侯莉

（新疆廣播電視局9169 臺(tái)，新疆 庫車 842000）

0 引言

短波發(fā)射臺(tái)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(fā)送帶有廣播節(jié)目信號(hào)的電磁波，可以說是短波廣播重要的基礎(chǔ)設(shè)施。其中小功率短波發(fā)射臺(tái)多位于人口相對(duì)密集的地區(qū)，發(fā)揮傳輸和覆蓋近區(qū)電波的作用。但目前小功率短波廣播發(fā)射臺(tái)在實(shí)際工作中會(huì)受到不同程度電磁環(huán)境的影響，所以有必要預(yù)測(cè)研究小功率短波廣播電磁輻射強(qiáng)度，通過分析小功率短波發(fā)射臺(tái)實(shí)測(cè)強(qiáng)度以及預(yù)測(cè)模型數(shù)據(jù)，建立符合短波發(fā)射臺(tái)實(shí)況的場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)模型，在充分明確場(chǎng)強(qiáng)分布圖的基礎(chǔ)上提升短波發(fā)射臺(tái)發(fā)射質(zhì)量，保障小功率廣播電臺(tái)的科學(xué)合理應(yīng)用[1]。

1 短波發(fā)射臺(tái)技術(shù)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(duì)較短，正因如此，短波沿地表面?zhèn)鞑サ牟ɡ@射能力較為薄弱，形成較多影響短波發(fā)射臺(tái)傳播有效距離的因素。與此同時(shí)，短波在實(shí)際傳播中經(jīng)天波形式傳播，在電離層不會(huì)較多地受到吸收作用，所以能夠?yàn)殡婋x層反射提供契機(jī)。一般一次反射可獲取100～4000km距離跳躍，若經(jīng)數(shù)次大地與電離層的連續(xù)反射則會(huì)有更遠(yuǎn)的傳播距離。對(duì)此，在測(cè)試短波發(fā)射臺(tái)時(shí)需嚴(yán)謹(jǐn)建立地波傳輸效果的計(jì)算模型，從而得到科學(xué)合理的分析結(jié)果。

短波發(fā)射臺(tái)技術(shù)由以下方面組成。

（1）發(fā)射機(jī)系統(tǒng)。通常是短波發(fā)射臺(tái)附帶的發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，按照短波發(fā)射臺(tái)設(shè)置的播出任務(wù)并根據(jù)相關(guān)規(guī)定設(shè)置相應(yīng)功率的短波發(fā)射機(jī)。

（2）信號(hào)傳輸系統(tǒng)。廣播中心借助微波、有線電路、通信衛(wèi)星傳送發(fā)射臺(tái)播出的廣播節(jié)目，發(fā)射臺(tái)播出質(zhì)量在一定程度受節(jié)目傳送質(zhì)量的影響；毫無疑問，若信號(hào)源優(yōu)質(zhì)，經(jīng)過發(fā)射機(jī)的載波信號(hào)可有效保障天線發(fā)射信號(hào)質(zhì)量。

（3）節(jié)目、天線調(diào)度系統(tǒng)。通常發(fā)射臺(tái)內(nèi)部設(shè)置廣播交換和輸入分配等設(shè)備，在實(shí)際播出中需根據(jù)節(jié)目時(shí)間切換節(jié)目和天線。以往由人為控制切換系統(tǒng)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制設(shè)備已成為主要方式[2]。

（4）天線、饋線以及場(chǎng)地系統(tǒng)。短波發(fā)射不可缺少的重要設(shè)備之一即饋線與天線，若天饋系統(tǒng)工作狀態(tài)良好，必然能有效保障發(fā)射機(jī)輸出功率，從而為服務(wù)區(qū)節(jié)目播出保障末端環(huán)節(jié)。短波電臺(tái)附帶的天饋線體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、桅桿高度高且拉線絕緣子與天氣底部設(shè)有防雷設(shè)備。正因短波發(fā)射中心設(shè)有較多的天線數(shù)量，其交換系統(tǒng)和其他發(fā)射臺(tái)相比更為復(fù)雜。

（5）供電系統(tǒng)。對(duì)于電視節(jié)目而言，穩(wěn)定的供電無疑是最為重要的因素。尤其對(duì)于發(fā)射臺(tái)而言，需要穩(wěn)定的電源供應(yīng)作為支撐，所以每個(gè)發(fā)射臺(tái)都要具備專屬于自身的電源供應(yīng)系統(tǒng)。

（6）發(fā)射臺(tái)保障系統(tǒng)。短波發(fā)射臺(tái)需具備保障系統(tǒng)為節(jié)目安全穩(wěn)定播出提供保障，其中溫度調(diào)節(jié)、排風(fēng)系統(tǒng)能有效保障設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，使設(shè)備使用壽命得到延長；消防設(shè)施可有效保障工作人員以及播出設(shè)備的安全等。

2 在小功率短波發(fā)射臺(tái)應(yīng)用場(chǎng)強(qiáng)監(jiān)測(cè)

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(shí)需借助天波。一般短波廣播工作頻率為3～30MHz間，即經(jīng)電離層對(duì)無線電的反射行中遠(yuǎn)距離傳播，短波在常規(guī)情況下會(huì)被作為中短距離廣播使用。隨著季節(jié)、太陽黑子數(shù)、地理位置、晝夜等不同因素的變化，電離層自身也會(huì)發(fā)生變化。隨著頻率的升高，每個(gè)發(fā)射系統(tǒng)覆蓋的面積將會(huì)逐漸減小，不同管道發(fā)射系統(tǒng)在不同頻率下的覆蓋率會(huì)有所不同。因此，在發(fā)射時(shí)，要依據(jù)頻率選擇發(fā)射系統(tǒng)，擴(kuò)大覆蓋面積[3]。

所以，通過應(yīng)用場(chǎng)強(qiáng)監(jiān)測(cè)能在充分明確場(chǎng)強(qiáng)分布圖的基礎(chǔ)上提升短波發(fā)射臺(tái)的發(fā)射質(zhì)量，保障小功率廣播電臺(tái)的科學(xué)合理應(yīng)用[4-5]。

2.1 XY實(shí)地調(diào)研及其場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試

2.1.1 XY 臺(tái)概況簡(jiǎn)述

XY臺(tái)位于某城市縣區(qū)西南邊郊區(qū)，臺(tái)區(qū)東向20m為河道，西南北方向150m范圍內(nèi)則更低。該臺(tái)設(shè)有6臺(tái)短波發(fā)射系統(tǒng)，其中短波天線為垂直極化，同時(shí)該臺(tái)設(shè)有的6部短波發(fā)射機(jī)功率均為2kW，還設(shè)有6副籠形天線進(jìn)行發(fā)射。

2.1.2 XY 臺(tái)單、雙、六副天線場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試

在X Y臺(tái)“單副”天線場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試中，運(yùn)用頻率為7.470MHz與發(fā)射功率為2.0kW的6號(hào)天線發(fā)射，于6號(hào)天線兩側(cè)分別設(shè)置A與B兩條不同方向的測(cè)量線，二者間距為10m。表1與表2分別為測(cè)量出的各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)實(shí)測(cè)數(shù)值。在此過程需提出，在測(cè)量A方向時(shí)，受場(chǎng)地因素影響，天線無障礙遮擋距離僅能測(cè)試到60m左右。

表1 A 方向測(cè)場(chǎng)強(qiáng)

表2 B 方向?qū)崪y(cè)場(chǎng)強(qiáng)

在X Y臺(tái)“兩副”天線場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試中，運(yùn)用頻率為8.825MHz的5號(hào)天線和7.47MHz的6號(hào)天線發(fā)射，兩條天線發(fā)射功率均為2kW，隨即在A、B、C三個(gè)不同方向布置測(cè)量線，三者間距為10m，圖1為測(cè)試點(diǎn)布置圖。

圖1 XY 臺(tái)“雙副”天線場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量布點(diǎn)圖

在XY臺(tái)“六副”天線場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試中，運(yùn)用6部發(fā)射機(jī)和6副天線，同時(shí)開設(shè)6個(gè)頻率，表3為6副發(fā)射天線所對(duì)應(yīng)的頻率以及相關(guān)發(fā)射功率。在測(cè)試場(chǎng)區(qū)分別布置6個(gè)方向的測(cè)量線，即A、B、C、D、E、F，圖2為測(cè)試點(diǎn)布置圖，對(duì)上述6個(gè)方向測(cè)量線上的近70個(gè)場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行測(cè)量。

表3 天線功率表

圖2 XY 臺(tái)“六副”天線場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量布點(diǎn)圖

2.2 場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析

根據(jù)相關(guān)輻射環(huán)境保護(hù)條例中針對(duì)電磁輻射監(jiān)測(cè)儀器與方法中提出的預(yù)測(cè)公式，同時(shí)運(yùn)用matlab工具建立場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)模型，基于此計(jì)算預(yù)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)。通過比對(duì)XY臺(tái)“單副”天線、“雙副”天線、“六副”天線的實(shí)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)和相關(guān)計(jì)算對(duì)比圖發(fā)現(xiàn)，基本所有預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)際測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)相一致，其中預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相比略高，隨距離增加可發(fā)現(xiàn)，預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)越來越近。

2.3 預(yù)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)模型修正前、后不同對(duì)比

由于理論和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)存有差異，在實(shí)際工作中需運(yùn)用修正函數(shù)來修正預(yù)測(cè)模型，目的在于使預(yù)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)逐漸接近實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

2.3.1 “單副天線”校正前后場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)模型

選取一為功率2kW、頻率為6.03MHz的單副天線發(fā)射在修正前后場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)模型，可發(fā)現(xiàn)單副天線在修正前，其以2kW功率進(jìn)行發(fā)射；由此說明，單副天線在得到校正后，其預(yù)測(cè)模型逐漸接近短波發(fā)射臺(tái)實(shí)際產(chǎn)場(chǎng)強(qiáng)分布。短波發(fā)射機(jī)缺失存在殘波且對(duì)發(fā)射機(jī)房電磁環(huán)境有著較大影響，場(chǎng)強(qiáng)與輻射量會(huì)隨著與機(jī)器距離的增大而減少，減小至趨勢(shì)初期相對(duì)迅速，在一定距離后開始趨于平緩，達(dá)到建筑物墻壁之前保持相對(duì)平穩(wěn)的減小趨勢(shì)。

2.3.2 “雙副天線”校正前后場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)模型

兩副天線的發(fā)射頻率為6.03MHz與7MHz，二者發(fā)射功率均為2kW，間距為30m。兩副天線在修正前，發(fā)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(shí)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(qū)域中；與此同時(shí)，以兩天線為核心的東西向長與南北向長的65m與36m區(qū)域內(nèi)，場(chǎng)強(qiáng)值較高。由此說明，預(yù)測(cè)模型在實(shí)施校正后，逐漸接近短波發(fā)射臺(tái)實(shí)際場(chǎng)強(qiáng)分布范圍。

2.3.3 “六副天線”校正前后場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)模型

前六副天線在修正前，其發(fā)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(fā)射臺(tái)實(shí)際場(chǎng)強(qiáng)分布范圍。在實(shí)際測(cè)量中，檢測(cè)結(jié)果并未體現(xiàn)頻率越高則場(chǎng)強(qiáng)越大的理論規(guī)律，該情況多與各個(gè)發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)不同有關(guān)。尤其短波發(fā)射臺(tái)是在多年使用中，機(jī)器工作部件新舊不一，模塊間的工作狀態(tài)難以保持至最初水平，導(dǎo)致設(shè)計(jì)與工作指標(biāo)存在差距，所以實(shí)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)難免會(huì)與理論不同，體現(xiàn)出實(shí)地檢測(cè)的價(jià)值與重要意義。

3 結(jié)語

總之，在設(shè)計(jì)小功率短波廣播發(fā)射臺(tái)時(shí)需充分考慮電磁輻射場(chǎng)強(qiáng)的影響，尤其在預(yù)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)時(shí)需考慮氣候、地形條件等周圍環(huán)境的影響。本文研究通過分析瞄準(zhǔn)三個(gè)方向的XY臺(tái)兩副天線發(fā)射與瞄準(zhǔn)六個(gè)方向的六副天線發(fā)射形成的94個(gè)數(shù)據(jù)得知，經(jīng)修正后的預(yù)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到近86%左右負(fù)荷率，成功建立場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)模型。在實(shí)際工作中根據(jù)預(yù)測(cè)需求輸入發(fā)射系統(tǒng)功率、頻率、位置等多個(gè)參數(shù)，成功運(yùn)行程序后即可順利生成場(chǎng)強(qiáng)分布圖，明確任意方位與距離的場(chǎng)強(qiáng)值，進(jìn)一步提升小功率短波發(fā)射臺(tái)的發(fā)射水平。