黃玉龍，澤旺尼扎

（西藏自治區(qū)廣播電視局察雅中波轉(zhuǎn)播臺，西藏 昌都 854300）

0 引 言

憑借獨(dú)特的傳播特性，中波廣播能夠提供穩(wěn)定、可靠的廣播服務(wù)。此外，中波廣播還可以在緊急情況下提供重要的信息傳遞通道。因此，在新的傳播媒介和技術(shù)手段不斷涌現(xiàn)的今天，中波廣播仍發(fā)揮著一定的作用。為了更好地實(shí)現(xiàn)中波廣播信號的有效覆蓋，需要科學(xué)測算信號輻射場強(qiáng)分布以及與電磁環(huán)境的相互影響，從而更精確地設(shè)置中波廣播發(fā)射頻率、發(fā)射功率以及發(fā)射塔臺的位置等[1]。結(jié)合實(shí)測覆蓋區(qū)的場強(qiáng)信息，本文提出了一種基于場強(qiáng)理論計(jì)算模型的測算方法，通過不斷更新場強(qiáng)衰弱因子，以減少電磁環(huán)境對計(jì)算模型的影響，更加科學(xué)準(zhǔn)確地測算信號輻射場強(qiáng)分布，并分析與電磁環(huán)境之間的影響。

1 中波廣播發(fā)射塔臺概述

1.1 中波廣播的現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，中波廣播主要的生存困境是頻率資源不足以支撐信號覆蓋的實(shí)際要求。國際電信聯(lián)盟（International Telecommunication Union，ITU）規(guī)定中波廣播的頻率范圍是526.5～1 606.5 kHz[2]，共包含120個(gè)頻道（頻道間帶寬10 kHz），平均每100部電臺共用1個(gè)頻道。

1.2 中波廣播發(fā)射塔臺

1.2.1 發(fā)射天線

中波廣播發(fā)射塔臺使用最廣泛的發(fā)射天線是單塔天線。考慮到部分電磁環(huán)境特殊、地理?xiàng)l件差異性大的區(qū)域，雙塔天線也是經(jīng)常使用的一種類型，其弱定向輻射能力能夠適應(yīng)各類復(fù)雜環(huán)境，通用性更強(qiáng)。雙塔天線通常在間隔一定的距離內(nèi)安裝2座高度相同的鐵塔（即發(fā)射塔A1和反射塔A2）。

1.2.2 技術(shù)參數(shù)

影響中波廣播發(fā)射塔臺雙塔輻射場強(qiáng)的主要技術(shù)參數(shù)包括天線選址、傳播衰減以及天線增益。

（1）天線選址。正確的天線位置安排應(yīng)該使天線受到感應(yīng)場的影響降到最低，努力使天線的頻率分配與天線的位置保持在標(biāo)準(zhǔn)的范圍區(qū)間內(nèi)[3]。

（2）傳播衰減。通常，發(fā)射頻率越高，由集膚效應(yīng)產(chǎn)生的電流越強(qiáng)，地網(wǎng)的敷設(shè)深度越深。中波段頻率的有效深度約為30 cm。

（3）天線增益。天線增益即信號獲取的天線工作效率。在發(fā)射功率一定的前提下，天線增益越大，信號輻射距離越遠(yuǎn)，能夠達(dá)到的輻射場強(qiáng)越大。

2 中波廣播發(fā)射塔臺雙塔電磁輻射場強(qiáng)測算

依據(jù)《輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則 核技術(shù)利用建設(shè)項(xiàng)目 環(huán)境影響評價(jià)文件的內(nèi)容和格式》（HJ 10.1—2016）和《輸變電及廣電通信類環(huán)境影響評價(jià)》等規(guī)定，通過測算信號輻射場強(qiáng)的有效分布，進(jìn)一步分析對電磁環(huán)境的影響，從而解析中波廣播發(fā)射塔臺對電磁環(huán)境影響的規(guī)律。

2.1 基于場強(qiáng)理論的計(jì)算模型

2.1.1 信號模型

參照HJ 10.1—2016標(biāo)準(zhǔn)的定義，中波廣播發(fā)射塔臺雙塔天線信號模型[4]為

式中：E為電磁輻射場強(qiáng)（單位V·m-1），L為覆蓋區(qū)內(nèi)測試點(diǎn)與雙塔天線的距離（單位m），P為中波發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率（單位W），G為發(fā)射天線增益（單位dB），F(xiàn)(?)為雙塔天線的弱定向性函數(shù)，H為雙塔天線高度因子。

考慮到雙塔天線建設(shè)的一致性很難得到滿足，導(dǎo)致兩個(gè)發(fā)射天線的增益大小不同，此外，發(fā)射機(jī)工作時(shí)也存在一定的損耗，可以將該損耗計(jì)算在天線增益中，因此，可對信號模型進(jìn)行二次修正，即：

式中：G[F(?)]2為天線增益，Φ為發(fā)射機(jī)工作損耗（一般條件下令Φ=2 dB）。因此，可將式（2）代入式（1），則有：

值得注意的是，當(dāng)中波廣播發(fā)射塔臺輻射2組或以上中波頻率的信號時(shí)，則需要根據(jù)電磁輻射場強(qiáng)公式對復(fù)合場強(qiáng)進(jìn)行計(jì)算，即：

式中：E'為復(fù)合場強(qiáng)，En(n=1,2,…,N)為不同中波頻率對應(yīng)的輻射場強(qiáng)。

2.1.2 參數(shù)設(shè)置

2.1.2.1 天線選址

中波廣播發(fā)射塔臺雙塔的天線預(yù)置情況如圖1所示。為了便于對比分析，這里共設(shè)置2組發(fā)射塔（發(fā)射塔A、發(fā)射塔B，兩者相距直線距離270 m），各配備1套主/備發(fā)射機(jī)（發(fā)射塔A1、反射塔A2與發(fā)射塔B1、反射塔B2）。發(fā)射塔與反射塔相互間隔50 m，且發(fā)射塔A、發(fā)射塔B各架設(shè)1副雙頻天線，初始發(fā)射方向均為0°。

圖1 中波廣播發(fā)射塔臺雙塔天線選址與配置示意圖

2.1.2.2 發(fā)射功率

中波廣播發(fā)射塔臺雙塔共4個(gè)發(fā)射機(jī)，且均采用發(fā)射功率P=10 kW。

2.1.2.3 中波頻率、天線增益以及損耗

這里主要涉及發(fā)射塔A1、反射塔A2與發(fā)射塔B1、反射塔B2，4組塔架和2副雙頻天線。中波頻率、天線增益以及損耗等參數(shù)如表1所示。

表1 本文配置的中波廣播發(fā)射塔臺雙塔技術(shù)參數(shù)

2.2 輻射場強(qiáng)對電磁環(huán)境的影響

發(fā)射塔與反射塔組成1套發(fā)射系統(tǒng)。這里以2套發(fā)射系統(tǒng)的中心建立笛卡爾坐標(biāo)系，分別計(jì)算中波廣播發(fā)射塔臺雙塔產(chǎn)生的復(fù)合場強(qiáng)對電磁環(huán)境的影響[5]。以發(fā)射塔A1與反射塔A2間連線的中心為坐標(biāo)原點(diǎn)（0，0），以東西向建立橫坐標(biāo)（X軸），以南北向建立縱坐標(biāo)（Y軸），初始方向?yàn)?°，坐標(biāo)軸的最小量度為20 m。如圖2所示，發(fā)射塔B1與反射塔B2間連線的中心為坐標(biāo)（268，-90）。此時(shí)，通過計(jì)算式（3）可以得到某發(fā)射臺輻射的中波頻率所對應(yīng)的場強(qiáng)。進(jìn)一步計(jì)算式（4），可以得到該場強(qiáng)對電磁環(huán)境的影響。

圖2 基于信號模型的發(fā)射系統(tǒng)場強(qiáng)測算示意圖

2.3 電磁輻射計(jì)算結(jié)果

依據(jù)信號模型和測算方法，可以測算2組發(fā)射系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁輻射場強(qiáng)環(huán)境，如表2、表3所示。

表2 發(fā)射系統(tǒng)A遠(yuǎn)場區(qū)輻射場強(qiáng)值測算結(jié)果（單位：V·m-1）

表3 發(fā)射系統(tǒng)B遠(yuǎn)場區(qū)輻射場強(qiáng)值測算結(jié)果（單位：V·m-1）

表2、表3測算結(jié)果給出了隨著發(fā)射角度（0°～360°）、輻射距離（90～360 m）的變化，覆蓋區(qū)內(nèi)輻射場強(qiáng)值的變化規(guī)律?？梢钥闯?，在固定發(fā)射角度時(shí)，隨著距離的增大，輻射場強(qiáng)值逐漸減小，且只有在初始角度0°，且距離小于或等于90 m，此時(shí)輻射場強(qiáng)值大于40 V·m-1，會(huì)對周邊電磁環(huán)境產(chǎn)生影響，如圖3所示。黑色區(qū)域內(nèi)，輻射場強(qiáng)超出了電磁輻射評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的閾值，應(yīng)將該區(qū)域設(shè)定為管控區(qū)，并豎立警示牌，以便中波廣播發(fā)射塔臺開展相關(guān)的運(yùn)行與管理工作。

圖3 中波廣播發(fā)射塔臺工作時(shí)的輻射管控區(qū)

3 結(jié) 語

本文利用場強(qiáng)理論計(jì)算模型對中波廣播發(fā)射塔臺雙塔輻射場強(qiáng)進(jìn)行科學(xué)測算，得到不同發(fā)射技術(shù)參數(shù)對場強(qiáng)的影響因子，并依據(jù)電磁輻射評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步分析覆蓋區(qū)內(nèi)場強(qiáng)對周邊電磁環(huán)境的影響，從而合理設(shè)置輻射管控區(qū)。該研究能夠?yàn)橹胁◤V播臺站建設(shè)和系統(tǒng)運(yùn)行管理提供參考依據(jù)，進(jìn)而更好地開展中波廣播臺的防輻射工作。