基于FM—MC4的調頻廣播場強覆蓋測量

【摘要】 調頻廣播技術自誕生以來，在深刻影響著人們日常生活的同時也改變著信息的傳播方式。本文在簡單介紹調頻廣播概念、場強測量原理的基礎上，深入了解調頻廣播的傳播方式、傳播特性及場強測量方法。結合場強測量在廣播電視監測、監管中所發揮的重要性和基礎性作用，利用FM-MC4調頻場強測量儀對某一地區的調頻廣播進行了實地測量，著重討論了調頻廣播移動場強測量的方法、需要考慮的問題以及注意事項，為科學、準確的進行調頻廣播場強測量及調頻廣播覆蓋提供了一定參考。

【關鍵詞】調頻廣播 場強測量 FM-MC4

引言

調頻廣播自20世紀40年代年誕生之日起，以其優秀的音質和超強的抗干擾性能而成為城市廣播覆蓋的主要手段，并受到了廣大廣播聽眾的青睞，與此同時調頻廣播技術不斷改進，伴隨著立體聲調頻廣播制式的出現，世界各國競相開辦立體聲調頻廣播，因此調頻廣播迅速成為現代高保真的聲音廣播和立體聲廣播的主要傳播方式。

我國立體聲調頻廣播技術始于20世紀70年代末，隨后全國各省市相繼開辦調頻廣播節目，并把立體聲調頻廣播作為國內廣播覆蓋的主要手段之一，與此同時對于調頻廣播的監測監管工作也逐步展開。場強測量作為調頻廣播眾多測量技術手段中最基本的一項，同時也是最重要的測量手段，調頻廣播場強測量在摸清發射臺的實際覆蓋范圍、改善播出效果、 查明非法電臺等方面起著至關重要的作用。

一.調頻廣播及場強測量

1.調頻廣播原理

無線電廣播是依靠空間的高頻電磁波來傳播節目的。高頻電磁波并不含有任何信息，只起了“運載工具”的作用，因此又稱它為高頻載波。生活中所稱的甘肅人民廣播電臺的頻率為684KHz，實質為載波的頻率。而要傳送的廣播節目的頻率要比載波的頻率低得多，稱為音頻信號或低頻信號。音頻信號是傳不遠的，必須設法把它與高頻載波疊加起來，才能達到遠傳的目的。這種疊加的過程，就是調制。

如圖l，當控制的是高頻振蕩的幅度時，高頻振蕩的幅度隨著音頻信號的大小變化而變化，這種調制方式稱為調幅。已調波的包絡中包含著調制信息，已調波的頻率及相位則與載波相同。如果被控制的是高頻振蕩的頻率，或者講使高頻振蕩的頻率隨著音頻信號的大小變化而變化，這種調制方式稱為調頻。調頻波則是一種等幅波，已調波的瞬時頻率是隨調制信號的振幅成正比例變化的，瞬時頻率的變化速度則正比于調制信號的頻率，信息寄寓在已調波頻率的瞬時變化之中，已調波的振幅則保持不變。

2.調頻廣播的優缺點

（1）調頻廣播的節目聽起來要比調幅廣播高音豐富、清晰、逼真。特別是在聆聽立體聲高保真音樂節目時調頻廣播是最佳的傳播手段。

（2）調頻廣播抗干擾能力強，傳播信號穩定。

（3）由于調頻廣播所占的頻帶較寬，因此不能作遠距離廣播用。我國使用的調頻廣播頻率范圍為87 -108MHz。

（4）調頻收音機要比調幅收音機復雜，因此成本要比調幅收音機高。

（5）調頻廣播存在多徑失真的現象。

3.場強測量

場強是指由發射機天線所發出的電磁波，在空間中某一點電場強度的矢量，通常用電場強度分量來表示。電磁波是個平面波，它的磁場與電場分量互相垂直，且能量相等。場強的單位為dB（μV/m）。場強測量目的主要有以下幾個方面：

（1）收地點的信號場強的測量。

（2）測量發射機的實際覆蓋區。

（3）有效發射功率的測量。

（4）研究電波傳播現象與測量人為噪聲、大氣噪聲。

按照測量地點與測量時間長短的不同，場強測量大致可分為以下三類：

（1）在監測臺內對欲收信號場強進行短時間的測量。

（2）在監測臺對欲收信號場強進行長時間或長期的測量。

（3）用監測車或用攜帶式場強儀，在測量覆蓋區作短時間的測量。

本文中主要討論的就是采用移動監測車攜帶FMM C4場強測量儀在覆蓋區進行測量的方法。

二.FM-MC4調頻場強測量儀

FMM C4是法國Audemat研制的移動式射頻場強儀和調制分析儀，它主要由測量天線與測試接收機組成，頻段范圍為87-108MHz，可進行調頻廣播場強覆蓋及多項技術指標的測量，具有調頻廣播音頻和調制分析、移動磁場強度測量、本地FM波段掃描、調頻立體聲解調等功能。如圖2和3為FM-MC4前面板和后面板。

FM-MC4便攜式設計使得它可以很容易安裝在車內完成移動場強測量，嵌入式GPS接收器可在行駛過程中自動分析精確測量所處的地理位置，同時自動選擇最佳的接收頻率，其測量數據直接保存在電腦上，由功能強大的AUDEMAT軟件對測量結果進行專業分析，使用不同顏色區分不同大小的場強值。

1.FM-MC4的優點

（1） FM-MC4可以同時測量分析99個調頻頻率。

（2） FM-MC4的測量結果有文字、曲線、地理和制圖4種顯示方式。

（3） FM-MC4在測量過程中能自動選擇最佳接收頻率。

（4） FM-MC4所測音頻接收質量能在彩色地圖上清晰地顯示出來。

（5） FMMC4同步錄音測量方便后期的數據分析和理解。

2.FMMC4設備連接與配置

FM-MC4在移動場強測量中設備的連接方法如圖4所示，FM-MC4的連接方法簡單，需要一臺筆記本電腦、調頻天線、GPS天線以及能提供+12V直流電的移動監測車等。FM-MC4通過RS232串口線與安裝了AUDEMAT監測軟件的電腦進行連接，AUDEMAT監測軟件可以獲取FM-MC4的測量數據，同時控制設備，監控FM-MC4的工作狀態。

這里需要注意的是在電腦上安裝AUDEMAT監測軟件需要嚴格按照安裝步驟進行，保證USB串口等驅動安裝正常。安裝完成后打開AUDEMAT，在進行移動場強測量之前，為了獲得精準的測量結果，我們需要對設備進行校準，點擊“Field strength”中的“Acquisition”，點“Settings”對設備的基本參數（General Setting）、天線參數（Antenna calibration）以及接收參數（Receivercalibration）進行校準。最后點“Tools”選擇“checkGPS”進行校驗GPS，確保GPS信號接收正常。

在這里我們對AUDEMAT監測軟件所測頻率的設置、文件保存、結果調用、測量分析等功能就不一一敘述。

三.基于FM-MC4的調頻廣播場強覆蓋測量

我們使用FMM C4對甘肅省定西市岷縣調頻場強覆蓋情況進行了測量。在場強覆蓋測量前，需要制定詳細的收測計劃，包括收測地點、收測路線、收測方案的確定及對所測地區地形地貌、當地調頻播出情況的了解等。

1.覆蓋收測技術依據

在發射臺周圍，服務場強大于或等于可用場強的區域，為發射臺覆蓋區。依據我國調頻廣播網技術標準，最低可用場強如表1所示：

表1中城市與農村最低可用場強的接收天線為4米。根據以上國家標準，我們將場強46dBμV/m確定為覆蓋區邊緣，場強小于46dBμV/m的區域我們認為調頻廣播無法保證收聽。

2.場強覆蓋測量步驟與調查方法

（1）在確定覆蓋測量地區后，調查調頻播出基本信息，結合FM-MC4掃頻結果確定所測頻率。

（2）對路測場強儀進行校準并設定收測任務，調試設備至正常工作狀態。

（3）結合欲測地區地圖當地實際地形，按照覆蓋收測的要求，收測方向盡量向四周延伸；盡可能選擇地形開闊、無干擾或高大物體反射的地點，實際收測路線根據道路情況而定。

（4）制定路線開展路測，使用SONY-7600接收機監聽接收效果。觀察場強門限值是否低于46dB，以場強值46dB作為覆蓋區邊緣點。

（5）確定覆蓋區邊緣點后，在可能的情況下調整收測角度，減少因收測地點的偏移和附近反射波而產生的干擾，然后對各頻率進行主觀評分。

3.調頻廣播播出單位基本情況

在進行場強覆蓋測量之前我們對岷縣調頻廣播播出情況進行了詳細的了解，當地調頻廣播發射機構分別是：岷縣廣電局直屬發射臺（E104°2'13\"、N34°26'20\"、H236lm）；甘肅省廣電局東山轉播臺（E104°25'50\"、N34°24'40\"、H3144m）。岷縣廣電局直屬發射臺有2個在播頻率，甘肅省廣電局東山轉播臺有4個在播頻率。

4.場強覆蓋測量結果及分析

在對設備進行安裝測試完畢后，我們依照預先制定的測量方案、方法對岷縣兩座調頻發射臺的頻率進行了場強覆蓋測量，我們各選取一個頻率進行結果分析。

在AUDEMAT監測軟件中使用“Field strength”單元，選擇“reader”功能對測量文件進行讀取，結合地圖我們以地理位置圖的形式將結果反映出來。岷縣廣電局直屬發射臺：頻104.8MHz （300w）定西人民廣播電臺第一套節目，其覆蓋情況如圖5所示；甘肅省廣電局東山轉播臺：調頻100.IMHz （lkw）中央人民廣播電臺中國之聲，其覆蓋情況如圖6所示。方向的場強情況，同時清晰地看到在地圖上的移動軌跡，不同的場強等級以不同顏色表示。104.8MHz覆蓋區范圍為：向東最遠覆蓋至距離發射臺2.11Km、向南最遠覆蓋至7.68Km、向西最遠覆蓋至8.78Km、向北最遠覆蓋至4.O1Km。100.1MHz覆蓋區范圍為：向東最遠覆蓋至距離發射臺11.68Km、向南最遠覆蓋至17.20Km、向西最遠覆蓋至19.42Km、向北最遠覆蓋13.32Km。

我們根據調頻廣播的特性分析，東山轉播臺位于山頂比岷縣廣電局直屬發射臺高，同時100.1MHz的發射機功率也比104.8MHz的大，那么兩個頻率的測試結果應該會相差很大。從圖5和6很明顯地可以看出， 100.1MHz的覆蓋范圍要比104.8MHz的場強覆蓋范圍大很多，測試與理論分析結果完全相同。

圖7與圖8分別為104.8MHz（定西人民廣播電臺第一套節目）與100.1MHz （中國之聲）的疊加覆蓋顯示圖及級聯顯示圖。

測量完成后，我們還可以通過AUDEMAT軟件中GOLDNEAR單元對移動測量中的信號進行綜合質量分析，方便對所測頻率在某一區域的可聽度進行主觀評價。在軟件中當我們的光標移動到任何一個位置點時，單擊該點，該位置的所有測量信息都會顯示，包括經緯度、場強值、頻率等。

在測量過程中需要注意的是車輛要控制好速度，盡可能地保持勻速行駛，對于交通較為復雜或無法前進的情況，可以點擊軟件中的“Pause”暫停測量，待恢復后繼續。場強測量時間較長，需要為設備提供持久電源，有條件的配備車載電源。

四.總結

FMM C4與傳統測量設備相比較，數據準確性高，測試過程中運行穩定，操作簡單，測試結果便于保存分析，是調頻廣播移動場強測量諸多設備中最為便捷、準確、高效的儀器，也是可供優先選擇的設備之一。調頻廣播的覆蓋測量為了解當地調頻頻段頻譜占用情況、場強情況、接收效果等提供參考，為有關部門進行頻率的分配、頻段劃分、提高發射機有效利用率及改善播出效果提供了依據。隨著技術的不斷提升，現在在FMM C4的基礎上又開發了FMM cs，功能更加強大。

當前廣播電視監測監管已成為安全播出管理工作不可缺少的手段，在日常管理工作中，監測監管工作是對播出情況的有力監督，對播出情況的跟蹤、匯總、分析提供數據支持。在突發應急事件的處理中，監測數據是重要的輔助決策手段，為事件處置的及時性和準確性提供有力的支持，為實現科學有效的安全播出管理提供了重要保障。