馬也馳

內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射中心610臺(tái) 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050

引言

廣播電視場(chǎng)強(qiáng)是最直接體現(xiàn)播出質(zhì)量的指標(biāo)。場(chǎng)強(qiáng)大小和覆蓋范圍的改變影響收看收聽效果，場(chǎng)強(qiáng)大小必須保持在合理范圍。場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量費(fèi)時(shí)費(fèi)力，場(chǎng)強(qiáng)圖繪比較繁瑣，導(dǎo)致發(fā)射臺(tái)不能時(shí)常進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)更新。隨著廣播電視規(guī)劃軟件應(yīng)用，場(chǎng)強(qiáng)信息實(shí)時(shí)更新成為可能。

1 軟件主要功能

廣播電視規(guī)劃軟件功能齊全，具備場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)、模型校正、覆蓋分析、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等功能，適用于地域遼闊、電磁環(huán)境復(fù)雜、路測(cè)不便的地區(qū)。軟件能夠基于電波傳播模型和電子地圖數(shù)據(jù)，仿真計(jì)算無線電臺(tái)的場(chǎng)強(qiáng)分布情況，通過不同配色圖例表示不同場(chǎng)強(qiáng)值；支持中波廣播、調(diào)頻廣播、短波廣播、電視的場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算，如圖1所示。根據(jù)廣播電視發(fā)射臺(tái)的技術(shù)參數(shù)、地形和地理位置，選擇合適的傳播模型，模擬實(shí)際接收端在設(shè)定區(qū)域內(nèi)接收到的場(chǎng)強(qiáng)。

圖1 軟件常用功能

2 電波傳播模型

生成場(chǎng)強(qiáng)圖時(shí)，根據(jù)不同頻率選擇不同電波計(jì)算模型，調(diào)頻、電視、中波、短波等不同類型電波計(jì)算模型是不同的，如圖2 所示。

圖2 主要電波傳播方式

2.1 自由空間模型

自由空間傳播模型是根據(jù)國(guó)際電聯(lián)ITU-R P.525 建議書所提供方法設(shè)計(jì)的，適用于兩點(diǎn)之間存在視通傳播路徑的電波傳播損耗計(jì)算。為了拓展其適用場(chǎng)景范圍，可以與獨(dú)立的傳播效應(yīng)，如大氣吸收衰減、降雨吸收衰減、障礙物遮擋衍射等模型結(jié)合使用，提高不同場(chǎng)景預(yù)測(cè)精度，適用頻率范圍：9kHz～300GHz。

其中f 為電波頻率、d 為發(fā)送天線與接收天線距離。

2.2 Cost231-Hata 模型

COST231-Hata 傳播模型是基于Okumura-Hata 模型得到的，只是COST231-Hata 傳播模型的頻率覆蓋范圍從1500MHz擴(kuò)展到2000MHz。同樣，COST 231-Hata 模型也是以O(shè)kumura-Hata 模型測(cè)試結(jié)果作為根據(jù)，通過對(duì)更高頻段的Okumura 傳播曲線進(jìn)行復(fù)盤，可以得到計(jì)算公式：

其中，f 為電波頻率、hb 為發(fā)送天線高度、hm為接收天線高度、d 為發(fā)送天線與接收天線距離、Cm 為城市中心校正因子（大城市為3dB、中小城市為0dB）。

適用場(chǎng)景：

頻段：150MHz～2000MHz；

發(fā)射天線有效高度：30m～200m；

接收天線高度：1m～10m；

距離：1km～20km。

2.3 ITU R P.368 模型

用大地作為介質(zhì)傳播的地波是中波頻段廣播主要傳播方式，所以地面平坦與否影響電磁波反射、繞射，土壤的電磁特性影響介電常數(shù)、電導(dǎo)率， 地質(zhì)環(huán)境影響地波傳播。ITU-R P.368 模型是在融合多種傳播理論基礎(chǔ)上得到的，適用于頻率為10kHz 至30MHz 間，傳播距離在1～300km 間的地波傳播標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 ITU R P.1147 模型

ITU-R P.1147 模型為國(guó)際無線電聯(lián)盟建議，為了在中低頻段規(guī)劃廣播服務(wù)而提供的無線電傳輸損耗計(jì)算說明書，其使用頻率為150Hz～1700kHz，適用測(cè)量距離范圍： 50km～12000km。相關(guān)人員可以通過該模型確定：

（1）對(duì)于工作在同一或相鄰頻率信道的站點(diǎn)，可以根據(jù)建議書確定避免遠(yuǎn)距離電離層傳播干擾所需要的最小地理距離。

（2）可以用來預(yù)測(cè)該頻譜對(duì)應(yīng)站點(diǎn)之間的干擾水平，以保持對(duì)這部分頻譜的高效有序利用。

（3）該模型預(yù)測(cè)了對(duì)于由一副或多副垂直天線輻射的給定功率夜間天波場(chǎng)強(qiáng)值，并通過日間與夜間的差值曲線圖說明日間信號(hào)傳播損耗。

2.5 Epstein-Peterson 衍射模型

Epstein-Peterson 衍射模型為雙刃峰繞射提供了計(jì)算方法，在Epstein-Peterson 算法中，A、B、K1 和B、C、K2 可以分別構(gòu)成單刃峰。其中A 是發(fā)送天線與山峰1 的距離、B 是山峰1 與山峰2 的距離、C 是山峰2 與接收天線的距離、K1 為山峰1 的高度、K2 為山峰2 的高度，利用公式求出A、B、K1 之間的繞射損耗L1，再求出B、C、K2 之間的繞射損耗L2，在得到繞射損耗L1 和L2 之后，需要添加修正因子Lc，其計(jì)算公式如下：

2.6 Deygout 衍射模型

Deygout 衍射模型計(jì)算繞射損耗過程：

（1）分別計(jì)算所有障礙物單獨(dú)存在時(shí)的繞射損耗，把引起最大損耗的障礙物定義為主障礙物。

（2）在主障礙物前端設(shè)置虛擬發(fā)射機(jī)，計(jì)算主障礙物與虛擬發(fā)射機(jī)之間其他障礙物產(chǎn)生的繞射損耗，并將引起最大損耗物定義為次主障礙物。同樣，在次主障礙物尖端放置虛擬發(fā)射機(jī)，計(jì)算次主障礙物與接收機(jī)之間其他障礙物引起的繞射損耗，并一直重復(fù)該過程。

（3）把所有考慮到的障礙物繞射損耗累加起來。

3 場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算過程

計(jì)算場(chǎng)強(qiáng)圖前首先要加載地理信息數(shù)據(jù)。地理信息是影響仿真計(jì)算的重要指標(biāo)，其體現(xiàn)所計(jì)算區(qū)域內(nèi)的各位置的高度信息、地形地貌（如森林、沙漠、海洋等對(duì)不同地貌附加不同的衰減因子）、不同位置電導(dǎo)率（當(dāng)信號(hào)通過地波傳播時(shí)，則會(huì)受到電導(dǎo)率影響）、用于仿真計(jì)算結(jié)果呈現(xiàn)的行政圖。

以傳輸發(fā)射中心610 臺(tái)場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算為例，610 臺(tái)是中波廣播發(fā)射臺(tái)，計(jì)算時(shí)應(yīng)該選用LF/MF中波廣播模式，之后選擇添加臺(tái)站，填寫臺(tái)站與該發(fā)射節(jié)目相應(yīng)信息，如經(jīng)緯度、海拔、天線高度、頻率、功率、天線增益、附加損耗、饋線長(zhǎng)度、頻率偏移、門限值、帶寬、天線極化方向等信息，如圖3 所示。

圖3 軟件臺(tái)站信息錄入

臺(tái)站與發(fā)射節(jié)目相應(yīng)信息錄入之后點(diǎn)擊保存，進(jìn)行仿真計(jì)算，傳播模式中波時(shí)選用ITU R P.368 模型，模型參數(shù)根據(jù)計(jì)算區(qū)域?qū)嶋H情況填寫，文章以呼和浩特地區(qū)（圖4） 為例。

圖4 軟件模型選擇

計(jì)算完成后，在計(jì)算結(jié)果中加載場(chǎng)強(qiáng)圖，得到相應(yīng)頻率的場(chǎng)強(qiáng)圖。調(diào)頻和電視計(jì)算過程與中波計(jì)算過程一致，如圖5所示。

圖5 610 臺(tái)549KHz 頻率100KM 半徑范圍內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)

結(jié)束語

隨著城市擴(kuò)建，發(fā)射臺(tái)離城市中心距離越來越近，不便于廣播電視場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量。針對(duì)上述情況，技術(shù)人員可以通過廣播電視規(guī)劃軟件與場(chǎng)強(qiáng)實(shí)測(cè)相結(jié)合方式更加準(zhǔn)確便捷地獲取區(qū)域內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)實(shí)際情況，減少工作量，同時(shí)提高效率，形成技術(shù)互補(bǔ)，臺(tái)站技術(shù)人員能更好地監(jiān)測(cè)播出質(zhì)量，防止劣播發(fā)生。