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中波广播传播覆盖半径计算的探讨

(2018-09-05 01:41:11)
分类: 无线电技术

 

一、地波传播的基本特征

当电波沿地面传播时,它在地面要产生感应电流。由于大地不是理想导电体,是半导电媒质,对电波能量的吸收产生了电场纵向分量,所以感应电流在地面流动要消耗能量,这个能量是电磁波供给的。这样,电波在传播过程中,就有一部分能量被大地所吸收。地球表面的电气参数对电波传播有着重要的影响,电导率和介电系数是影响电波传播的特性因素。

二、地波覆盖半径的计算

广播覆盖半径理论计算方法较多,在实际工作中,我们通常采用国际无线电咨询委员会(CCIR)推荐的一组曲线,称为布雷默计算曲线即地波传播曲线来进行地波覆盖半径的计算。此方法得出的结果更接近实际值。地球表面地波传播公式为:

式中:E--我国海南、南海诸岛以外,农村地区标称可用场强71dB(μv/m

E1--按传播路径的电参数及工作频率选取相应的传播曲线查得在制定距离时的电场强度值。

P--发射机功率kw

D--为天线方向性系数,我们取1.5

因地波传播曲线有多组电导率和介电系数,通过分别查询,得出结论当ε=4,σ=10-2时,得到的结果与我国中部平原地区实际较为接近,本文计算结果采用此组电导率和介电系数。

分别取功率1KW3KW10KW25KW50KW,在中波频率即地波传播曲线图中500MHZ-1.5GHZ范围内进行计算,得出下表:

表一:地波传播曲线ε=4,σ=10-2时,中波频率在各功率下的理论覆盖半径

  频率       

 功率

500KHZ

700KHZ

1MHZ

1.5MHZ

1kw

60

44

34

24

3kw

90

65

46

32

10kw

120

90

64

42

25kw

160

120

80

55

50kw

200

150

100

70

地波传播曲线中只有500KHZ700KHZ1MHZ1.5MHZ,其他频率只能根据曲线图标估算。在实际工作中我们需要计算覆盖半径的频率并非仅此4个,对于其他频率覆盖半径如果采用查询地波传播曲线的方法费时费力,而且为近似值;采用计算机进行模拟又较为繁琐。

三、地波覆盖半径的计算优化

通过观察地波传播曲线我们发现,中波频段发射功率在50KW以下时,传播半径基本在200KM范围内,曲线较为平稳,没有出现绕射损耗过大所导致的场强急剧衰减。对上表数据进行分析,相同功率下,频率与覆盖半径成反比且成线性关系。根据表中结果反推中波地波传播覆盖半径公式得到R=N*500/f,式中R为所求中波覆盖半径KMN为在当前功率下500KHZ时覆盖半径; 为广播频率KHZ。经与表格对比,反推公式计算结果与地波传播曲线查询结果基本吻合。因地波传播曲线查询结果为近似值,因中波覆盖半径为一合理预估,并非精确值,此公式存在一定的合理性。若计算603kHZ,在10KW功率下覆盖半径理论值,在表格中查得10KW功率时,500KHZ对应的N值为120,则R=120*500/603千米。

此方法适用于发射功率在50KW以下,传播距离在200KM以内覆盖范围的粗略计算,传播距离超过200KM后,由于绕射损耗增大,场强值会出现急剧衰减。对于不同地域,可通过此方法,通过实际测量值确定使用的电导率和介电系数曲线,只需在此地波传播曲线中查得500KHZ覆盖半径值N,利用R=N*500/f即可得出此地区任意中波频率覆盖半径。

覆盖半径计算方法较多,计算都较为复杂,此方法为在实际工作中所总结计算方法,能够快速的计算出中波广播地波传播覆盖半径。我单位在新建中波台站覆盖范围估算,与场强实测时对此方法进行了实践,取得了良好效果。

 

 

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