中波天地波干涉區(qū)的調(diào)查與實(shí)踐

李 偉

國(guó)家廣播電視總局二〇三臺(tái) 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010070

1 前 言

內(nèi)蒙古地區(qū)地形復(fù)雜多樣，丘陵眾多、草原廣闊、森林密布、沙漠無(wú)邊，形成明顯的地形差異。因此，地形地貌對(duì)中波覆蓋收測(cè)造成很大的影響：在平原、草原，地勢(shì)開(kāi)闊，電波傳輸條件較好，覆蓋面積大；在丘陵、山區(qū)，由于地導(dǎo)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(jì)的快速發(fā)展及城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，當(dāng)?shù)氐墓I(yè)干擾、電氣干擾日益嚴(yán)重，自由空間的電磁環(huán)境復(fù)雜多變，背景場(chǎng)強(qiáng)越來(lái)越大，給場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量帶來(lái)一定影響。同時(shí)，一些地區(qū)對(duì)廣播頻譜資源的利用缺少規(guī)劃和協(xié)調(diào)，造成中波頻率在夜間同鄰頻干擾嚴(yán)重，覆蓋區(qū)較白天明顯縮小。因此，對(duì)夜間中波衰落區(qū)的調(diào)查與實(shí)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(yáng)照射，電離層電子濃度高，中波的天波受到D 層強(qiáng)烈吸收而無(wú)法進(jìn)行反射，地波傳播為主要傳輸模式；夜間，缺少太陽(yáng)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(shí)，中波的天波和地波同時(shí)存在。

2.1 地波區(qū)

地波區(qū)是中波廣播的主要服務(wù)區(qū)。白天，地波區(qū)的大小主要與發(fā)射機(jī)的功率有關(guān)，經(jīng)過(guò)調(diào)查收測(cè)，相同條件下，在不考慮使用頻率高低的情況下，發(fā)射機(jī)功率越大，傳播距離越遠(yuǎn)，如2014 年集寧585 發(fā)射臺(tái)白天測(cè)量數(shù)據(jù)。

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

表1 集寧585 發(fā)射臺(tái)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(shí)間產(chǎn)生波動(dòng)，在天波和地波等場(chǎng)強(qiáng)區(qū)，兩者互相干涉，從而使接收地點(diǎn)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)不斷起伏變化，可聽(tīng)度急劇下降。地波比天波強(qiáng)8dB 處稱(chēng)為衰落區(qū)的始端，天波比地波強(qiáng)8dB處稱(chēng)為衰落區(qū)的終端，詳見(jiàn)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(nèi)，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(tái)夜間測(cè)量數(shù)據(jù)。

從表2 可以看出，10kW 發(fā)射機(jī)的覆蓋距離雖然高于1kW發(fā)射機(jī)，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(tái)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(tái)更遠(yuǎn)的距離，中波的地波場(chǎng)強(qiáng)下降明顯。白天，隨著距離的增加，中波廣播信號(hào)逐步減弱；夜間，中波的天波通過(guò)電離層的反射可以到達(dá)較遠(yuǎn)區(qū)域，但是，天波夜間的同頻干擾比較嚴(yán)重，所以，一個(gè)發(fā)射臺(tái)的天波區(qū)不能成為服務(wù)區(qū)，而且會(huì)對(duì)其他區(qū)域的發(fā)射機(jī)產(chǎn)生干擾。

3 中波天地波干涉區(qū)的調(diào)查與實(shí)踐

2013 年至2015 年，我們 對(duì)內(nèi)蒙古地區(qū)18 個(gè)中波發(fā)射單位進(jìn)行了調(diào)查與覆蓋收測(cè)，采取實(shí)際測(cè)量和人工收測(cè)相結(jié)合的方法進(jìn)行，根據(jù)區(qū)域地圖，按照覆蓋收測(cè)的要求，規(guī)劃收測(cè)路線，盡量滿足東、西、南、北4 個(gè)方向，最終依靠收測(cè)數(shù)據(jù)，按照覆蓋區(qū)的基本定義，標(biāo)明覆蓋區(qū)的邊緣。本次的實(shí)踐旨在了解各地中波的覆蓋效果，摸索適合的收測(cè)方法，研究測(cè)量數(shù)據(jù)并分析影響中波覆蓋的主要因素。其中，對(duì)中波天地波干涉區(qū)進(jìn)行了細(xì)致的分析和研究。

3.1 干涉區(qū)的起始距離場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量

從發(fā)射臺(tái)出發(fā)，分別沿著4個(gè)方向向外進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)路測(cè)，場(chǎng)強(qiáng)值隨著距離的增加逐步下降，經(jīng)過(guò)測(cè)量，距離發(fā)射臺(tái)10km 內(nèi)， 場(chǎng) 強(qiáng) 值 可 達(dá)85dB（μV/m） 以上；10km 至50km內(nèi)，場(chǎng)強(qiáng)值介于70dB（μV/m）至85dB（μV/m）之間，通過(guò)計(jì)算和人工效果核驗(yàn)，夜間干涉區(qū)的始端介于4.1km 至85.1km 之間，也可以稱(chēng)之為廣播覆蓋區(qū)的邊緣。

3.2 干涉區(qū)內(nèi)的廣播效果

從發(fā)射臺(tái)出發(fā)，利用民用接收機(jī)（如SONY7600） 驅(qū)車(chē)收測(cè)，距離發(fā)射臺(tái)越近，廣播效果越清晰，當(dāng)?shù)竭_(dá)干涉區(qū)起始位置時(shí)，廣播效果會(huì)有一個(gè)瞬間衰減的過(guò)程，從“保證收聽(tīng)”到“無(wú)法收聽(tīng)”會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生反轉(zhuǎn)。聲音質(zhì)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(guò)對(duì)測(cè)量和收測(cè)數(shù)據(jù)的分析，影響中波干涉區(qū)范圍的因素很多，這對(duì)于監(jiān)測(cè)理論的積累至關(guān)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(jī)的地波傳輸距離稍高于小功率的發(fā)射機(jī)，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(dǎo)特性。

3.3.2 頻率高低的影響

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

表3 錫林浩特廣播發(fā)射中心臺(tái)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(cè)量臺(tái)的天波信號(hào)，也包括其他地區(qū)的天波信號(hào)。大部分為國(guó)內(nèi)中文電臺(tái)信號(hào)，也包括朝、韓、日等國(guó)家的大功率本國(guó)語(yǔ)言中波廣播，正是由于干涉區(qū)內(nèi)天波信號(hào)的相互干擾和天波信號(hào)與地波信號(hào)的相互干擾，造成了在此區(qū)域內(nèi)，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(shì)平坦開(kāi)闊，夜間的地波傳播覆蓋會(huì)擴(kuò)大，干涉區(qū)的起始距離會(huì)遠(yuǎn)一些；在城市和丘陵，地勢(shì)會(huì)有起伏，城市建筑的阻擋和工業(yè)的干擾也會(huì)造成干涉區(qū)的起始距離的縮短。

3.3.5 測(cè)量和收測(cè)誤差的影響

由于車(chē)輛行駛速度的差異，造成路測(cè)儀在測(cè)量點(diǎn)的觸發(fā)時(shí)間不同，因此場(chǎng)強(qiáng)值會(huì)有不同程度的誤差；人工收測(cè)主要以人的主觀判定為主，對(duì)于廣播效果的感應(yīng)會(huì)有一定差異?？陀^測(cè)量和主觀判斷的誤差，也會(huì)影響干涉區(qū)的起始端。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于中波天地波干涉區(qū)，國(guó)內(nèi)的相關(guān)測(cè)量和研究比較少，影響干涉區(qū)的因素也比較復(fù)雜，需要通過(guò)系統(tǒng)的測(cè)量和計(jì)算才能對(duì)不同中波發(fā)射臺(tái)的覆蓋范圍進(jìn)行確定。通過(guò)本文的分析，希望能為發(fā)射單位和監(jiān)測(cè)單位提供一定的參考，更好的為廣播電視的發(fā)展服務(wù)。