广播电视规划软件在场强测量中的应用

马也驰

内蒙古自治区广播电视传输发射中心610台 内蒙古 呼和浩特市 010050

引言

广播电视场强是最直接体现播出质量的指标。场强大小和覆盖范围的改变影响收看收听效果，场强大小必须保持在合理范围。场强测量费时费力，场强图绘比较繁琐，导致发射台不能时常进行场强数据更新。随着广播电视规划软件应用，场强信息实时更新成为可能。

1 软件主要功能

广播电视规划软件功能齐全，具备场强预测、模型校正、覆盖分析、网络优化等功能，适用于地域辽阔、电磁环境复杂、路测不便的地区。软件能够基于电波传播模型和电子地图数据，仿真计算无线电台的场强分布情况，通过不同配色图例表示不同场强值；支持中波广播、调频广播、短波广播、电视的场强计算，如图1所示。根据广播电视发射台的技术参数、地形和地理位置，选择合适的传播模型，模拟实际接收端在设定区域内接收到的场强。

图1 软件常用功能

2 电波传播模型

生成场强图时，根据不同频率选择不同电波计算模型，调频、电视、中波、短波等不同类型电波计算模型是不同的，如图2 所示。

图2 主要电波传播方式

2.1 自由空间模型

自由空间传播模型是根据国际电联ITU-R P.525 建议书所提供方法设计的，适用于两点之间存在视通传播路径的电波传播损耗计算。为了拓展其适用场景范围，可以与独立的传播效应，如大气吸收衰减、降雨吸收衰减、障碍物遮挡衍射等模型结合使用，提高不同场景预测精度，适用频率范围：9kHz～300GHz。

其中f 为电波频率、d 为发送天线与接收天线距离。

2.2 Cost231-Hata 模型

COST231-Hata 传播模型是基于Okumura-Hata 模型得到的，只是COST231-Hata 传播模型的频率覆盖范围从1500MHz扩展到2000MHz。同样，COST 231-Hata 模型也是以Okumura-Hata 模型测试结果作为根据，通过对更高频段的Okumura 传播曲线进行复盘，可以得到计算公式：

其中，f 为电波频率、hb 为发送天线高度、hm为接收天线高度、d 为发送天线与接收天线距离、Cm 为城市中心校正因子（大城市为3dB、中小城市为0dB）。

适用场景：

频段：150MHz～2000MHz；

发射天线有效高度：30m～200m；

接收天线高度：1m～10m；

距离：1km～20km。

2.3 ITU R P.368 模型

用大地作为介质传播的地波是中波频段广播主要传播方式，所以地面平坦与否影响电磁波反射、绕射，土壤的电磁特性影响介电常数、电导率， 地质环境影响地波传播。ITU-R P.368 模型是在融合多种传播理论基础上得到的，适用于频率为10kHz 至30MHz 间，传播距离在1～300km 间的地波传播标准。

2.4 ITU R P.1147 模型

ITU-R P.1147 模型为国际无线电联盟建议，为了在中低频段规划广播服务而提供的无线电传输损耗计算说明书，其使用频率为150Hz～1700kHz，适用测量距离范围： 50km～12000km。相关人员可以通过该模型确定：

（1）对于工作在同一或相邻频率信道的站点，可以根据建议书确定避免远距离电离层传播干扰所需要的最小地理距离。

（2）可以用来预测该频谱对应站点之间的干扰水平，以保持对这部分频谱的高效有序利用。

（3）该模型预测了对于由一副或多副垂直天线辐射的给定功率夜间天波场强值，并通过日间与夜间的差值曲线图说明日间信号传播损耗。

2.5 Epstein-Peterson 衍射模型

Epstein-Peterson 衍射模型为双刃峰绕射提供了计算方法，在Epstein-Peterson 算法中，A、B、K1 和B、C、K2 可以分别构成单刃峰。其中A 是发送天线与山峰1 的距离、B 是山峰1 与山峰2 的距离、C 是山峰2 与接收天线的距离、K1 为山峰1 的高度、K2 为山峰2 的高度，利用公式求出A、B、K1 之间的绕射损耗L1，再求出B、C、K2 之间的绕射损耗L2，在得到绕射损耗L1 和L2 之后，需要添加修正因子Lc，其计算公式如下：

2.6 Deygout 衍射模型

Deygout 衍射模型计算绕射损耗过程：

（1）分别计算所有障碍物单独存在时的绕射损耗，把引起最大损耗的障碍物定义为主障碍物。

（2）在主障碍物前端设置虚拟发射机，计算主障碍物与虚拟发射机之间其他障碍物产生的绕射损耗，并将引起最大损耗物定义为次主障碍物。同样，在次主障碍物尖端放置虚拟发射机，计算次主障碍物与接收机之间其他障碍物引起的绕射损耗，并一直重复该过程。

（3）把所有考虑到的障碍物绕射损耗累加起来。

3 场强计算过程

计算场强图前首先要加载地理信息数据。地理信息是影响仿真计算的重要指标，其体现所计算区域内的各位置的高度信息、地形地貌（如森林、沙漠、海洋等对不同地貌附加不同的衰减因子）、不同位置电导率（当信号通过地波传播时，则会受到电导率影响）、用于仿真计算结果呈现的行政图。

以传输发射中心610 台场强计算为例，610 台是中波广播发射台，计算时应该选用LF/MF中波广播模式，之后选择添加台站，填写台站与该发射节目相应信息，如经纬度、海拔、天线高度、频率、功率、天线增益、附加损耗、馈线长度、频率偏移、门限值、带宽、天线极化方向等信息，如图3 所示。

图3 软件台站信息录入

台站与发射节目相应信息录入之后点击保存，进行仿真计算，传播模式中波时选用ITU R P.368 模型，模型参数根据计算区域实际情况填写，文章以呼和浩特地区（图4） 为例。

图4 软件模型选择

计算完成后，在计算结果中加载场强图，得到相应频率的场强图。调频和电视计算过程与中波计算过程一致，如图5所示。

图5 610 台549KHz 频率100KM 半径范围内场强

结束语

随着城市扩建，发射台离城市中心距离越来越近，不便于广播电视场强测量。针对上述情况，技术人员可以通过广播电视规划软件与场强实测相结合方式更加准确便捷地获取区域内场强实际情况，减少工作量，同时提高效率，形成技术互补，台站技术人员能更好地监测播出质量，防止劣播发生。