基于ITU-R P.1546的場強(qiáng)計(jì)算方法

（河南省新聞出版廣電局104臺(tái)，河南鄭州 450003）

基于ITU-R P.1546的場強(qiáng)計(jì)算方法

劉向陽 李廣強(qiáng)

（河南省新聞出版廣電局104臺(tái)，河南鄭州 450003）

ITU-R P.1546在廣播電視無線覆蓋場強(qiáng)預(yù)測中的應(yīng)用日漸廣泛，基于此，從工作實(shí)際出發(fā)，以某個(gè)臺(tái)站為實(shí)例，詳細(xì)敘述計(jì)算場強(qiáng)預(yù)測值的方法，以供有關(guān)技術(shù)人員在工作中借鑒參考。

ITU-R P.1546；場強(qiáng)；計(jì)算方法

ITU-R P.1546是國際電聯(lián)推薦的頻率范圍從30MHz至3 000MHz點(diǎn)對(duì)面無線電傳播的唯一預(yù)測模型，適用于有效發(fā)射天線高度3 000m以下，距離1～1 000km的陸地、海洋或陸?；旌系膫鞑ヂ窂剑?］。其以表格及圖表的形式提供頻率為100、600、2 000MHz，有效輻射功率為1kW的場強(qiáng)值，余者可通過內(nèi)插/外推公式進(jìn)行計(jì)算。

本文以河南省某臺(tái)站為例，應(yīng)用ITU-R P.1546-4建議書，介紹計(jì)算場強(qiáng)預(yù)測值的一種方法。有關(guān)ITU-R P.1546中關(guān)鍵參數(shù)的理解，請(qǐng)參閱《解讀ITU-R P.1546建議書》一文。

已知參數(shù)如表1所示，求解50%位置、50%時(shí)間概率下90°方向上（以正北方向?yàn)?°）距離發(fā)射點(diǎn)42km處某點(diǎn)的場強(qiáng)預(yù)測值。

表1 臺(tái)站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表

1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

1.1 發(fā)射天線h1的標(biāo)定

1.1.1 heff的定義。heff定義為從發(fā)射天線到接收天線的方向上3～15km距離間，超出地面平均水平的天線高度，如圖1所示。對(duì)于陸地路徑，接收點(diǎn)距離發(fā)射天線d≥15km時(shí)有h1=heff。

圖1heff應(yīng)用示意圖

1.1.2 h1的標(biāo)定。首先要從測繪部門或有關(guān)網(wǎng)站獲取臺(tái)站附近的海拔數(shù)據(jù)，計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)90°方向上3～15km距離間的平均海拔havg（見表2）。

表2 海拔數(shù)據(jù)表

因此，有：h1=heff=海拔高度+天線掛高-havg=352+80-143.94=288.06m。

如果h1等于給定的8個(gè)標(biāo)稱有效高度（10、20、37.5、75、150、300、600m和1 200m）之一，則可通過查找曲線或表格，直接得到所需要的場強(qiáng)值。反之，可通過式（1）計(jì)算：

式（1）中，當(dāng)h1＞1 200m時(shí)，hinf=600m；否則，hinf取h1之下最接近的標(biāo)稱有效高度。當(dāng)h1＞1 200m時(shí)，hsup= 1 200m；否則，hsup取h1之上最接近的標(biāo)稱有效高度。Einf為在所需距離上hinf的場強(qiáng)值；Esup為在所需距離上hsup的場強(qiáng)值。

因h1=288.06m，則有：hinf=150m；hsup=300m。

1.2 頻率f的標(biāo)定

ITU-R P.1546提供標(biāo)稱頻率值為100、600、2 000MHz的場強(qiáng)值，所需頻率的場強(qiáng)值可在標(biāo)稱場強(qiáng)值間通過式（2）求得：

式（2）中，f為需做出場強(qiáng)預(yù)測的頻率，finf為低端標(biāo)稱頻率（f＜600MHz時(shí)為100MHz，否則為600MHz）；fsup為高端標(biāo)稱頻率（f＜600MHz時(shí)為600MHz，否則為2 000MHz）；Einf為finf的場強(qiáng)值；Esup為fsup的場強(qiáng)值。

發(fā)射頻道為CH20，f=527.25MHz，則有：finf=100MHz；fsup=600MHz。

1.3 距離d的標(biāo)定

ITU-R P.1546建議書中提供了多達(dá)24幅的圖來描述場強(qiáng)與1～1 000km距離范圍間的曲線關(guān)系，如果可從這些曲線圖上直接讀出場強(qiáng)，則不需要進(jìn)行距離d的內(nèi)插，為得到更高的精度以及便于計(jì)算機(jī)運(yùn)算，也可從ITU第三研究組（Study Group 3）提供的表格（http://www.itu.int/ ITU-R/index.asp?category=study-groups&rlink=rsg3-soft?ware-ionospheric&lang=zh）中得到場強(qiáng)值，如距離d不在表格給定的值內(nèi)，則可通過對(duì)d的線性內(nèi)插求得場強(qiáng)值E，如式（3）所示：

式（3）中，d為需做出場強(qiáng)預(yù)測的距離；dinf為表格內(nèi)小于d的最接近的距離；dsup為表格內(nèi)大于d的最接近的距離；Einf為dinf處的場強(qiáng)值；Esup為dsup處的場強(qiáng)值。

因d=42km，則有：dinf=40km；dsup=45km。其中，P.1546提供的200km以內(nèi)距離d數(shù)值見表3。

表3 P.1546提供的200km以內(nèi)距離d數(shù)值表（km）

2 計(jì)算方法

ITU-R P.1546建議書中定義有詳盡的計(jì)算步驟，采用遞歸循環(huán)的計(jì)算方法，特別適用于計(jì)算機(jī)計(jì)算。本文簡化了計(jì)算步驟，未考慮時(shí)間百分比、地點(diǎn)百分比、接收天線高度、凈空角等因素的影響修正，僅適用于手工方式粗略計(jì)算。

2.1 低端標(biāo)稱頻率finf時(shí)的計(jì)算

①當(dāng)finf=100MHz，hinf=150m時(shí)，距離d的內(nèi)插計(jì)算。查表4（該表由Study Group 3提供的表格化數(shù)據(jù)簡化而來）可知：dinf=40km處，有Einf=47.902；dsup=45km處，有Esup= 45.199。將其代入式（3）有：

②當(dāng)finf=100MHz，hsup=300m時(shí)，距離d的內(nèi)插計(jì)算。查表4可知：dinf=40km處，有Einf=55.251；dsup=45km處，有Esup=52.533。將其代入式（3）有：

③當(dāng)finf=100MHz時(shí)，h1的內(nèi)插計(jì)算。將E（hsup）、E（hinf）帶入式（1）有：

表4 ITU-R P.1546提供的表格化場強(qiáng)數(shù)據(jù)表1Frequency：100MHzTime：50Path：Land

2.2 高端標(biāo)稱頻率fsup時(shí)的計(jì)算

①當(dāng)fsup=600MHz，hinf=150m時(shí)，距離d的內(nèi)插計(jì)算。查表5（該表由Study Group 3提供的表格化數(shù)據(jù)簡化而來）可知：dinf=40km處，有Einf=44.194；dsup=45km處，有Esup= 40.906。將其代入式（3）有：

②當(dāng)fsup=600MHz，hsup=300m時(shí)，距離d的內(nèi)插計(jì)算。查表5可知：dinf=40km處，有Einf=52.395Einf=44.194；dsup= 45km處，有Esup=48.992。將其代入式（3）有：

③當(dāng)fsup=600MHz時(shí)，h1的內(nèi)插計(jì)算。將E（hsup）、E（hinf）代入式（1）有：

表5 ITU-R P.1546提供的表格化場強(qiáng)數(shù)據(jù)表2Frequency：600MHzTime：50Path：Land

2.3 發(fā)射頻率為f時(shí)場強(qiáng)預(yù)測值的計(jì)算

前面對(duì)fsup、finf分別進(jìn)行了距離d、有效天線高度h1的內(nèi)插計(jì)算，將求得的E（finf）=53.694，E（fsup）=50.515代入式（2）有：

引入天線增益、饋線損耗的影響，即：

由以上計(jì)算可知，P=1kW，f=527.25MHz，h1=288.06m，天線增益為8.5dB，饋線損耗為1.2dB時(shí)，50%位置、50%時(shí)間概率下90°方向上距離發(fā)射點(diǎn)42km處某點(diǎn)的場強(qiáng)預(yù)測值為58.044dB（μV/m）。

若P=10kW時(shí)，同等條件下有：E=58.044+10log10= 68.044dB（μV/m）。

2.4 場強(qiáng)覆蓋圖的預(yù)測

沿用上述計(jì)算方法，分別計(jì)算出0°～359°（如以5°為間隔）方向上距離發(fā)射點(diǎn)等距點(diǎn)的場強(qiáng)預(yù)測值，就可以繪制出該臺(tái)站的場強(qiáng)預(yù)測覆蓋圖，如圖2所示。

圖2 場強(qiáng)預(yù)測覆蓋示意圖

3 結(jié)論

從上述分析可知，針對(duì)ITU-R P.1546建議書的手工計(jì)算是比較繁瑣的，并且精度也不高，不適于大數(shù)據(jù)量的計(jì)算。盡管ITU-R P.1546中提供了適用于計(jì)算機(jī)的計(jì)算方法，并給出了計(jì)算步驟和可量化的表格化數(shù)據(jù)，但由于計(jì)算參數(shù)很多，轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)建模時(shí)工作也并不簡單。因此，以ITU-R P.1546建議書為預(yù)測模型的應(yīng)用軟件屈指可數(shù)，而且價(jià)格昂貴。

［1］崔衛(wèi)兵，劉向陽，李京.解讀ITU-R P.1546建議書［J］.廣播與電視技術(shù)，2012（4）：98-100.

Field Strength Calculation Method Based on ITU-R P.1546

Liu Xiangyang Li Guangqiang
（Henan Press and Publication Bureau 104，Zhengzhou Henan 450003）

ITU-R P.1546 is widely used in radio and TV wireless field strength prediction,based on this,from the practical work,taking a station as an example,the method of how to calculate the value of the field strength predic?tion was described,to provide a reference for the relevant technical personnel in the work.

ITU-R P.1546；field strength；calculation method

TN011

：A

：1003-5168（2017）01-0042-03

2016-12-10

劉向陽（1972-），男，本科，高級(jí)工程師，研究方向：廣播電視無線覆蓋。