分析与探讨影响中波地波场强覆盖的因素及解决办法

发表时间:2021/5/14   来源:《基层建设》2020年第30期   作者:王文龙
[导读] 摘要:从影响中波地波对服务区场强覆盖的诸多因素的分析中,利用技术改进的有利措施,挖掘出切实可行的解决方法,为实施优质的广播覆盖工程提供可靠依据。
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        摘要:从影响中波地波对服务区场强覆盖的诸多因素的分析中,利用技术改进的有利措施,挖掘出切实可行的解决方法,为实施优质的广播覆盖工程提供可靠依据。
        关键词:地波;电导率;场强覆盖;地网效应
        1   引言
        随着科学的进步,社会的发展,高质量、高效率的广播覆盖工程显得尤其重要。与地波场强覆盖的相关因素:除了天线的辐射功率、频率波长、天线增益外;还有场强覆盖区域内的大地电导率、地网的完好率;以及发射机、馈线、天调网络的阻抗匹配和整体效率;另外,来自气候、昼夜的大自然变化等因素,都需要对其做细致的研讨。
        2   影响因素的理论分析
        中波广播大部分发射能量沿地面传播,称为地波。而地波的传播直接受到地表自然结构的影响,因此,地波的辐射损耗和大地电导率有着很大关系。当电波传播的距离有限时,地面的场强覆盖圆图可以近似为平面(最大半径R约100~200KM),在这个范围内,中波地波的场强E可近似为自由空间辐射体的场强Eo和地波衰减因子Ls的乘积。
        即:  E = Eo Ls
        首先分析Eo的表达式:
        设自由空间为无方向、无损耗的理想点源天线,其发出的电磁波传到距离R处,输入到天线的功率P都均匀地分布在以R为半径的球面上,该距离的能量密度为P/4лR²,设该点场强为Eo,则该距离电磁场功率密度为Eo²/120л,两者应该相等,即:
        接收点场强除了采取公式计算外,还可以查看地波传播曲线图。
        3  切实可行的解决方法
        根据理论计算公式的推导,结合实地收测数据以及以往的工作经验有以下做法:
        3.1利用发射功率与频率波长的关系
        表1                         E﹙dB﹚
        中波天线发射功率越大,在等距离处的地波辐射场强越大。工作频率越低,波长越长,传播衰减越小(由于地网线埋设长,接地电阻小),到达服务区的辐射场强的覆盖半径就越大。反之,工作频率越高,中波地波的覆盖半径就越小。
        表1是功率为10KW与50KW天线辐射场强在不同地点、不同电导率、相同距离下的实测数据,比照可以看出:10KW低频率的覆盖场强在远处的测试值等于或高于50KW的测试值。所以经常性的收测工作可及时检查场强覆盖的变化情况,发现问题,及时解决。
        3.2  掌握地导系数的主导作用
        地导系数即是大地电导率。考虑到中波天线地网的占地面积比较大,潮湿开阔平坦的地域又具有良好的地导系数,它有利于地波的传播,中波发射台址首先要建在这里,例如在沿海的盐碱地带建台就比较理想,中波地波可以传的很远。
        大地电导率实际上是一个概算值,仅供参考。
        表2             F=720KHZ  P=10KW  E(dB)
        注:表2是一组多次实际收测的汇总数据,因测试仪器、测试地点、时间和测试方式上的误差与理论计算值稍有不同。
        3.3  注重地网效应的重要性
        地网是中波天线谐振的接地回路,当电流通过地面时产生损失﹙称地损失﹚,地损失主要集中在天线底部附近,为了提高天线的增益和天调网络的效率,尽量减少这项损失,就应该首先考虑增强地网效应,使发射天线有良好的接地设备——地网。为了提高地网效应,就需要将地网埋设在电导率比较大的土地上。
        地网通常用Ф3铜线每3°一根,共120根,根据天线发射频率的波长,取值大于0.5λ,即每根取半径为100~250米,呈360°放射形状埋设,埋深0.3~0.5米。一般地讲,中波天线区半径500米内不准有建筑物,地网区域要保持自然地形地貌,地网线外露要及时修补。
        3.4  考虑发射机、馈线、天调网络的整体效率
        随着新技术新设备的应用,高效率的数字DAM发射机确保了满负荷的全功率输出。现在大部分发射台的输出馈线都由老式的230Ω六线制改成50欧姆同轴电缆,因此,馈线损耗也大为减少(同轴电缆阻抗匹配工作稳定,但必需定期充气维护),发射机整体输出效率大为提高。天调网络经常保持工作于纯阻状态,即无反射功率存在,这样到达天线上的输出功率最大,同时地波的场强覆盖范围更远。产生更好的收听效果。
        3.5  附加气候变化和天波折射的作用
        中波天线不仅在水平面上发射地波,而且在各仰角方向发射天波,天波一般在夜间经电离层E层折射返回地面(白天被电离层D层吸收,夜间D层消失),在一定地区与地波叠加,增强了边远山区复杂地形的收听效果。雨季的到来使大地的湿度加大,电导率明显好转,辐射场强也将随着增强。
        4   结束语
        综上所述,选择一个理想的台址,充分利用大自然的地形外貌和有效地扩展场强服务区的覆盖半径,可以显著提升经济效益和社会效益。现今,发射设备已从过去的电子管发射机更新为现代数字DAM发射机,在不久的将来,数字立体声DRM发射机也将投入使用,在未来城乡广阔的覆盖服务区內,高质量的立体声中波疏导工程,将会把丰富多彩的广播节目传送給千家万户。
        参考文献:
        [1]张丕灶等.全固态PDM中波广播发送系统原理与维护[M] 北京:中国广播电视出版社•1999年
        [2]韩荣华.地表结构及频率对中波地波辐射场强的影响[J] 广播与电视技术•2002年第一期
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