摘要：隨著無(wú)線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，廣播信號(hào)作為信息傳遞的一種重要手段，其傳播特性和優(yōu)化策略受到了廣泛關(guān)注。中波廣播信號(hào)由于其獨(dú)特的傳播方式和較長(zhǎng)的波長(zhǎng)，在覆蓋廣闊地區(qū)、穿透障礙物方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。該文旨在深入分析中波廣播信號(hào)的傳播特性，探索其在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中潛力，并對(duì)現(xiàn)有傳播模型的優(yōu)化和信號(hào)處理技術(shù)的改進(jìn)提出一系列創(chuàng)新的優(yōu)化策略，以期提高中波廣播的通信質(zhì)量和效率。

關(guān)鍵詞：中波廣播信號(hào)；傳播特性；通信工程

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.10.057

中圖分類(lèi)號(hào)：TN 934.81 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編碼：1672-7274（2024）10-0-03

The Propagation Characteristics of Medium Wave Broadcasting Signals and Their Applications in Communication

Abstract： With the rapid development of wireless communication technology， broadcast signals， as an important means of information transmission， have received widespread attention for their propagation characteristics and optimization strategies. Due to its unique propagation method and longer wavelength， medium wave broadcasting signals have significant advantages in covering vast areas and penetrating obstacles. This study aims to analyze the propagation characteristics of medium wave broadcasting signals in depth and explore their potential in modern communication systems. By optimizing existing propagation models and improving signal processing techniques， a series of innovative optimization strategies are proposed to enhance the communication quality and efficiency of medium wave broadcasting.

Keywords： medium wave broadcasting signal; propagation characteristics; communication engineering

1 中波廣播在現(xiàn)代通信中的應(yīng)用前景與

挑戰(zhàn)

中波廣播信號(hào)因其獨(dú)特的傳播特性在現(xiàn)代通信中具有重要前景和面臨的挑戰(zhàn)。中波信號(hào)在地面波傳播和電離層反射兩種模式下傳輸，能夠覆蓋廣泛的地理區(qū)域，特別是在夜間，大氣不受太陽(yáng)照射，電離層導(dǎo)電性能大大減弱，中波可以傳送到數(shù)百到上千千米的地方。這一特性使中波廣播成為覆蓋大范圍區(qū)域的重要手段，尤其在地廣人稀的地區(qū)和緊5SMA7oeGKtOhoslBKt4CwVuBF+4idXLbhvzFt5J/Fu8=急情況下具有顯著優(yōu)勢(shì)。然而，現(xiàn)代通信技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)中波廣播提出了新的要求和挑戰(zhàn)，數(shù)字通信和互聯(lián)網(wǎng)的普及帶來(lái)了信息傳輸速度和容量的革命性提升，中波廣播在信息容量和傳輸速度上顯得相對(duì)滯后。數(shù)字廣播技術(shù)的發(fā)展雖然在一定程度上提升了中波廣播的質(zhì)量，但在與高速寬帶和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中仍存在顯著差距。中波廣播頻譜資源的有限性也制約了其發(fā)展。中波頻段在全球范圍內(nèi)頻率有限，頻率資源緊張且容易受到電磁干擾，特別是在都市環(huán)境中，電力線、工業(yè)設(shè)備和電子產(chǎn)品的電磁輻射對(duì)中波信號(hào)造成了嚴(yán)重干擾。為了應(yīng)對(duì)這些干擾問(wèn)題，需要采用先進(jìn)的抗干擾技術(shù)和優(yōu)化頻譜策略，這在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都提出了較高的要求。中波廣播的設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本較高，與調(diào)頻廣播和數(shù)字通信相比，中波廣播發(fā)射設(shè)備功率大、能耗高，維護(hù)和運(yùn)營(yíng)成本相對(duì)較高。這對(duì)資源有限的廣播機(jī)構(gòu)和通信運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，是一個(gè)不小的負(fù)擔(dān)[1]。

2 中波廣播信號(hào)的傳播特性分析

2.1 信號(hào)傳播的物理機(jī)制

2.1.1 信號(hào)衰減因素分析

中波廣播信號(hào)在傳播過(guò)程中因受到多種因素的影響出現(xiàn)衰減現(xiàn)象，導(dǎo)致信號(hào)衰減的因素主要包括地面波衰減、天空波衰減、電離層影響和環(huán)境干擾等，這些因素在不同條件下的作用強(qiáng)度各異，綜合影響中波信號(hào)的傳輸效果。地面波衰減是中波信號(hào)傳播中的一個(gè)主要衰減因素。中波信號(hào)以地面波的形式沿地球表面?zhèn)鞑?，地面的?dǎo)電性對(duì)信號(hào)的傳播有顯著影響。土壤的導(dǎo)電性、濕度和地形等因素都會(huì)影響地面波的衰減程度。良好的導(dǎo)電性地面如海水可以減少信號(hào)衰減，而干燥的沙地和巖石則會(huì)增加信號(hào)的衰減。地形起伏也會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的衰減和反射，尤其在山地和丘陵地區(qū)，地面波傳播受到的影響更為顯著。天空波衰減是中波信號(hào)在電離層反射傳播過(guò)程中遇到的另一個(gè)重要衰減因素。電離層的狀態(tài)受太陽(yáng)活動(dòng)影響顯著，白天和夜晚、季節(jié)變化以及太陽(yáng)風(fēng)暴等都會(huì)引起電離層電子密度的變化，影響信號(hào)的反射和衰減。白天電離層的D層電子密度高，對(duì)中波信號(hào)的吸收作用強(qiáng)，使得地面波傳輸受限，信號(hào)衰減較大。夜晚D層消失，E層和F層反射效果增強(qiáng)，中波信號(hào)可以傳播更遠(yuǎn)的距離，但電離層的不穩(wěn)定性和多路徑效應(yīng)會(huì)引起信號(hào)衰減和相位變化。環(huán)境干擾也是導(dǎo)致中波信號(hào)衰減的重要因素。電磁干擾來(lái)源廣泛，涵蓋自然現(xiàn)象如雷電和人為因素如工業(yè)設(shè)備、電力線和電子設(shè)備的輻射等。這些干擾會(huì)產(chǎn)生電磁噪聲，削弱中波信號(hào)的強(qiáng)度，特別是在城市和工業(yè)區(qū)，電磁干擾對(duì)中波信號(hào)的影響尤為顯著[2]。

2.1.2 多徑效應(yīng)及其對(duì)信號(hào)傳播的影響

中波廣播信號(hào)的傳播受到多徑效應(yīng)的顯著影響，這種現(xiàn)象發(fā)生在信號(hào)從發(fā)射源到接收點(diǎn)的過(guò)程中，經(jīng)由多條路徑傳播，由于反射、折射或散射引起路徑的多樣性，這些路徑涵蓋直接路徑、地面反射路徑，以及其他由建筑物或自然地形反射的間接路徑，這種路徑的多樣性導(dǎo)致接收點(diǎn)的信號(hào)存在相位差，產(chǎn)生信號(hào)強(qiáng)度的波動(dòng)，這種波動(dòng)可導(dǎo)致信號(hào)質(zhì)量不穩(wěn)定，影響通信可靠性。尤其是在城市環(huán)境中，高樓大廈和其他大型構(gòu)筑物可以顯著改變信號(hào)的傳播路徑，增加信號(hào)的衰減和相位錯(cuò)誤。在設(shè)計(jì)中波廣播系統(tǒng)時(shí)，綜合考量這些多徑效應(yīng)對(duì)于優(yōu)化信號(hào)覆蓋區(qū)域和提高信號(hào)接收穩(wěn)定性至關(guān)重要。有效的策略包括使用多天線接收技術(shù)來(lái)分辨和整合不同路徑上的信號(hào)，或者開(kāi)發(fā)先進(jìn)的信號(hào)處理算法來(lái)補(bǔ)償由多徑效應(yīng)引起的干擾，提高系統(tǒng)的整體性能和通信的可靠性。

2.2 環(huán)境因素對(duì)中波信號(hào)傳播的影響

2.2.1 天氣條件的影響

天氣條件對(duì)中波廣播信號(hào)的傳播具有深遠(yuǎn)的影響，尤其是溫度、濕度和大氣壓力的變化，這些因素通過(guò)改變大氣的電離特性和電導(dǎo)率，間接影響信號(hào)的傳播效率。例如，低壓系統(tǒng)常帶來(lái)的濕潤(rùn)氣候增加了大氣的導(dǎo)電性，這種增加的導(dǎo)電性能夠吸收和衰減通過(guò)其傳播的電磁波。溫度的升高會(huì)導(dǎo)致大氣中的自由電子活動(dòng)增加，這也會(huì)引起信號(hào)的衰減。閃電等極端天氣現(xiàn)象產(chǎn)生的電磁脈沖會(huì)干擾中波信號(hào)，造成通信的不穩(wěn)定。理解這些天氣條件對(duì)中波信號(hào)的具體影響有助于預(yù)測(cè)在特定天氣下的通信表現(xiàn)，并對(duì)廣播系統(tǒng)進(jìn)行必要的調(diào)整，如增加發(fā)射功率或調(diào)整信號(hào)頻率，以保持通信質(zhì)量。有效的監(jiān)控和預(yù)測(cè)天氣變化，結(jié)合動(dòng)態(tài)調(diào)整的通信策略，可以顯著提高中波廣播系統(tǒng)在多變天氣條件下的穩(wěn)定性和效率。

2.2.2 地理環(huán)境的影響

地理環(huán)境涵蓋地形和地表覆蓋類(lèi)型，對(duì)中波信號(hào)的傳播同樣具有重要的影響。山脈、高地及城市建筑物等障礙物可以阻擋或反射中波信號(hào)，造成信號(hào)強(qiáng)度的不均勻分布。例如，山谷和其他低洼地形因?yàn)樾盘?hào)的陰影效應(yīng)而接收到較弱的信號(hào)。在平坦的開(kāi)闊地區(qū)，中波信號(hào)能夠較遠(yuǎn)距離地傳播，覆蓋更廣的區(qū)域。地表的電導(dǎo)率—如城市地區(qū)的人造材料與鄉(xiāng)村地區(qū)的自然土壤—對(duì)信號(hào)的吸收和反射有顯著不同，影響信號(hào)的衰減和質(zhì)量，通過(guò)詳細(xì)地研究地理環(huán)境如何影響中波信號(hào)的傳播，可以更好地制訂信號(hào)覆蓋策略，例如，通過(guò)選擇最適合的發(fā)射站位置和配置適當(dāng)?shù)陌l(fā)射參數(shù)來(lái)優(yōu)化信號(hào)覆蓋，使用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)來(lái)模擬信號(hào)在不同地理環(huán)境下的傳播情況，可以預(yù)測(cè)和解決的覆蓋死角問(wèn)題，確保廣播服務(wù)的連續(xù)性和可靠性。

3 中波廣播信號(hào)的傳播特性及其在通

信中的優(yōu)化應(yīng)用策略

3.1 信號(hào)處理技術(shù)優(yōu)化

3.1.1 高效的調(diào)制解調(diào)技術(shù)

采用高效的調(diào)制解調(diào)技術(shù)是優(yōu)化中波廣播信號(hào)傳播特性的重要策略，能夠顯著提升信號(hào)的傳輸質(zhì)量和抗干擾能力。調(diào)制是將信息信號(hào)加載到載波信號(hào)上的過(guò)程，而解調(diào)則是從接收到的信號(hào)中提取原始信息的過(guò)程。在中波廣播中，常用的調(diào)制技術(shù)有幅度調(diào)制（A_{QiPrzhkOrDvrhXYhB6ZmPRXTMMrkunlGJjC4DV/0Y5Y=}M）和頻率調(diào)制（FM）。隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字調(diào)制技術(shù)如相移鍵控（PSK）、頻移鍵控（FSK）和正交幅度調(diào)制（QAM）逐漸被引入，以提高信號(hào)傳輸效率和質(zhì)量。幅度調(diào)制（AM）是最傳統(tǒng)的中波廣播調(diào)制技術(shù)，具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，但其抗干擾能力較差，容易受到噪聲和信道衰落的影響。為改善這一問(wèn)題，可以采用包絡(luò)檢波和同步檢波技術(shù)，通過(guò)對(duì)接收信號(hào)的包絡(luò)進(jìn)行檢測(cè)或同步提取，提高解調(diào)精度和信噪比。雙邊帶調(diào)制（DSB）和單邊帶調(diào)制（SSB）技術(shù)也能有效提高頻譜利用率和抗干擾能力。頻率調(diào)制在中波廣播中相對(duì)應(yīng)用較少，但其抗干擾能力較強(qiáng)，能夠有效抑制幅度噪聲，提高信號(hào)的清晰度和穩(wěn)定性。數(shù)字調(diào)制技術(shù)的引入是近年來(lái)中波廣播信號(hào)優(yōu)化的重要方向。相移鍵控（PSK）通過(guò)改變載波的相位來(lái)傳輸信息，具有較高的頻譜效率和抗干擾能力，尤其適用于復(fù)雜信道環(huán)境下的中波廣播。頻移鍵控（FSK）通過(guò)改變載波的頻率來(lái)傳輸信息，同樣具有良好的抗干擾性能和傳輸穩(wěn)定性。正交幅度調(diào)制（QAM）結(jié)合了幅度調(diào)制和相位調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)在同一載波上同時(shí)進(jìn)行幅度和相位調(diào)制，提高了頻譜利用率和數(shù)據(jù)傳輸速率。QAM技術(shù)可以顯著提升中波廣播的傳輸效率，特別是在需要高帶寬和高質(zhì)量傳輸?shù)膱?chǎng)景下，能夠提供更清晰的音質(zhì)和更豐富的信息內(nèi)容。正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)在中波廣播信號(hào)優(yōu)化中具有重要意義。OFDM技術(shù)通過(guò)將數(shù)據(jù)流分成多個(gè)子載波進(jìn)行并行傳輸，每個(gè)子載波使用不同的頻率，提高了頻譜利用率和抗干擾能力。OFDM技術(shù)特別適用于多徑傳播和頻率選擇性衰落的環(huán)境，能夠顯著減少信號(hào)的衰落和失真，提升傳輸質(zhì)量。在接收端，高效的解調(diào)技術(shù)同樣至關(guān)重要。采用自適應(yīng)均衡和噪聲抑制技術(shù)，可以有效減少信道干擾和噪聲影響，提高信號(hào)的解調(diào)精度。自適應(yīng)均衡技術(shù)通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)整接收信號(hào)的均衡參數(shù)，補(bǔ)償信道中的頻率選擇性衰落和多徑效應(yīng)，確保信號(hào)的穩(wěn)定傳輸和高質(zhì)量解調(diào)。

3.1.2 噪聲抑制與信號(hào)增強(qiáng)策略

噪聲抑制與信號(hào)增強(qiáng)在提高中波廣播信號(hào)接收質(zhì)量中扮演著至關(guān)重要的角色。中波信號(hào)在長(zhǎng)距離傳輸過(guò)程中不可避免地會(huì)受到各種噪聲的干擾，如大氣噪聲、工業(yè)干擾及其他電磁干擾。為了抑制這些噪聲，可以采用多種信號(hào)處理策略，例如，波形優(yōu)化、濾波技術(shù)和空間分集技術(shù)。波形優(yōu)化通過(guò)調(diào)整信號(hào)的傳輸波形來(lái)減少噪聲帶來(lái)的影響，而濾波技術(shù)則通過(guò)設(shè)置特定的頻率范圍來(lái)屏蔽外部噪聲，只允許目標(biāo)信號(hào)的頻率通過(guò)，可有效降低噪聲水平?？臻g分集技術(shù)則通過(guò)使用多個(gè)天線接收同一信號(hào)，每個(gè)天線在不同的位置可以接收到由于路徑差異造成強(qiáng)度不同的信號(hào)，系統(tǒng)通過(guò)算法合成這些信號(hào)，以達(dá)到增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度的目的。動(dòng)態(tài)噪聲識(shí)別和消除算法能夠在信號(hào)接收時(shí)實(shí)時(shí)識(shí)別噪聲成分并進(jìn)行抑制，這對(duì)于保持中波廣播信號(hào)的清晰度和可靠性是非常有效的。應(yīng)用這些策略不僅可以顯著提升信號(hào)質(zhì)量，還能增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)惡劣傳輸條件的適應(yīng)能力，確保中波廣播服務(wù)的連續(xù)性和效率。

3.2 傳播模型的改進(jìn)與優(yōu)化

3.2.1 數(shù)字化傳播模型的開(kāi)發(fā)

隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的模擬傳播模型已不能滿足現(xiàn)代通信技術(shù)的要求，開(kāi)發(fā)適用于中波廣播的數(shù)字化傳播模型成為提高傳播效率和精確度的關(guān)鍵。數(shù)字化傳播模型通過(guò)模擬電磁波在復(fù)雜環(huán)境中的傳播過(guò)程，可以準(zhǔn)確計(jì)算信號(hào)在不同條件下的衰減、反射、折射和散射等現(xiàn)象，這種模型使用數(shù)學(xué)和物理算法來(lái)模擬和預(yù)測(cè)信號(hào)傳播的實(shí)際表現(xiàn)，涵蓋多路徑效應(yīng)、大氣層變化、地形影響等因素，憑借這種模型，可以在信號(hào)發(fā)射前預(yù)測(cè)信號(hào)的覆蓋范圍，優(yōu)化發(fā)射參數(shù)，比如發(fā)射功率和天線的指向性。

3.2.2 基于機(jī)器學(xué)習(xí)的傳播預(yù)測(cè)模型

利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來(lái)開(kāi)發(fā)中波廣播信號(hào)的傳播預(yù)測(cè)模型，是當(dāng)前中波信號(hào)傳播研究中的一個(gè)創(chuàng)新方向。機(jī)器學(xué)習(xí)模型能夠從大量歷史傳播數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)并識(shí)別信號(hào)傳播的模式和規(guī)律，預(yù)測(cè)未來(lái)的傳播情況，這種模型的開(kāi)發(fā)首先需要收集廣泛的傳播數(shù)據(jù)，涵蓋信號(hào)強(qiáng)度、頻率、傳播距離、環(huán)境條件等，然后通過(guò)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理消除噪聲和異常值。在實(shí)際應(yīng)用中，這種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的預(yù)測(cè)模型可以實(shí)時(shí)調(diào)整傳播策略，動(dòng)態(tài)優(yōu)化廣播信號(hào)的覆蓋范圍和質(zhì)量，借助模型，可以顯著提高中波廣播系統(tǒng)的響應(yīng)速度和適應(yīng)性，優(yōu)化信號(hào)管理和調(diào)度決策，提升整體的通信效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

歷史上，中波廣播主要用于民用廣播和緊急通信服務(wù)。由于其能夠覆蓋廣闊的區(qū)域，中波廣播成為了傳播新聞、音樂(lè)、文化內(nèi)容以及在災(zāi)難發(fā)生時(shí)發(fā)布緊急通知的重要手段。在很多偏遠(yuǎn)或基礎(chǔ)設(shè)施不發(fā)達(dá)的地區(qū)，中波廣播至今仍是最可靠的信息來(lái)源之一。中波的特性使其在海上通信、軍事通信等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。隨著技術(shù)的進(jìn)步和用戶需求的提高，傳統(tǒng)的中波廣播面臨著諸多挑戰(zhàn)。中波信號(hào)容易受到自然環(huán)境和人為干擾的影響，如大氣噪聲、工業(yè)干擾等，這些因素會(huì)降低信號(hào)傳輸質(zhì)量和可靠性。現(xiàn)代通信業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群蛶捰懈叩囊?，而中波廣播的傳輸帶寬相對(duì)較窄，難以滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。研究和開(kāi)發(fā)新的優(yōu)化策略，改進(jìn)中波廣播的傳輸效率和質(zhì)量，已成為該領(lǐng)域的重要方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 王利輝．中波廣播發(fā)射天線的原理與維護(hù)研究[J]．通訊世界，2024，31（3）：154-156．

[2] 張雷．中波廣播發(fā)射機(jī)的原理及應(yīng)用[J]．電視技術(shù)，2024，48（3）：110-113．