调频广播覆盖区测量方法及实践

简彬

(国家新闻出版广电总局厦门监测台)

[摘要] 本文对调频广播覆盖区的测量方法和技术要求进行了介绍，并对“崎岖度”法场强预测计算进行了探讨，最后在监测车测量实践中得到了验证。[关键词] 调频广播 覆盖区 场强预测 崎岖度

1 引言

调频立体声广播发射功率小，效率高，抗干扰能力强，效果好，许多国家都把它作为国内广播的主要覆盖手段。[1]调频广播在国内是按照调频广播网规划设台的，在建台以前每一部发射机的覆盖区域都按照规划的技术标准进行了计算。在建台之后应对各发射机的覆盖区进行测量，以确认实际覆盖区是否与规划相符合。 2 调频广播覆盖区测量方法2.1 调频广播网的主要技术标准我国调频广播频段为：87.0MHz～108.0MHz。频道设置：频道间隔100kHz，频道宽度200kHz，最大频偏75kHz，接收机中频10.7MHz，立体声广播采用导频制。最低可用场强：根据GY/T 196-2003《调频广播覆盖网技术规定》，农村和城市最低可用场强：农村54 dB(μV/m)，城市66dB(μV/m)。[2]射频保护率：调频广播射频保护率曲线如下图。

图1 调频广播射频保护率曲线

2.2 调频广播覆盖测量方法标准的覆盖区测量方法是不等场强表示法，以发射台为中心，在给定的方向上作一条射线，沿着这条射线找出符合覆盖条件的边界点，根据计算精度和计算量要求，可以每隔n°做一条射线，共 360/n个方向，在每条射线上分别找出边界点，最后把这些点连接起来，形成一个封闭的多边形，这个多边形区域即为发射机的覆盖区。实际测量中，一般取8个方向进行覆盖区边界的测量。2.2.1 接收天线的规定（1）极化方向：除特殊测量外，接收天线的极化方向应与发射天线保持一致。（2）天线高度：测量场强时接收天线的标准架设高度为离地面10米，若测量有困难，也可改为4米，但需要加高度校正。如果因测量点环境受限或者测量内容的特殊要求，接收天线的架设高度为非标准时，必须说明接收天线的离地高度和当地的海拔高度。（3）天线方向：转动接收天线的方向，使仪器的场强读数达到最大。2.2.2 测量过程 测量包括以下几个步骤：检查选择的地点是否符合测量标准，若不能满足要求，应加以注明；架设天线，通过GPS确定发射台与测试点之间的直线距离和夹角，转动天线指向发射台，即最大信号方向；调整天线的极化方式，使之与信号的极化方式一致；对测量仪器进行预热和校准，设置正确的参数，测量并读取数据；详实记录频率、时间、温度、测试地点、经纬度等数据。检查服务场强E和可用场强值E₀之差，令ΔE=E-E₀。若ΔE>0,则沿同一射线行进，寻找下一个测试点测量。若ΔE<0,则沿同一射线反方向行进，进行下一次测量。反复测量，直到ΔE小于误差要求，则该方向的覆盖距离就是该点的服务距离。最后把各个方向的覆盖边界点连接起来，即可合并为一个闭合区域，该区域即为该发射机的覆盖区。但是在实际的测量过程中，按上述方法进行会碰到一些问题：首先是工作量太大，为了测得与边界场强值接近的场强，需要在同一条线路上反复测量。其次受地理条件影响较大，例如预测的覆盖距离正好在水域中或是在山林等监测设备不能到达的地方。如果在预测覆盖距离附近的环境不利于场强测量，将导致测量结果误差大。因此在实际测量中我们采用实地测量和场强预测相结合的方法。这样即能减轻工作量，又可以较准确的得到覆盖区。 3 调频广播场强预测计算调频广播场强预测计算方法主要有两种，一种是刃形绕射传播模式法（“剖面图”法），根据地形剖面图统计各个绕射点的绕射损耗，再用自由空间场强与之相减即可得到该点的场强值。但是这种方法计算较为复杂，并且还不够成熟，该方法还停留于探索阶段。还有一种是CCIR推荐的统计曲线法（“崎岖度”法），对计算点的场强加以修正求得所计算的场强。首先，计算得到特定方向该段距离的崎岖度，结合由用户提供的发射器参数，根据用户所选用的曲线进行计算，最后得到充分考虑地形因素的场强值。下文将详细介绍“崎岖度”法。3.1 场强计算的数学预测模型在广播电视规划中，我国已颁布标准，把370，1546，526三大无线电波传播模型作为我国广播电视覆盖规划管理的基础覆盖预测模型。其中370、1546为理论公式和实测数据混合模型，526为建立在抽象化理论基础上的模型。1546模型是国际电联于2001年颁布的一个电波传播模型，但我国还缺乏对它的更深层次的研究。370曲线是大量的实测数据的拟合曲线，适用于开阔和低起伏的丘陵地区。崎岖度法采用的正是370曲线。根据崎岖度法，场强计算理论公式如下：Es=E1+Pe-A dB(μV/m)Pe =P+G-LPe：有效辐射功率，dB (kW)E1：归一化场强，为光滑球面上1kW有效辐射功率在观察点所形成的场强A：地形有关的衰减系数如崎岖度等，查表得出dB (kW)G：发射天线增益，dB(kW)L：馈线损耗，dB(kW)3.2 1kW有效辐射功率场强E1下图是场强计算曲线，相应接收天线等效高度h2=10米，图中不同曲线代表不同的发射天线等效高度h1时，在不同距离时的场强值。陆地，50%时间概率，50%地点概率，地形崎岖度50米，接收天线高度10米。

图2 有效辐射功率为1kW时的场强曲线

3.3 地形崎岖度Δh上图给出的E1曲线图是在Δh=50米得到的，但实际收测中地形往往是复杂的，存在丘陵、山地等不同的障碍物，使得实际场强与该图不同。我们在实际计算中有必要根据不同的地形崎岖度Δh得到不同的衰减校正系数进行校正。Δh是指接收方向距发射机10－50（公里）范围内，有10％地段超过的高度h（10）和有90％地段超过的高度h（90）之差。[3]即：Δh＝h（10－h（90）（m）

图3 地形崎岖度Δh

3.4衰减校正系数A衰减校正系数A=F(Δh)，采用ITU-R P.370-7建议书的曲线，如下图：

图4 衰减校正系数

根据不同的崎岖度值，在图中可查出衰减校正系数值A。可看出，在离发射机很近的距离，当距离不大于10km时，A=0；在距离50到100km之间，或200km以上时，A为各种不同的恒值；其他情况下，A值线性增加或减少。 4 调频广播覆盖区测量实践本次以福州长乐某发射台为例，测量其调频节目在福州地区的覆盖情况。使用的监测车型号为HR-27C，测量中使用的接收机为R&S的ESMB接收机，天线型号为对数周期天线MP635A，和超短波监测天线HE500。4.1 场强预测计算首先进行理论值计算，距离发射机为N公里处的场强值由以下式子算出：[4]Es=E1+Pe-A dB（μV/m）其中P_e =P+G-LP为发射机额定输出功率；G为发射天线增益；L为馈线损耗；根据调查，得知发射机功率10kW，发射天线高度652米，天线为四层四面偶极子。计算得到P_e＝18 dB。按Δh＝150m，则A＝7.6，查表可估算出离发射台约50-60公里处，为最低可用场强边界。由于理论计算中均采用10m天线进行测算，实际测量时采用的是4m天线，根据ITU-R370-7建议书规定1.10，相对于10米处的值，接收天线高度在1.5到40m之间变动会引起场强的变化，[5]可表示为：

计算Height gain(dB)=-7.95对天线进行修正之后，当测得实际可用场强值与最低可用场强57dB接近时，此时采用GPS定位，作为实际最低场强覆盖边界。4.2 测量过程及结果4.2.1 移动测量移动测量使用的天线是固定于车顶的HE500超短波监测天线，利用监测车沿发射台周围以40-60公里/小时速度前进，软件控制ESMB接收机不间断记录沿路的场强值，GPS定位系统记录实际路线，测量结果通过软件自动保存。通过移动测量，能更快地找到覆盖边界，最后还可利用GIS系统绘制覆盖效果图。以下是某调频频率的等值线覆盖图:通过不同颜色曲线将该地区不同场强进行分区，每种颜色曲线分别代表不同的场强值，在该颜色闭合曲线内则代表该区域内场强值大于曲线代表值，通过设置不同场强值曲线，可区分出该频率在不同地区的场强覆盖情况。

图5 等值线覆盖图

4.2.2定点测量定点测量即上文所述的标准测量方法，使用的天线是对数周期天线MP635A，通过车载升降杆把对数周期天线升高至4米，转动天线使得信号场强最大，软件控制接收机测量场强，如果测量场强值与边界场强值的差值满足测量要求，则通过GPS记录经纬度，否则继续寻找下一个边界测量点。具体测量方法见本文1.2.2节。

由于长乐地处沿海地区，靠海的一些方向无法测量，最终只测得5个方向的数据。具体测量结果如下表：

表2 测量结果

综合分析以上测量结果，实际最低可用场强的边界在55km左右，与3.1节中的理论计算距离基本相符。 5. 结束语调频广播覆盖区测量可以指导我们科学地选择台站位置和功率，通过“崎岖度”法场强预测和实地测量相结合，就能更高效、准确地完成覆盖区测量任务。在实践中还发现，复杂的地形地貌对调频广播覆盖的影响也较大，在测量和分析中必须留意。 参考文献：

[1]陈德泽.广播电视监测技术[M].北京：中国广播电视出版社，2008.

[2]GY/T 196-2003，调频广播覆盖网技术规定[S].

[3]范荣双,周新权.基于GIS的广播电视覆盖网管理技术研究[J].测绘科学，2007，S1.

[4]ITU-R P.370-7，VHF AND UHF PROPAGATION CURVES FOR THE FREQUENCY RANGE FROM 30 MHz TO 1000 MHz[S].

[5]陈德泽.调频电视场强测量应注意的问题[J].广播与电视技术，2012，7.

编辑：中国新闻技术工作者联合会