中短波广播信号场强测量及空中管理

2016-07-18 10:01:08来源: mwrf
中短波广播的发射、接收的原理,一般人都明白,可是广播发射机所发射的空中信号在某一处信号有多大,此处的收音机是否能收到,这就涉及到该点的场强及场强测量问题,一般人是不关心的,但对于广播电台来说,他必须知道自己台的覆盖范围、收听效果,必须进行场强测量。再则广电管理部门,无线电管理委员会,他必须监测本辖区广播信号,哪些是本辖区的台,是否有非法的台,这就要通过场强测量来搜索。本文将从场强测量角度对此课题作探讨。

一、 中短波广播信号特征

中短波广播是指频率为500KHz~30MHz范围内的音频调幅(AM)广播,至于调频广播不是本文研讨范围。

调幅广播是将音频信号调制到载波频率上,通过发射机的天线辐射到空中,在电台的覆盖范围,我们都可以用收音机收到广播的声音。

调幅波的传播,调制信号的特征(如调制度、失真等)不是本文讨论的范围,我们研究的是广播电台辐射的调幅信号在各个空间的电场强度,那么我们关心如下几个问题。

1、 频率范围
在我国调幅广播只采用中波和短波频段,不使用长波频段,其频率范围如下:

中波:526~1606KHz
短波:2.3~26MHz

2、 频率间隔
我国家标准为9KHz,这主要考虑到收音机中频为465 KHz,带宽一般在4.5~6KHz左右

3、 灵敏度
一般收音机灵敏度为3mV/m,中级型为1mV/m,高级收音机为0.1mV/m

二、 场强测量

场强是指单位长度的天线在空中某点处感应电信号的大小,其单位是微伏/米(μV/m),而不是电压或电平单位V、μV或dBμV、dBm。

场强测试如图1所示,天线在空中某点处与被测信号极化方向相同时,取得最大感应信号,通过电缆传到电平表输入端口,根据电平表读出之电平值就是可测得场强值E,如式1所示。

E=Er+K+Lf (dBμV/m) --------(1)
其中: E——场强值;
Er——电平表输入端口电平值;
K——天线系数(dB)
Lf —— 连接电缆损耗值 (dB)

图1.中短波场强仪示意图

对其中短波场强测量,有以下几个问题值得探讨。

1、 频率调谐及选择性

要测试中波广播的场强,首先是频率范围在0.5~26MHz是不言而喻的问题,值得讨论的是它应该将只有9KHz间隔的每一个广播信号测出来,也就是说场强仪的选择特性应6KHz左右,如图2所示.在有些仪器虽然它的选择性可以达到9KHz(即对仪器来说中频带宽为6KHz),可是仪器的读数分辨率较大,也难以读出来,因此要调谐读数分辨率(或称调谐步进)小于1KHz。还有,在此频率段也可以有其他信号被搜索出来,故还需解调出音频信号,听到声音,这样便可辩明是调幅广播,并判断我辖区内有那些调幅广播,是否有非法广播信号。

图2 中波广播场强示意图

2、 天线

对于天线来说,它首先应满足中波的频率范围0.5~26MHz,并能给出天线系数K的测量天线。中波天线不少,但能给出天线系数的不多,最好天线系数是一个常数,不用查曲线。如果连接电缆线长度在1~3m长,则衰减值可忽略不计。那么场强则为电平表读数加上天线系数的一个固定值,如30900A天线系数为20dB, 则场强值为电平读数加20dB。无需复杂计算,非常方便。

表1、中短波测量天线

型号 频率范围 天线系数K 内置衰减器 阻抗 特性
30900 150KHz~30MHz 20dB±1dB 20dB 50Ω 方向性、环形,内置补偿放大器
30800 10KHz~30MHz 0dB 10、20、30dB 50Ω 无方向性、鞭状,内置补偿放大器

适合上述要求的天线如表1中两种,它们各有特点。30800鞭状天线天线系数为0dB,则测量时读出电平表值即为场强值,无需任何计算,只将单位由电平表的μV变成μV/m, 测量场强很方便,但这种天线没有方向性,这样要寻找电台方位有困难。30900A环形天线有方向性,但每次需将电平表读数加20dB才是场强值,我们可以当这20dB是天线的衰减值 。它们用同样电平表组成场强仪时,鞭状天线灵敏度要高20dB。如IC-R75在测量AM信号时灵敏度为5.6μV,那么用30800则可将空中5.6μV/m的场强搜索出来。而对于场强5.6μV的空中信号用30900A天线则感应到IC-R75上的信号测量0.56μV,显然无法测量,要使它能测量的最小信号应是5.6μV加20dB,即为56μV。由此可见,用同样电平表,由30800天线组成的场强仪比30900A组成场强仪灵敏度高20dB(既10倍),但 前者无方向性,后者有方向性。

3、 灵敏度

中短波收音机灵敏度一般是3mV/m,最好的是0.1mV/m,即最好的灵敏度为100μV/m或40dBμV/m。为保证搜索中短波信号,场强仪的灵敏度应优于35 dBμV/m,约56μV/m。

三、 中短波广播的空中管理

对于广播电台来说,它关心的是自己的台在规定的是覆盖范围内,各处的场强有多大,它要求能测出自己信号场强即可,则不需要求场强仪有方向性。而对于空中信号管理部门,它必须测量在自己辖区内,中短波频段有些什么信号, 一旦搜索到非法信号就要准确地测定方向,找出发射地点,这就必须要求场强仪具有方向性,即选用具有方向性的环形天线。

四、 中短波广播场强仪的要求

综合上述,对中短波广播场强仪要求如下:

1、 频率范围:500KHz~26MHz
2、 调谐步进:1KHz,或1KHz的分数(如:0.1,0.2,0.3……)
3、 选择性:6 KHz左右(6dB带宽)
4、 灵敏度:<35 dBμV/m
5、 监听:在测量中能监听到调幅广播声音
6、 方向性:采用定向天线

五、 中短波广播场强仪

中短波广播相对于突飞猛进,瞬息万变的其它电子行业来说已成为“冷门”,因此专门为它的测试仪器来说越来越少。再则,测量仪器本身就是多品种少数量的行业,为了它本身的发展,测量仪器也尽量追求大批量多功能、多用途,扩大使用范围,降低成本,开拓市场。因此我们要从众多有关场强方面的仪器中选择最适合中短波场强测量及空中管理的仪器,不但要有好的性能,而且还有便宜价格,这是一个值得探讨的问题。

我们认为选用IC-R75、IC-R8500测试接收机配置合适天线组成中短波广播场强仪是最佳选择。它们的主要指标见表1,

表2.中短波测试接收机(电平表)

型号

频率范围

调谐步进

选择性

灵敏度

AF
监听

调制方式

IC-R75

0.03~60MHz

1、10、100Hz

1、5、6.25、9、

10、20、25、100KHz

6KHz/6dB

20KHz/50dB

5.6μV(0.1-1.8MHz)

1.6μV(1.8-30 MHz)

CW、SSB、AM、
S-AM、FM、RTTY

IC-R8500

0.1~2000MHz

10、50、100Hz

1、2.5、5、9、10、12.5、20、25、

100 KHz

5.5KHz/6dB

6.3μV(0.1-0.5MHz)

13μV(0.5-1.8 MHz)

2.5μV(2-2000 MHz)

 有

 CW、SSB、AM、AM-N、AM-W、FM、WFM

表2只列出它们与中短波调幅广播有关技术指标,它还可以测量载波(CW)、单边带(SSB)、调频(FM)信号。对于调频广播来说,IC-R75虽然能测FM,但频率上有60MHz ,不能满足87-109 MHz 的要求,这时可选用IC-R8500最适合,或参阅电视信号场强测量及空中管理一文所推荐的仪器,详见浩格网站。

综合上述,我们认为中短波广播场强仪的最佳组合如下:

1、 基本型: IC-R75+30900A

有方向性、灵敏度56μV/m,(35dBμV/m) 价格便宜。

2、 高灵敏度型:IC-R75+30800A

无方向性、灵敏度5.6μV/m,(15dBμV/m) 价格略高

3、AM/FM基本型:IC-R8500+ 30900+900E(40-220 MHz天线)

有方向性、灵敏度63μV/m,(36dBμV/m) 价格高

4、AM/FM高灵敏度型:IC-R8500+ 30800+900E

无方向性、灵敏度6.3μV/m,(15dBμV/m)

5、定性测量型:采用AH-7000天线配IC-R75或IC-R8500。

关于调频广播场强,可按上述方案选用IC-R8500加上900E天线,也可用电视信号场强仪测量。请参阅本公司网站中技术测试中论文“电视信号场强测量及空中管理”,有关900E天线文中也有介绍,本文不 再重述。

关键字:中短波  广播信号  场强测量  空中管理

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/article_2016071816217.html
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