中短波廣播信號場強(qiáng)測量及空中管理

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(nèi)的音頻調(diào)幅（AM）廣播，至于調(diào)頻廣播不是本文研討范圍。

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

調(diào)幅波的傳播，調(diào)制信號的特征（如調(diào)制度、失真等）不是本文討論的范圍，我們研究的是廣播電臺(tái)輻射的調(diào)幅信號在各個(gè)空間的電場強(qiáng)度，那么我們關(guān)心如下幾個(gè)問題。

1、 頻率范圍
在我國調(diào)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(biāo)準(zhǔn)為9KHz，這主要考慮到收音機(jī)中頻為465 KHz，帶寬一般在4.5～6KHz左右

3、 靈敏度
一般收音機(jī)靈敏度為3mV/m，中級型為1mV/m，高級收音機(jī)為0.1mV/m

二、 場強(qiáng)測量

場強(qiáng)是指單位長度的天線在空中某點(diǎn)處感應(yīng)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(qiáng)測試如圖1所示，天線在空中某點(diǎn)處與被測信號極化方向相同時(shí)，取得最大感應(yīng)信號，通過電纜傳到電平表輸入端口，根據(jù)電平表讀出之電平值就是可測得場強(qiáng)值E，如式1所示。

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

圖1.中短波場強(qiáng)儀示意圖

對其中短波場強(qiáng)測量，有以下幾個(gè)問題值得探討。

1、 頻率調(diào)諧及選擇性

要測試中波廣播的場強(qiáng)，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(yīng)該將只有9KHz間隔的每一個(gè)廣播信號測出來,也就是說場強(qiáng)儀的選擇特性應(yīng)6KHz左右,如圖2所示.在有些儀器雖然它的選擇性可以達(dá)到9KHz(即對儀器來說中頻帶寬為6KHz),可是儀器的讀數(shù)分辨率較大,也難以讀出來,因此要調(diào)諧讀數(shù)分辨率（或稱調(diào)諧步進(jìn)）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(diào)出音頻信號，聽到聲音,這樣便可辯明是調(diào)幅廣播,并判斷我轄區(qū)內(nèi)有那些調(diào)幅廣播,是否有非法廣播信號。

圖2 中波廣播場強(qiáng)示意圖

2、 天線

對于天線來說，它首先應(yīng)滿足中波的頻率范圍0.5～26MHz，并能給出天線系數(shù)K的測量天線。中波天線不少，但能給出天線系數(shù)的不多，最好天線系數(shù)是一個(gè)常數(shù)，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(jì)。那么場強(qiáng)則為電平表讀數(shù)加上天線系數(shù)的一個(gè)固定值，如30900A天線系數(shù)為20dB, 則場強(qiáng)值為電平讀數(shù)加20dB。無需復(fù)雜計(jì)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(diǎn)。30800鞭狀天線天線系數(shù)為0dB，則測量時(shí)讀出電平表值即為場強(qiáng)值，無需任何計(jì)算，只將單位由電平表的μV變成μV/m, 測量場強(qiáng)很方便，但這種天線沒有方向性，這樣要尋找電臺(tái)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(shù)加20dB才是場強(qiáng)值，我們可以當(dāng)這20dB是天線的衰減值 。它們用同樣電平表組成場強(qiáng)儀時(shí)，鞭狀天線靈敏度要高20dB。如IC-R75在測量AM信號時(shí)靈敏度為5.6μV,那么用30800則可將空中5.6μV/m的場強(qiáng)搜索出來。而對于場強(qiáng)5.6μV的空中信號用30900A天線則感應(yīng)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(yīng)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(qiáng)儀比30900A組成場強(qiáng)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(jī)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(qiáng)儀的靈敏度應(yīng)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(tái)來說，它關(guān)心的是自己的臺(tái)在規(guī)定的是覆蓋范圍內(nèi)，各處的場強(qiáng)有多大，它要求能測出自己信號場強(qiáng)即可，則不需要求場強(qiáng)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(nèi)，中短波頻段有些什么信號， 一旦搜索到非法信號就要準(zhǔn)確地測定方向，找出發(fā)射地點(diǎn)，這就必須要求場強(qiáng)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(qiáng)儀的要求

綜合上述，對中短波廣播場強(qiáng)儀要求如下：

1、 頻率范圍：500KHz～26MHz
2、 調(diào)諧步進(jìn)：1KHz，或1KHz的分?jǐn)?shù)(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(diào)幅廣播聲音
6、 方向性：采用定向天線

五、 中短波廣播場強(qiáng)儀

中短波廣播相對于突飛猛進(jìn)，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(shù)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(kuò)大使用范圍，降低成本，開拓市場。因此我們要從眾多有關(guān)場強(qiáng)方面的儀器中選擇最適合中短波場強(qiáng)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(jià)格，這是一個(gè)值得探討的問題。

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

表2.中短波測試接收機(jī)（電平表）

表2只列出它們與中短波調(diào)幅廣播有關(guān)技術(shù)指標(biāo)，它還可以測量載波（CW）、單邊帶（SSB）、調(diào)頻（FM）信號。對于調(diào)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(shí)可選用IC-R8500最適合,或參閱電視信號場強(qiáng)測量及空中管理一文所推薦的儀器，詳見浩格網(wǎng)站。

綜合上述，我們認(rèn)為中短波廣播場強(qiáng)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(jià)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(jià)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(jià)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(guān)于調(diào)頻廣播場強(qiáng)，可按上述方案選用IC-R8500加上900E天線，也可用電視信號場強(qiáng)儀測量。請參閱本公司網(wǎng)站中技術(shù)測試中論文“電視信號場強(qiáng)測量及空中管理”，有關(guān)900E天線文中也有介紹，本文不 再重述。