中短波廣播信號場強測量及空中管理

中短波廣播的發(fā)射、接收的原理，一般人都明白，可是廣播發(fā)射機所發(fā)射的空中信號在某一處信號有多大，此處的收音機是否能收到，這就涉及到該點的場強及場強測量問題，一般人是不關心的，但對于廣播電臺來說，他必須知道自己臺的覆蓋范圍、收聽效果，必須進行場強測量。再則廣電管理部門，無線電管理委員會，他必須監(jiān)測本轄區(qū)廣播信號，哪些是本轄區(qū)的臺，是否有非法的臺，這就要通過場強測量來搜索。本文將從場強測量角度對此課題作探討。

一、 中短波廣播信號特征

中短波廣播是指頻率為500KHz～30MHz范圍內的音頻調幅（AM）廣播，至于調頻廣播不是本文研討范圍。

調幅廣播是將音頻信號調制到載波頻率上，通過發(fā)射機的天線輻射到空中，在電臺的覆蓋范圍，我們都可以用收音機收到廣播的聲音。

調幅波的傳播，調制信號的特征（如調制度、失真等）不是本文討論的范圍，我們研究的是廣播電臺輻射的調幅信號在各個空間的電場強度，那么我們關心如下幾個問題。

1、 頻率范圍
在我國調幅廣播只采用中波和短波頻段，不使用長波頻段，其頻率范圍如下：

中波：526～1606KHz
短波：2.3～26MHz

2、 頻率間隔
我國家標準為9KHz，這主要考慮到收音機中頻為465 KHz，帶寬一般在4.5～6KHz左右

3、 靈敏度
一般收音機靈敏度為3mV/m，中級型為1mV/m，高級收音機為0.1mV/m

二、 場強測量

場強是指單位長度的天線在空中某點處感應電信號的大小，其單位是微伏/米（μV/m），而不是電壓或電平單位V、μV或dBμV、dBm。

場強測試如圖1所示，天線在空中某點處與被測信號極化方向相同時，取得最大感應信號，通過電纜傳到電平表輸入端口，根據電平表讀出之電平值就是可測得場強值E，如式1所示。

E=Er+K+Lf (dBμV/m) --------（1）
其中： E——場強值；
Er——電平表輸入端口電平值；
K——天線系數（dB）
Lf —— 連接電纜損耗值 （dB）

圖1.中短波場強儀示意圖

對其中短波場強測量，有以下幾個問題值得探討。

1、 頻率調諧及選擇性

要測試中波廣播的場強，首先是頻率范圍在0.5～26MHz是不言而喻的問題,值得討論的是它應該將只有9KHz間隔的每一個廣播信號測出來,也就是說場強儀的選擇特性應6KHz左右,如圖2所示.在有些儀器雖然它的選擇性可以達到9KHz(即對儀器來說中頻帶寬為6KHz),可是儀器的讀數分辨率較大,也難以讀出來,因此要調諧讀數分辨率（或稱調諧步進）小于1KHz。還有,在此頻率段也可以有其他信號被搜索出來,故還需解調出音頻信號，聽到聲音,這樣便可辯明是調幅廣播,并判斷我轄區(qū)內有那些調幅廣播,是否有非法廣播信號。

圖2 中波廣播場強示意圖

2、 天線

對于天線來說，它首先應滿足中波的頻率范圍0.5～26MHz，并能給出天線系數K的測量天線。中波天線不少，但能給出天線系數的不多，最好天線系數是一個常數，不用查曲線。如果連接電纜線長度在1～3m長，則衰減值可忽略不計。那么場強則為電平表讀數加上天線系數的一個固定值，如30900A天線系數為20dB, 則場強值為電平讀數加20dB。無需復雜計算，非常方便。

表1、中短波測量天線

適合上述要求的天線如表1中兩種，它們各有特點。30800鞭狀天線天線系數為0dB，則測量時讀出電平表值即為場強值，無需任何計算，只將單位由電平表的μV變成μV/m, 測量場強很方便，但這種天線沒有方向性，這樣要尋找電臺方位有困難。30900A環(huán)形天線有方向性，但每次需將電平表讀數加20dB才是場強值，我們可以當這20dB是天線的衰減值 。它們用同樣電平表組成場強儀時，鞭狀天線靈敏度要高20dB。如IC-R75在測量AM信號時靈敏度為5.6μV,那么用30800則可將空中5.6μV/m的場強搜索出來。而對于場強5.6μV的空中信號用30900A天線則感應到IC-R75上的信號測量0.56μV，顯然無法測量，要使它能測量的最小信號應是5.6μV加20dB，即為56μV。由此可見，用同樣電平表，由30800天線組成的場強儀比30900A組成場強儀靈敏度高20dB（既10倍），但 前者無方向性，后者有方向性。

3、 靈敏度

中短波收音機靈敏度一般是3mV/m，最好的是0.1mV/m，即最好的靈敏度為100μV/m或40dBμV/m。為保證搜索中短波信號，場強儀的靈敏度應優(yōu)于35 dBμV/m，約56μV/m。

三、 中短波廣播的空中管理

對于廣播電臺來說，它關心的是自己的臺在規(guī)定的是覆蓋范圍內，各處的場強有多大，它要求能測出自己信號場強即可，則不需要求場強儀有方向性。而對于空中信號管理部門，它必須測量在自己轄區(qū)內，中短波頻段有些什么信號， 一旦搜索到非法信號就要準確地測定方向，找出發(fā)射地點，這就必須要求場強儀具有方向性，即選用具有方向性的環(huán)形天線。

四、 中短波廣播場強儀的要求

綜合上述，對中短波廣播場強儀要求如下：

1、 頻率范圍：500KHz～26MHz
2、 調諧步進：1KHz，或1KHz的分數(如：0.1，0.2，0.3……）
3、 選擇性：6 KHz左右（6dB帶寬）
4、 靈敏度：<35 dBμV/m
5、 監(jiān)聽：在測量中能監(jiān)聽到調幅廣播聲音
6、 方向性：采用定向天線

五、 中短波廣播場強儀

中短波廣播相對于突飛猛進，瞬息萬變的其它電子行業(yè)來說已成為“冷門”，因此專門為它的測試儀器來說越來越少。再則，測量儀器本身就是多品種少數量的行業(yè)，為了它本身的發(fā)展，測量儀器也盡量追求大批量多功能、多用途，擴大使用范圍，降低成本，開拓市場。因此我們要從眾多有關場強方面的儀器中選擇最適合中短波場強測量及空中管理的儀器，不但要有好的性能，而且還有便宜價格，這是一個值得探討的問題。

我們認為選用IC-R75、IC-R8500測試接收機配置合適天線組成中短波廣播場強儀是最佳選擇。它們的主要指標見表1，

表2.中短波測試接收機（電平表）

表2只列出它們與中短波調幅廣播有關技術指標，它還可以測量載波（CW）、單邊帶（SSB）、調頻（FM）信號。對于調頻廣播來說，IC-R75雖然能測FM，但頻率上有60MHz ，不能滿足87-109 MHz 的要求，這時可選用IC-R8500最適合,或參閱電視信號場強測量及空中管理一文所推薦的儀器，詳見浩格網站。

綜合上述，我們認為中短波廣播場強儀的最佳組合如下：

1、 基本型： IC-R75+30900A

有方向性、靈敏度56μV/m，（35dBμV/m） 價格便宜。

2、 高靈敏度型：IC-R75+30800A

無方向性、靈敏度5.6μV/m，（15dBμV/m） 價格略高

3、AM/FM基本型：IC-R8500+ 30900+900E（40-220 MHz天線）

有方向性、靈敏度63μV/m，（36dBμV/m） 價格高

4、AM/FM高靈敏度型：IC-R8500+ 30800+900E

無方向性、靈敏度6.3μV/m，（15dBμV/m）

5、定性測量型：采用AH-7000天線配IC-R75或IC-R8500。

關于調頻廣播場強，可按上述方案選用IC-R8500加上900E天線，也可用電視信號場強儀測量。請參閱本公司網站中技術測試中論文“電視信號場強測量及空中管理”，有關900E天線文中也有介紹，本文不 再重述。