影響

        夜間中波天波的同頻干擾是影響干涉區(qū)范圍的主要因素之一,同頻干擾源包括被測量臺的天波信號,也包括其他地區(qū)的天波信號。大部分為國內中文電臺信號,也包括朝、韓、日等國家的大功率本國語言中波廣播,正是由于干涉區(qū)內天波信號的相互干擾和天波信號與地波信號的相互干擾,造成了在此區(qū)域內,廣播效果的急劇下降。

        3.3.4 地形的影響

        在戈壁和草原,由于地勢平坦開闊,夜間的地波傳播覆蓋會擴大,干涉區(qū)的起始距離會遠一些;在城市和丘陵,地勢會有起伏,城市建筑的阻擋和工業(yè)的干擾也會造成干涉區(qū)的起始距離的縮短。

        3.3.5 測量和收測誤差的影響

        由于車輛行駛速度的差異,造成路測儀在測量點的觸發(fā)時間不同,因此場強值會有不同程度的誤差;人工收測主要以人的主觀判定為主,對于廣播效果的感應會有一定差異。客觀測量和主觀判斷的誤差,也會影響干涉區(qū)的起始端。

        4 結束語

        對于中波天地波干涉區(qū),國內的相關測量和研究比較少,影響干涉區(qū)的因素也比較復雜,需要通過系統(tǒng)的測量和計算才能對不同中波發(fā)射臺的覆蓋范圍進行確定。通過本文的分析,希望能為發(fā)射單位和監(jiān)測單位提供一定的參考,更好的為廣播電視的發(fā)展服務。

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