Navigator100FM 場強(qiáng)測試儀在調(diào)頻廣播中的應(yīng)用實(shí)踐

韋繼德，楊昌明，曹小山

（貴州廣播電視臺(tái)，貴州 貴陽 550002）

1 廣播信號(hào)場強(qiáng)

對(duì)于廣播信號(hào)，在信號(hào)發(fā)射端，表示信號(hào)強(qiáng)弱的主要指標(biāo)是電平；而在信號(hào)接收端，常用場強(qiáng)表示信號(hào)的強(qiáng)弱。

由發(fā)射機(jī)輸出的已調(diào)制高頻交變電流，經(jīng)饋線送到發(fā)射天線。天線上的交變電流在天線周圍產(chǎn)生交變電場和磁場，交變電場和磁場在更遠(yuǎn)的地方產(chǎn)生交變電場。交變電場和交變磁場連續(xù)感應(yīng)，形成電磁輻射，以波的形式傳遞出去就是電磁波。收音機(jī)在電磁波覆蓋的范圍內(nèi)通過接收天線接收電磁波并解調(diào)出調(diào)制的信號(hào)，再將解調(diào)信號(hào)還原成聲音信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了廣播的無線覆蓋。電磁波在空間某處的電磁場強(qiáng)度稱為場強(qiáng)，它可以是電場分量或磁場分量的強(qiáng)度，常用電場分量來表示。

場強(qiáng)的基本單位是伏/米（V/m），遠(yuǎn)離發(fā)射臺(tái)的電磁波場強(qiáng)單位常用微伏/米（μV/m）表示。在工程上，場強(qiáng)值常以1 μV/m 為基準(zhǔn)的分貝（dB）數(shù)表示，記作dB（μV/m）［1］。

場強(qiáng)是衡量發(fā)射機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的重要指標(biāo)。廣播信號(hào)場強(qiáng)的測試，能夠反映出發(fā)射機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，有利于掌握發(fā)射臺(tái)發(fā)射頻率的播出質(zhì)量。發(fā)射臺(tái)固定持續(xù)的場強(qiáng)監(jiān)測，能使臺(tái)站值班技術(shù)員第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)異常并進(jìn)行處理，從而減少播出事故。

通過對(duì)發(fā)射頻率覆蓋區(qū)域的場強(qiáng)進(jìn)行收測和比對(duì)分析，運(yùn)維人員能掌握頻率覆蓋情況的第一手資料，為發(fā)射參數(shù)調(diào)整提供參考依據(jù)。比如調(diào)頻廣播同步網(wǎng)相干區(qū)分析和同步延時(shí)的調(diào)整，多個(gè)頻率的多工及天饋項(xiàng)目改造前后覆蓋效果分析以及發(fā)射頻率發(fā)射機(jī)更新改造后的覆蓋效果測試等，都可以用廣播信號(hào)場強(qiáng)實(shí)測數(shù)據(jù)加以分析［2］。

2 Navigator100FM 場強(qiáng)測試儀簡介

場強(qiáng)測試儀是用于測量場強(qiáng)的儀器。貴州廣播電視臺(tái)常用的場強(qiáng)測試儀器為法國AUDEMAT公司生產(chǎn)的Navigator100FM 場強(qiáng)測試儀。它是一款便攜式場強(qiáng)測試儀器，結(jié)構(gòu)小巧，配接相應(yīng)信號(hào)接收天線和GPS 天線，可實(shí)現(xiàn)快速場強(qiáng)測量。其測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，測試結(jié)果可轉(zhuǎn)換成場強(qiáng)地圖文件直觀顯示；能夠有效地監(jiān)視空間電磁波譜，并能適應(yīng)各種惡劣的工作環(huán)境［3］。Navigator100FM 場強(qiáng)測試儀實(shí)物如圖1 所示。

圖1 Navigator100FM 場強(qiáng)測試儀

Navigator100FM測試儀常用的測量模式有兩種。一種是場強(qiáng)移動(dòng)路測，以車載的方式搭配GPS定位，進(jìn)行移動(dòng)測量。測量數(shù)據(jù)與測量點(diǎn)坐標(biāo)實(shí)時(shí)保存至自帶的8 MB 容量存儲(chǔ)卡。測試完成后，將測試數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，可轉(zhuǎn)換成場強(qiáng)地圖文件，在地圖軟件中進(jìn)行覆蓋場強(qiáng)分析。另一種是定點(diǎn)測量場強(qiáng)，在固定位置測量當(dāng)?shù)卣{(diào)頻波段內(nèi)的信號(hào)，對(duì)特定頻點(diǎn)進(jìn)行調(diào)頻信號(hào)解調(diào)分析。

Navigator100FM 測試儀的操作簡單，機(jī)身只有菜單鍵“PROGRAM”鍵、確認(rèn)鍵“ENTER”鍵以及用于參數(shù)選擇的“CONTROL”滑動(dòng)滾輪3 個(gè)操作按鈕。測試儀主要功能菜單有頻率存儲(chǔ)菜單、設(shè)置菜單以及通用菜單3 個(gè)。無論在哪個(gè)菜單下，單擊“PROGRAM”鍵即可直接進(jìn)入頻率存儲(chǔ)菜單設(shè)置測量頻率，范圍為87.5～108 MHz，可存儲(chǔ)50 個(gè)頻率。通過單擊“PROGRAM”鍵，可以在頻率存儲(chǔ)菜單和通用菜單之間切換。通用菜單可進(jìn)行移動(dòng)路測參數(shù)設(shè)置、GPS 狀態(tài)查看以及存儲(chǔ)卡存儲(chǔ)容量查看及清除等操作。通過長按“PROGRAM”鍵進(jìn)入設(shè)置菜單，可進(jìn)行音量大小、亮度調(diào)節(jié)和搜臺(tái)模式等相關(guān)參數(shù)設(shè)置，以及進(jìn)行恢復(fù)出廠設(shè)置操作。一般只需將搜臺(tái)模式設(shè)置為按FM 信號(hào)搜索即可，其他參數(shù)為默認(rèn)設(shè)置［4］。

3 用Navigator100FM 場強(qiáng)測試儀測量場強(qiáng)的操作步驟

貴州廣播電視臺(tái)的7 套廣播節(jié)目在全省各地州市（縣）都實(shí)現(xiàn)了調(diào)頻信號(hào)落地覆蓋，臺(tái)站還建設(shè)有覆蓋全省的2 張高速公路調(diào)頻同步網(wǎng)綜合廣播和交通廣播。在項(xiàng)目建設(shè)和日常運(yùn)維中，運(yùn)維人員經(jīng)常進(jìn)行廣播信號(hào)場強(qiáng)測量。測量廣播信號(hào)場強(qiáng)時(shí)，一般使用Navigator100FM的場強(qiáng)移動(dòng)路測模式，主要步驟如下。

（1）將GPS 天線、調(diào)頻信號(hào)接收天線及電源線連接好。GPS 天線和調(diào)頻信號(hào)接收天線通過其自帶的磁鐵吸附在車輛頂部，電源線連接車輛點(diǎn)煙器或轉(zhuǎn)220 V 車載逆變器取電。連接方式如圖2 所示。

圖2 Navigator100FM 移動(dòng)路測線纜連接圖

（2）檢查存儲(chǔ)卡容量。在通用菜單里找到移動(dòng)路測參數(shù)設(shè)置菜單“CGN MES？”。在“CGN MES？”里的“CAPACITY”項(xiàng)檢查存儲(chǔ)卡的可用容量，查看是否滿足測試數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需求。如存儲(chǔ)卡的容量不足，需把存儲(chǔ)卡的現(xiàn)有數(shù)據(jù)導(dǎo)出到計(jì)算機(jī)備份后進(jìn)行格式化，以免因存儲(chǔ)容量不足導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)不能保存。格式化時(shí)，在“CGN MES？”里的“CGN ERASE”選項(xiàng)雙擊“ENTER”鍵進(jìn)行?？稍诿看螠y量數(shù)據(jù)導(dǎo)出備份好后格式化存儲(chǔ)卡，保證下一次測量有足夠的存儲(chǔ)容量，從而減少導(dǎo)出測試數(shù)據(jù)的時(shí)間。

（3）待測頻率設(shè)置。在頻率儲(chǔ)存菜單內(nèi)，用“CONTROL”滾輪選擇需修改的頻道，單擊“ENTER”鍵進(jìn)入，用“CONTROL”滾輪設(shè)置頻率。將待測頻率在對(duì)應(yīng)頻道設(shè)置好，其他頻道設(shè)置為“EMPTY”。

（4）移動(dòng)路測參數(shù)設(shè)置。在“CGN MES？”里的子菜單“MODE”進(jìn)行測量模式設(shè)置，有“FAST”和“SLOW”兩種模式?！癋AST”模式只進(jìn)行立體聲和RDS 的解調(diào)并測量場強(qiáng)值，測量好一個(gè)點(diǎn)所需時(shí)間為0.3～2 s；“SLOW”模式則在“FAST”模式的基礎(chǔ)上增加對(duì)調(diào)頻信號(hào)的RDS 及DARC 內(nèi)容的解調(diào)測試，測量好一個(gè)點(diǎn)所需時(shí)間約300 s。移動(dòng)路測時(shí)通常使用“FAST”模式。在“CGN MES？”里找到“SCAN”進(jìn)行頻率測量掃描模式設(shè)置，有4種掃描模式?！癘FF”為固定頻率的移動(dòng)測量，“FM”為按FM 自動(dòng)搜索測量頻率，“RDS”為按RDS 自動(dòng)搜索測量頻率，“PGM”為按設(shè)置好的頻率循環(huán)測量。移動(dòng)測量時(shí)通常使用“PGM”模式。

（5）檢查GPS 狀態(tài)。移動(dòng)路測開始前，需在通用菜單的“GPS?”子菜單里檢查GPS 狀態(tài)。只有GPS 鎖星3 顆以上，能夠正常更新時(shí)間和經(jīng)緯度地理坐標(biāo)信息后，才能開始測量。若GPS 未鎖定，測出的數(shù)據(jù)無地理位置信息，不能定位，不能形成場強(qiáng)軌跡。

（6）移動(dòng)路測開始。在“CGN MES？”里的“CGN START”項(xiàng)雙擊“ENTER”鍵開始測量，停止測量則單擊“ENTER”鍵。如果測試過程中意外斷電，設(shè)備將在下次上電后自動(dòng)重新建立一次測量，并直接開始。測量時(shí)，車輛行駛應(yīng)平穩(wěn)、均速，車速不宜過快。規(guī)劃好路測行車線路，盡量不重復(fù)地把需測量的地點(diǎn)或區(qū)域都測量好。測量過程中注意觀察數(shù)據(jù)變化，如數(shù)據(jù)突然大幅度減小，則可能是調(diào)頻信號(hào)接收天線接觸不良導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，此時(shí)需及時(shí)停車檢查，處理好后再繼續(xù)測量［5］。

（7）測量數(shù)據(jù)導(dǎo)出和場強(qiáng)地圖文件轉(zhuǎn)換。廣播信號(hào)場強(qiáng)測量好后，通過Navigator100 FM 的RS-232 串口與計(jì)算機(jī)的USB 端口連接，可以將存儲(chǔ)卡里的測量數(shù)據(jù)下載至計(jì)算機(jī)進(jìn)行保存和分析。在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行“FM Explorer”軟件，單擊軟件界面底部的“Campaign Download”選項(xiàng)將軟件切換到FM Navigator 連接界面，在計(jì)算機(jī)“設(shè)備管理器”的“端口（COM）”選項(xiàng)里查看Navigator100 FM 連接USB 端口的端口號(hào)，將FM Navigator 連接界面的“Options”菜單的“Serial Port（Local）”選項(xiàng)設(shè)置成相同的端口號(hào)，點(diǎn)擊“Connect to…”或連接圖標(biāo)，彈出數(shù)據(jù)下載界面，點(diǎn)擊“Select antenna”選擇天線校正曲線“MATEQUIPEMENT：MA122100（87.5-108MHz）”，點(diǎn)擊“Download”下載測量數(shù)據(jù)。由于下載的是存儲(chǔ)卡里的所有測量數(shù)據(jù)，在下載完成后，需根據(jù)測量數(shù)據(jù)的時(shí)間信息判斷數(shù)據(jù)是哪一次測試的，將需要保存的測試數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的方框勾選，在“File”菜單里點(diǎn)擊“Save”選項(xiàng)進(jìn)行保存。保存數(shù)據(jù)時(shí)，可用“測量日期+測量地點(diǎn)+序號(hào)”的格式為文件命名，文件格式為.txt 文件。同一次廣播信號(hào)場強(qiáng)測量，可能因各種原因?qū)е聹y量數(shù)據(jù)文件不止一個(gè)，可以用計(jì)算機(jī)的“記事本”軟件將測量數(shù)據(jù)文件打開，通過復(fù)制粘貼測量數(shù)據(jù)到文本相應(yīng)位置，可以將多個(gè)數(shù)據(jù)的.txt 文件合并成一個(gè).txt 文件。

運(yùn)行軟件“Navigator export”菜單，可將測量數(shù)據(jù)文件由.txt 文件轉(zhuǎn)換成.Kml 文件。選擇需轉(zhuǎn)換的測量數(shù)據(jù).txt 文件，點(diǎn)擊“Export…”選項(xiàng)，選擇測量頻率和數(shù)據(jù)內(nèi)容后轉(zhuǎn)換保存為.Kml 文件，可用“測量日期+測量地點(diǎn)+頻率”的格式為文件命名。

（8）測量數(shù)據(jù)分析。用“Google Earth”軟件打開.Kml 文件可生成場強(qiáng)地圖，在地圖上通過顏色可以很直觀地區(qū)分不同地點(diǎn)的場強(qiáng)值大小。場強(qiáng)值按紅、黃、綠、藍(lán)的顏色順序依次遞減，紅色表示場強(qiáng)值在100 dB（μV/m）以上，黃色表示場強(qiáng)值在70～100 dB（μV/m），綠色表示場強(qiáng)值在40～70 dB（μV/m），藍(lán)色表示場強(qiáng)值在40 dB（μV/m）以下。點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)地點(diǎn)的圓形圖標(biāo)即可查看具體的場強(qiáng)值，方便抽樣選取不同地點(diǎn)，查看對(duì)應(yīng)場強(qiáng)值，進(jìn)行數(shù)據(jù)抽樣分析［6］。

4 Navigator100FM 場強(qiáng)測試儀的應(yīng)用實(shí)踐

4.1 貴州廣播電視臺(tái)系列頻率在都勻發(fā)射臺(tái)的多工共饋改造項(xiàng)目效果分析

貴州廣播電視臺(tái)的7 套廣播節(jié)目在都勻市均有調(diào)頻信號(hào)落地覆蓋。各頻率覆蓋是逐步完成的，采用的建設(shè)方式也是“上一套節(jié)目，安裝一套設(shè)備，掛一副天線”。2018 年，為降低干擾頻率的產(chǎn)生，提升安全播出保障能力，提高頻率覆蓋效果，貴州廣播電視臺(tái)在都勻發(fā)射臺(tái)實(shí)施了多工共饋改造項(xiàng)目。項(xiàng)目施工前后，技術(shù)人員使用Naviagator100FM測試儀測量各頻率在都勻市區(qū)的覆蓋場強(qiáng)。

以都市廣播（91.3 MHz）在都勻市區(qū)的覆蓋為例，通過測量得到的場強(qiáng)地圖進(jìn)行分析。多工共饋改造項(xiàng)目實(shí)施前，都市廣播在都勻市區(qū)整體覆蓋場強(qiáng)顏色除城區(qū)中部以黃色為主外，其余地方均以綠色為主，在城區(qū)北部的都勻茶城和城區(qū)東部的經(jīng)開區(qū)多為藍(lán)綠色或藍(lán)色，覆蓋范圍不均勻，部分地方覆蓋效果不佳。項(xiàng)目實(shí)施后，都市廣播在都勻市區(qū)整體覆蓋場強(qiáng)顏色以黃色或黃綠色為主，在城區(qū)北部的都勻茶城和城區(qū)東部的經(jīng)開區(qū)為綠色，覆蓋范圍均勻，解決了部分地方覆蓋效果不佳的問題。

從都市廣播多工共饋改造項(xiàng)目實(shí)施前后的場強(qiáng)地圖上，隨機(jī)抽取分布在都勻市區(qū)內(nèi)的20 個(gè)地點(diǎn)的場強(qiáng)值進(jìn)行量化對(duì)比分析，結(jié)果如表1 所示，平均場強(qiáng)值提升9 dB 左右。

表1 都市廣播在各抽樣地點(diǎn)改造前后的場強(qiáng)值

通過場強(qiáng)地圖的直觀分析和抽樣地點(diǎn)場強(qiáng)值的量化比較，可以得出結(jié)論：多工共饋項(xiàng)目實(shí)施后，有效提高了都市廣播在都勻市區(qū)的覆蓋效果，達(dá)到了項(xiàng)目建設(shè)預(yù)期目標(biāo)。

4.2 交通廣播（95.2 MHz）全省高速公路調(diào)頻同步網(wǎng)在蘭海高速貴都段的覆蓋分析

貴州廣播電視臺(tái)于2013 年建成交通廣播（95.2 MHz）全省高速公路調(diào)頻同步網(wǎng)。節(jié)目覆蓋全省主要高速路段。建設(shè)完成后，測試人員用Navigator100FM 測試儀沿高速公路測量相關(guān)路段的覆蓋場強(qiáng)。

交通廣播全省高速公路調(diào)頻同步網(wǎng)在蘭海高速貴都段（貴陽-都勻）有覆蓋站點(diǎn)7 個(gè)，分別為龍里麻芝站、貴定九公司站、福泉江西坡站、福泉灑金谷站、麻江收費(fèi)站站、麻江高枧站以及都勻發(fā)射臺(tái)站。通過測量得到的場強(qiáng)地圖可以分析出交通廣播在貴都段高速路的覆蓋情況。大部分路段的場強(qiáng)顏色為黃色或綠色，基本符合公路沿線覆蓋場強(qiáng)不低于46 dB（μV/m）的標(biāo)準(zhǔn)。在福泉馬場坪至麻江收費(fèi)站中間有10 km 左右的路段場強(qiáng)顏色為藍(lán)色，未達(dá)到公路沿線最低覆蓋場強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)。分析原因?yàn)椋军c(diǎn)建設(shè)時(shí)為兼顧福泉市城區(qū)覆蓋而將站點(diǎn)設(shè)在城郊的福泉灑金谷站，該站距離貴都段高速路較遠(yuǎn)，加之地形復(fù)雜，導(dǎo)致該路段場強(qiáng)較弱。后期進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整時(shí)，在該路段附近選擇了合適站點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)覆蓋。

5 結(jié)語

了解掌握廣播信號(hào)場強(qiáng)，對(duì)于調(diào)頻廣播覆蓋有著重要的意義。結(jié)合貴州廣播電視臺(tái)多年的使用經(jīng)驗(yàn)可知，Navigator100FM 場強(qiáng)測試儀結(jié)構(gòu)小巧，操作簡便，在調(diào)頻廣播場強(qiáng)測量尤其是移動(dòng)路測中應(yīng)用頻繁。測量結(jié)果可轉(zhuǎn)換成場強(qiáng)地圖直觀分析，也可進(jìn)行具體地點(diǎn)的量化分析，為調(diào)頻廣播覆蓋工作的良好開展提供了必要的依據(jù)。