中波电磁辐射影响理论模式测算

林益豪

摘 要 文章根据理论模式测算的方法对中波广播发射台场区附近的电磁环境进行了计算。

关键词 中波发射台；电磁辐射；综合场强；理论预测

中图分类号 TN91 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）217-0075-04

近些年来，城市的飞速发展导致原处于郊区宽阔地带的中波台逐渐被城市包围。随之而来的是地方对中波台的搬迁要求以及周围居民对中波台周边的电磁辐射影响的顾虑。中波台电磁辐射的计算结果，可以打消群众的顾虑，为中波台的迁建工作提供参考意见。

1 中波传播及天线概述

1.1 中波传播

中波广播的发射频率为535kHz～1605kHz，通过地波与天波传播。地波传播就是电磁波沿地面传播的方式。地波传播场强稳定，覆盖范围称为地波服务区（几十至百余公里）。天波传播就是天线高仰角辐射的电磁波被电离层反射回地面从而达到传播效果的方式。在白天，天波被电离层D层吸收，没有传播效果。在夜里，电离层中D层消失，电磁波被电离层的E层反射回地面，形成传播效果，覆盖范围称为天波服务区（几百至千余公里）。地波覆盖区是我国中波广播站台的主要服务区。

1.2 中波天线

中波天线中应用较为广泛的有单塔、双塔、四塔、八塔天线。其中使用最广泛的是单塔天线，见图1。

天线的特性参数：

1）天线极化。极化是指电场矢量端点随着时间的变化而形成的运动轨迹。通常分为水平极化和垂直极化。水平极化波就是运动轨迹与地面平行的；垂直极化波就是运动轨迹与地面垂直的。由于地波的垂直极化波的衰减相较水平极化波要小很多，所以中波发射台大都采用垂直极化波。

2）方向性图。方向性图是空间中天线辐射能量的分布图。中波广播天线通常以水平方向和垂直方向的方向性图来描述天线的方向性。

3）天线增益。用来表示天线的效率。其值为输入功率相同的情况下，天线在同一点的辐射功率密度与均匀辐射的平均功率密度之比。

4）工作频带。工作带宽是指天线可以正常工作的频率范围，需满足电特性参数规定指标。一般，频带宽度与增益负相关。

5）天线的辐射影响。当中波电流通过天线时，天线周围的电场与磁场将会发生相互作用，形成波动，以光速向周围扩散，从而对环境产生电磁辐射影响。

6）天线的效率。天线的辐射功率与输入功率之比。

2 电磁辐射计算模式

d-被测位置与发射天线水平距离（km）；

P-发射机标称功率（kW）；

η-天线效率 （% ）；

G-天线增益（倍数）；

F（h）-发射天线高度因子，F（h）=1～1.43；

F（Δ·θ）-天线的垂直（Δ仰角）、水平（θ方位角）方向性函数，max？= 0；

X-数量距离 ；

A-地面衰减因子 ；

λ-波长 ；

ε-大地的介电常数；

3 计算预测

中波发射系统对周围环境电磁辐射的影响程度与发射频率、发射功率、天线增益、系统损耗和整机效率等主要技术参数有关。

某中波发射台天线位置情况（图2）及相关技术参数如下：

1）天线位置情况。

2）发射功率。该中波台站运行时只有4台发射机工作，从电磁辐射最不利角度出发，4台发射机按照1台30kW、3台20kW发射功率考虑（主机和备机不会同时使用）。

3）发射频率。该中波台共建设4座中波发射塔，均为单频单塔，发射频率分别为630kHz、810kHz、1071kHz和1359kHz。本项目中波天线主要参数见表1。

4）天线增益。各频率的中波天线增益见表2。

5）系统损耗。中波台电磁辐射的大小与系统损耗的大小也有关。电磁信号经发射设备处理会产生某些衰减。主要是电磁信号需经电缆传输至天线发射，需要经过天线调配网络的匹配处理，也将产生一定量的衰减。该中波台系统损耗取2dB。

6）方向性图。该中波天线没有采取“电”或“几何”上的波束下倾措施，因此垂直场形图的主轴几乎与地面平行，因此对近距离区域并不会产生特别大的场强。其方向性图见图3、图4。

7）大地的介电常数及导电系数。导电率（σ）取0.01（）（ 1m？？），介电常数（ε）取10。

8）水平面和垂直面方向性（F（Δ·θ）=1）。本项目采用单塔全向性天线，天线水平面方向性图为同心圆。由F（Δ·θ）=1可知本项目在垂直方向上，已经取了垂直面上预测点的最大场强值作为其预测结果，即公式（4）的计算结果就是同一垂直面不同高度的最大场强值。

9）天线高度因子F（h）。由h/λ（天线高度/波长）值并查高度系数曲线图可知，本项目四个天线高度因子F（h）均小于1.2，因此F（h）计算参数取1.2，可直接套用公式（4）。

（1）单塔天线场强计算。

由于单塔天线水平方向性图的各向同性，只需对一个方向的场强值进行计算，根据公式（4）计算每个天线在不同水平距离处场强贡献值的预测结果见表3。

（2）场强叠加影响分析结果。

该中波台位置情况如图2，采用建立坐标体系来计算4座发射塔对周围环境的复合场强值。评价首先以1#发射塔为原点，东西向为X轴，南北向为Y轴，制作坐标，从而确定2#发射塔坐标为（200，0），3#发射塔坐标为（-40，220），4#发射塔坐标为（200，220），如图2所示。

在坐标系中利用公式（4）计算各个塔对单点的场强影响，再利用公式（5）计算4座中波塔共同对环境中该点位的复合场强值。根据计算结果利用surfer软件绘制电场强度等值线图如图4。

4 结论

理论计算与计算机软件相结合可以方便的计算中波台台区电磁辐射情况，并直观地呈现出来。通过计算可为中波台监测台区周围电磁辐射情况及中波台迁建工作选址提供参考。

参考文献

[1]《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器和方法》[S].（HJ/T10.2-1996）.

[2]《環境电磁波卫生标准》[S].（GB9175-88）.