中波广播发射塔台双塔辐射场强测算与影响分析

黄玉龙，泽旺尼扎

（西藏自治区广播电视局察雅中波转播台，西藏 昌都 854300）

0 引 言

凭借独特的传播特性，中波广播能够提供稳定、可靠的广播服务。此外，中波广播还可以在紧急情况下提供重要的信息传递通道。因此，在新的传播媒介和技术手段不断涌现的今天，中波广播仍发挥着一定的作用。为了更好地实现中波广播信号的有效覆盖，需要科学测算信号辐射场强分布以及与电磁环境的相互影响，从而更精确地设置中波广播发射频率、发射功率以及发射塔台的位置等[1]。结合实测覆盖区的场强信息，本文提出了一种基于场强理论计算模型的测算方法，通过不断更新场强衰弱因子，以减少电磁环境对计算模型的影响，更加科学准确地测算信号辐射场强分布，并分析与电磁环境之间的影响。

1 中波广播发射塔台概述

1.1 中波广播的现状

现阶段，中波广播主要的生存困境是频率资源不足以支撑信号覆盖的实际要求。国际电信联盟（International Telecommunication Union，ITU）规定中波广播的频率范围是526.5～1 606.5 kHz[2]，共包含120个频道（频道间带宽10 kHz），平均每100部电台共用1个频道。

1.2 中波广播发射塔台

1.2.1 发射天线

中波广播发射塔台使用最广泛的发射天线是单塔天线。考虑到部分电磁环境特殊、地理条件差异性大的区域，双塔天线也是经常使用的一种类型，其弱定向辐射能力能够适应各类复杂环境，通用性更强。双塔天线通常在间隔一定的距离内安装2座高度相同的铁塔（即发射塔A1和反射塔A2）。

1.2.2 技术参数

影响中波广播发射塔台双塔辐射场强的主要技术参数包括天线选址、传播衰减以及天线增益。

（1）天线选址。正确的天线位置安排应该使天线受到感应场的影响降到最低，努力使天线的频率分配与天线的位置保持在标准的范围区间内[3]。

（2）传播衰减。通常，发射频率越高，由集肤效应产生的电流越强，地网的敷设深度越深。中波段频率的有效深度约为30 cm。

（3）天线增益。天线增益即信号获取的天线工作效率。在发射功率一定的前提下，天线增益越大，信号辐射距离越远，能够达到的辐射场强越大。

2 中波广播发射塔台双塔电磁辐射场强测算

依据《辐射环境保护管理导则 核技术利用建设项目 环境影响评价文件的内容和格式》（HJ 10.1—2016）和《输变电及广电通信类环境影响评价》等规定，通过测算信号辐射场强的有效分布，进一步分析对电磁环境的影响，从而解析中波广播发射塔台对电磁环境影响的规律。

2.1 基于场强理论的计算模型

2.1.1 信号模型

参照HJ 10.1—2016标准的定义，中波广播发射塔台双塔天线信号模型[4]为

式中：E为电磁辐射场强（单位V·m-1），L为覆盖区内测试点与双塔天线的距离（单位m），P为中波发射机的发射功率（单位W），G为发射天线增益（单位dB），F(ϕ)为双塔天线的弱定向性函数，H为双塔天线高度因子。

考虑到双塔天线建设的一致性很难得到满足，导致两个发射天线的增益大小不同，此外，发射机工作时也存在一定的损耗，可以将该损耗计算在天线增益中，因此，可对信号模型进行二次修正，即：

式中：G[F(ϕ)]2为天线增益，Φ为发射机工作损耗（一般条件下令Φ=2 dB）。因此，可将式（2）代入式（1），则有：

值得注意的是，当中波广播发射塔台辐射2组或以上中波频率的信号时，则需要根据电磁辐射场强公式对复合场强进行计算，即：

式中：E'为复合场强，En(n=1,2,…,N)为不同中波频率对应的辐射场强。

2.1.2 参数设置

2.1.2.1 天线选址

中波广播发射塔台双塔的天线预置情况如图1所示。为了便于对比分析，这里共设置2组发射塔（发射塔A、发射塔B，两者相距直线距离270 m），各配备1套主/备发射机（发射塔A1、反射塔A2与发射塔B1、反射塔B2）。发射塔与反射塔相互间隔50 m，且发射塔A、发射塔B各架设1副双频天线，初始发射方向均为0°。

图1 中波广播发射塔台双塔天线选址与配置示意图

2.1.2.2 发射功率

中波广播发射塔台双塔共4个发射机，且均采用发射功率P=10 kW。

2.1.2.3 中波频率、天线增益以及损耗

这里主要涉及发射塔A1、反射塔A2与发射塔B1、反射塔B2，4组塔架和2副双频天线。中波频率、天线增益以及损耗等参数如表1所示。

表1 本文配置的中波广播发射塔台双塔技术参数

2.2 辐射场强对电磁环境的影响

发射塔与反射塔组成1套发射系统。这里以2套发射系统的中心建立笛卡尔坐标系，分别计算中波广播发射塔台双塔产生的复合场强对电磁环境的影响[5]。以发射塔A1与反射塔A2间连线的中心为坐标原点（0，0），以东西向建立横坐标（X轴），以南北向建立纵坐标（Y轴），初始方向为0°，坐标轴的最小量度为20 m。如图2所示，发射塔B1与反射塔B2间连线的中心为坐标（268，-90）。此时，通过计算式（3）可以得到某发射台辐射的中波频率所对应的场强。进一步计算式（4），可以得到该场强对电磁环境的影响。

图2 基于信号模型的发射系统场强测算示意图

2.3 电磁辐射计算结果

依据信号模型和测算方法，可以测算2组发射系统产生的电磁辐射场强环境，如表2、表3所示。

表2 发射系统A远场区辐射场强值测算结果（单位：V·m-1）

表3 发射系统B远场区辐射场强值测算结果（单位：V·m-1）

表2、表3测算结果给出了随着发射角度（0°～360°）、辐射距离（90～360 m）的变化，覆盖区内辐射场强值的变化规律。可以看出，在固定发射角度时，随着距离的增大，辐射场强值逐渐减小，且只有在初始角度0°，且距离小于或等于90 m，此时辐射场强值大于40 V·m-1，会对周边电磁环境产生影响，如图3所示。黑色区域内，辐射场强超出了电磁辐射评价标准的阈值，应将该区域设定为管控区，并竖立警示牌，以便中波广播发射塔台开展相关的运行与管理工作。

图3 中波广播发射塔台工作时的辐射管控区

3 结 语

本文利用场强理论计算模型对中波广播发射塔台双塔辐射场强进行科学测算，得到不同发射技术参数对场强的影响因子，并依据电磁辐射评价标准进一步分析覆盖区内场强对周边电磁环境的影响，从而合理设置辐射管控区。该研究能够为中波广播台站建设和系统运行管理提供参考依据，进而更好地开展中波广播台的防辐射工作。