基于FM-MC4的调频广播场强覆盖测量

　　【摘要】调频广播技术自诞生以来，在深刻影响着人们日常生活的同时也改变着信息的传播方式。本文在简单介绍调频广播概念、场强测量原理的基础上，深入了解调频广播的传播方式、传播特性及场强测量方法。结合场强测量在广播电视监测、监管中所发挥的重要性和基础性作用，利用FM-MC4调频场强测量仪对某一地区的调频广播进行了实地测量，着重讨论了调频广播移动场强测量的方法、需要考虑的问题以及注意事项，为科学、准确的进行调频广播场强测量及调频广播覆盖提供了一定参考。

　　【关键词】调频广播 场强测量 FM-MC4

　　引言

　　调频广播自20世纪40年代年诞生之日起，以其优秀的音质和超强的抗干扰性能而成为城市广播覆盖的主要手段，并受到了广大广播听众的青睐，与此同时调频广播技术不断改进，伴随着立体声调频广播制式的出现，世界各国竞相开办立体声调频广播，因此调频广播迅速成为现代高保真的声音广播和立体声广播的主要传播方式。

　　我国立体声调频广播技术始于20世纪70年代末，随后全国各省市相继开办调频广播节目，并把立体声调频广播作为国内广播覆盖的主要手段之一，与此同时对于调频广播的监测监管工作也逐步展开。场强测量作为调频广播众多测量技术手段中最基本的一项，同时也是最重要的测量手段，调频广播场强测量在摸清发射台的实际覆盖范围、改善播出效果、查明非法电台等方面起着至关重要的作用。

　　一．调频广播及场强测量

　　1.调频广播原理

　　无线电广播是依靠空间的高频电磁波来传播节目的。高频电磁波并不含有任何信息，只起了“运载工具”的作用，因此又称它为高频载波。生活中所称的甘肃人民广播电台的频率为684KHz，实质为载波的频率。而要传送的广播节目的频率要比载波的频率低得多，称为音频信号或低频信号。音频信号是传不远的，必须设法把它与高频载波叠加起来，才能达到远传的目的。这种叠加的过程，就是调制。

　　当控制的是高频振荡的幅度时，高频振荡的幅度随着音频信号的大小变化而变化，这种调制方式称为调幅。已调波的包络中包含着调制信息，已调波的频率及相位则与载波相同。如果被控制的是高频振荡的频率，或者讲使高频振荡的频率随着音频信号的大小变化而变化，这种调制方式称为调频。调频波则是一种等幅波，已调波的瞬时频率是随调制信号的振幅成正比例变化的，瞬时频率的变化速度则正比于调制信号的频率，信息寄寓在已调波频率的瞬时变化之中，已调波的振幅则保持不变。

　　2.调频广播的优缺点

　　（1）调频广播的节目听起来要比调幅广播高音丰富、清晰、逼真。特别是在聆听立体声高保真音乐节目时调频广播是最佳的传播手段。

　　（2）调频广播抗干扰能力强，传播信号稳定。

　　（3）由于调频广播所占的频带较宽，因此不能作远距离广播用。我国使用的调频广播频率范围为87~108MHz。

　　（4）调频收音机要比调幅收音机复杂，因此成本要比调幅收音机高。

　　（5）调频广播存在多径失真的现象。

　　3.场强测量

　　场强是指由发射机天线所发出的电磁波，在空间中某一点电场强度的矢量，通常用电场强度分量来表示。电磁波是个平面波，它的磁场与电场分量互相垂直，且能量相等。场强的单位为dB(μV/m)。场强测量目的主要有以下几个方面：

　　（1）收地点的信号场强的测量。

　　（2）测量发射机的实际覆盖区。

　　（3）有效发射功率的测量。

　　（4）研究电波传播现象与测量人为噪声、大气噪声。

　　按照测量地点与测量时间长短的不同，场强测量大致可分为以下三类：

　　（1）在监测台内对欲收信号场强进行短时间的测量。

　　（2）在监测台对欲收信号场强进行长时间或长期的测量。

　　（3）用监测车或用携带式场强仪，在测量覆盖区作短时间的测量。

　　本文中主要讨论的就是采用移动监测车携带FM-MC4场强测量仪在覆盖区进行测量的方法。

　　二．FM-MC4调频场强测量仪

　　FM-MC4是法国Audemat研制的移动式射频场强仪和调制分析仪，它主要由测量天线与测试接收机组成，频段范围为87—108MHz，可进行调频广播场强覆盖及多项技术指标的测量，具有调频广播音频和调制分析、移动磁场强度测量、本地FM波段扫描、调频立体声解调等功能。

　　FM-MC4便携式设计使得它可以很容易安装在车内完成移动场强测量，嵌入式GPS接收器可在行驶过程中自动分析精确测量所处的地理位置，同时自动选择最佳的接收频率，其测量数据直接保存在电脑上，由功能强大的AUDEMAT软件对测量结果进行专业分析，使用不同颜色区分不同大小的场强值。

　　1.FM-MC4的优点

　　（1）FM-MC4可以同时测量分析99个调频频率。

　　（2）FM-MC4的测量结果有文字、曲线、地理和制图4种显示方式。

　　（3）FM-MC4在测量过程中能自动选择最佳接收频率。

　　（4）FM-MC4所测音频接收质量能在彩色地图上清晰地显示出来。

　　（5）FM-MC4同步录音测量方便后期的数据分析和理解。

　　2.FM-MC4设备连接与配置

　　FM-MC4在移动场强测量中设备的连接方法如所示，FM-MC4的连接方法简单，需要一台笔记本电脑、调频天线、GPS天线以及能提供+12V直流电的移动监测车等。FM-MC4通过RS232串口线与安装了AUDEMAT监测软件的电脑进行连接，AUDEMAT监测软件可以获取FM-MC4的测量数据，同时控制设备，监控FM-MC4的工作状态。

　　这里需要注意的是在电脑上安装AUDEMAT监测软件需要严格按照安装步骤进行，保证USB串口等驱动安装正常。安装完成后打开AUDEMAT，在进行移动场强测量之前，为了获得精准的测量结果，我们需要对设备进行校准，点击“Field strength”中的“Acquisition”，点“Settings”对设备的基本参数（General Setting）、天线参数（Antenna calibration）以及接收参数（Receiver calibration）进行校准。最后点“Tools”选择“checkGPS”进行校验GPS，确保GPS信号接收正常。在这里我们对AUDEMAT监测软件所测频率的设置、文件保存、结果调用、测量分析等功能就不一一叙述。

　　三.基于FM-MC4的调频广播场强覆盖测量

　　我们使用FM-MC4对甘肃省定西市岷县调频场强覆盖情况进行了测量。在场强覆盖测量前，需要制定详细的收测计划，包括收测地点、收测路线、收测方案的确定及对所测地区地形地貌、当地调频播出情况的了解等。

　　1.覆盖收测技术依据

　　在发射台周围，服务场强大于或等于可用场强的区域，为发射台覆盖区。依据我国调频广播网技术标准，最低可用场强如表1所示：

　　表1中城市与农村最低可用场强的接收天线为4米。根据以上国家标准，我们将场强46dBμV/m确定为覆盖区边缘，场强小于46dBμV/m的区域我们认为调频广播无法保证收听。

　　2.场强覆盖测量步骤与调查方法

　　（1）在确定覆盖测量地区后，调查调频播出基本信息，结合FM-MC4扫频结果确定所测频率。

　　（2）对路测场强仪进行校准并设定收测任务，调试设备至正常工作状态。

　　（3）结合欲测地区地图当地实际地形，按照覆盖收测的要求，收测方向尽量向四周延伸；尽可能选择地形开阔、无干扰或高大物体反射的地点，实际收测路线根据道路情况而定。

　　（4）制定路线开展路测，使用SONY-7600接收机监听接收效果。观察场强门限值是否低于46dB，以场强值46dB作为覆盖区边缘点。

　　（5）确定覆盖区边缘点后，在可能的情况下调整收测角度，减少因收测地点的偏移和附近反射波而产生的干扰，然后对各频率进行主观评分。

　　3.调频广播播出单位基本情况

　　在进行场强覆盖测量之前我们对岷县调频广播播出情况进行了详细的了解，当地调频广播发射机构分别是：岷县广电局直属发射台（E104°2′13″、N34°26′20″、H2361m）；甘肃省广电局东山转播台（E104°25′50″、N34°24′40″、H3144m）。岷县广电局直属发射台有2个在播频率，甘肃省广电局东山转播台有4个在播频率。

　　4.场强覆盖测量结果及分析

　　在对设备进行安装测试完毕后，我们依照预先制定的测量方案、方法对岷县两座调频发射台的频率进行了场强覆盖测量，我们各选取一个频率进行结果分析。

　　在AUDEMAT监测软件中使用“Field strength”单元，选择“reader”功能对测量文件进行读取，结合地图我们以地理位置图的形式将结果反映出来。岷县广电局直属发射台：频104.8MHz（300w）定西人民广播电台第一套节目，其覆盖情况如所示；甘肃省广电局东山转播台：调频100.1MHz（1kw）中央人民广播电台中国之声，其覆盖情况如所示。

　　我们可以直观地看出两个频率在不同接收方向的场强情况，同时清晰地看到在地图上的移动轨迹，不同的场强等级以不同颜色表示。104.8MHz覆盖区范围为：向东最远覆盖至距离发射台2.11Km、向南最远覆盖至7.68Km、向西最远覆盖至8.78Km、向北最远覆盖至4.01Km。100.1MHz覆盖区范围为：向东最远覆盖至距离发射台11.68Km、向南最远覆盖至17.20Km、向西最远覆盖至19.42Km、向北最远覆盖13.32Km。

　　我们根据调频广播的特性分析，东山转播台位于山顶比岷县广电局直属发射台高，同时100.1MHz的发射机功率也比104.8MHz的大，那么两个频率的测试结果应该会相差很大。很明显地可以看出，100.1MHz的覆盖范围要比104.8MHz的场强覆盖范围大很多，测试与理论分析结果完全相同。

　　测量完成后，我们还可以通过AUDEMAT软件中GOLDNEAR单元对移动测量中的信号进行综合质量分析，方便对所测频率在某一区域的可听度进行主观评价。在软件中当我们的光标移动到任何一个位置点时，单击该点，该位置的所有测量信息都会显示，包括经纬度、场强值、频率等。

　　在测量过程中需要注意的是车辆要控制好速度，尽可能地保持匀速行驶，对于交通较为复杂或无法前进的情况，可以点击软件中的“Pause”暂停测量，待恢复后继续。场强测量时间较长，需要为设备提供持久电源，有条件的配备车载电源。

　　四.总结

　　FM-MC4与传统测量设备相比较，数据准确性高，测试过程中运行稳定，操作简单，测试结果便于保存分析，是调频广播移动场强测量诸多设备中最为便捷、准确、高效的仪器，也是可供优先选择的设备之一。调频广播的覆盖测量为了解当地调频频段频谱占用情况、场强情况、接收效果等提供参考，为有关部门进行频率的分配、频段划分、提高发射机有效利用率及改善播出效果提供了依据。随着技术的不断提升，现在在FM-MC4的基础上又开发了FM-MC5，功能更加强大。

　　当前广播电视监测监管已成为安全播出管理工作不可缺少的手段，在日常管理工作中，监测监管工作是对播出情况的有力监督，对播出情况的跟踪、汇总、分析提供数据支持。在突发应急事件的处理中，监测数据是重要的辅助决策手段，为事件处置的及时性和准确性提供有力的支持，为实现科学有效的安全播出管理提供了重要保障。

　　参考文献：

　　[1]Kennedy，J.F.GOLDNEA RSOFT WAREUSER’S

　　MANUAL[M].Bordeaux：AUDEMAT-AZTEC，2006：4 - 9.

　　[2]陈德泽.广播电视监测技术[M].北京：中国广播电视出版社，2008.4.263-281.

　　[3]马友本.广播电视监测技术[M].北京：中国广播电视出版社，2001.4.621-653..

　　[4]童珉，叶翠环.调频路测与评估系统的开发[J].无线互联科技，2012（7）：106-107.

　　贾智强 杨文茹 文晶