胡永刚
摘 要：在进行地面广播电视台站建设和网络规划时，需对场强分布进行预测以评估覆盖效果。采用瑞谱（WRAP）无线电网络规划软件对鹤壁市广播电视中心发射塔场强分布进行了仿真研究，结合实际天线方向特性参数和地形地物数据库，选择ITU-R P.1546传播模型进行了场强覆盖计算，将抽象的无线电波传播直观地在电子地图上显示出来，实现了鹤壁地区广播电视台站的场强覆盖预测。
关键词：广播电视 WRAP软件 场强覆盖
中图分类号：TN943 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）10（a）-0077-02
随着计算机技术、通信技术、网络技术与地理信息技术的进步，在我国“三网融合”及“村村通”工程的持续推进下，广播电视行业发展迅猛[1]。广播电视在网络规划管理方面得到进一步加强，覆盖范围得到扩大，农村地区的广播电视节目播出效果得到明显的改善。覆盖场强预测是广播电视网络规划与管理中的一种重要手段，通过场强覆盖预测了解自身区域的覆盖情况，并通过对实际场强测量的研究进行技术的监管和完善[2]。
由于各个广播电视发射台所处地理环境、天线架设高度和性能参数、馈线损耗、发射功率等因素的不同，很难对电视发射天线的服务半径做出统一的规定。到底能覆盖多大范围，必须在天线建成后做认真细致的覆盖场强收测，并绘制成覆盖场强图，以检验电视发射天线系统技术性能是否达到设计要求。若能结合无线电波传播模型和地形地貌数据进行精确场强预测计算，可在网络规划及工程设计之初，对广播电视台台站的建设起到较好的指导性作用[3，4]。
1 电波传播场强覆盖预测模型
广播电视发射频段主要使用的是米波和分米波波段，无线电波的主要传播方式是空间波视距传播。然而，在实际的传播路径中，该波容易受到地形地物的影响，如山峰、湖泊、森林等。另外，电波散射绕射、多径传播、多普勒效应等各种各样的因素使得电波场强变化极为复杂，给广播电视无线发射场强覆盖的预测带来诸多不便。
为了预测电波的传播情况，已经存在的传播模型大致可分为两大类。
1.1 数学推导加经验公式修正
当电波传播路径中的障碍物近似为形状规则的刃峰、光滑圆柱时，可以用数学推导的方法得到电波损耗的近似解。在实际传播路径上，障碍物的形状比较复杂，但是可以用上述的简单形状进行组合和近似，从而得出整个传播路径上的近似解。这类模型的计算需要有详细的地形地貌数据，运算复杂，但是一般场强的计算结果比较准确。
1.2 经验数据加参数修正
这类模型曲线由大量的实测数据总结得到，再与其他可能影响到场强值的因素结合并做出适当调整。典型的模型有日本的Okumura-Hata方法、ITU-R P.370建议书方案等。由这类模型得到场强数据结果比较稳定，但是只适用于有限的地形。如遇到其他的地形地貌，则会失去原有的精度。
另外，把以前米波和分米波段上用于广播和通讯传播的模型进行融合，将1～15 km的广播电波预测方法与通讯电波预测方法进行对照研究，最后得到了ITU-R P.1546模型。比較于其他模型，它的频率适用范围更大，近距离电波预测的适用范围更宽，更适用于开阔和低起伏的丘陵地区广播电视场强预测。
2 基于WRAP软件的鹤壁市广播电视中心发射塔场强覆盖预测
国内使用较多的频率规划和覆盖预测软件有德国L&S公司的CHIRplusBC（FM/TV broadcast）专业规划软件、法国ATDI覆盖仿真软件、瑞典WRAP频率规划管理软件和中国国家测绘局测绘研究院自主开发的频率覆盖规划软件。目前来说，能够支持中国地面广播电视标准的计算软件有WRAP软件和测绘研究院开发的软件。其中，瑞谱（WRAP）软件由瑞典萨博集团瑞谱国际公司（原萨博集团萨博通信SAAB Communication）开发完成，是一款高效频谱管理及无线电网络规划的专业软件，已广泛应用于无线电管理、民用航空、广播电视、移动通信等多个领域。瑞谱软件将传统的无线电波传播计算与地理信息系统结合在一起，并集成多种电波传播模型，使得计算精度大大地提高。
覆盖范围（Coverage）计算工具是瑞谱（WRAP）软件系统中使用较多的工具。在WRAP软件中创建天线参数、发射机参数和接收机参数，在河南省鹤壁市搭建广播电视台站，利用鹤壁地区的电子地图，使用WRAP软件进行电视台站的传播场强预测。系统会根据输入的发射台经纬度信息自动计算并生成相应的海拔高度。鹤壁市广播电视中心发射塔高220 m，发射天线采用四层四面偶极板，方向性图如图1和图2所示，天线最大增益为11.2 dB。输入发射机工作频率562 MHz，输出功率10 kW。在覆盖范围计算对话框中，选择计算场强，勾选概率项并设定为90%，表示覆盖范围是信号覆盖可能性为90%的区域。移动台高度填入需要计算的覆盖高度，此处选择2 m。选择下行链路表示计算发射台发射信号能覆盖的范围，使用地形最佳分辨率，传播模型选择ITU-R P.1546。点击确定后开始计算信号场强的覆盖，预测结果如图3所示。经过以上覆盖效果的计算机仿真分析后，从场强预测结果可以看出，在该频道上，电视广播最小可用场强30 dBuV/m以上的区域，覆盖鹤壁全市及周边安阳、濮阳、新乡等3个市部分地区。
3 结语
使用WRAP软件来分析预测一个地区的地面广播电视的场强覆盖情况，对实际的特高频台站建设和频率规划起着重要作用。它可以使抽象的无线电传播直观地在地图上表现出来，通过模拟特高频覆盖范围来选择建站地点，可以避免由于建台位置不合理而带来的资源浪费。值得一提的是，计算机仿真分析还是基于理论和经验模型的计算，要得到实际的服务半径的场强值，还需通过实地进行场强测试验证。但是基于WRAP的计算机场强覆盖仿真分析方法，在无线电管理与无线网络规划中具有较高的参考价值。
参考文献
[1]许晓强.广播电视无线发射技术应用优势及创新[J].西部广播电视，2016（3）：234.
[2]徐红英.广播电视无线覆盖场强预测研究[J].电子技术与软件工程，2014（14）：21.
[3]杨思博.利用WRAP软件计算甚高频覆盖范围[J].信息通信，2013（7）：25-26.
[4]夏治平，张小苗，杨勍，等.河北省中央节目地面数字电视覆盖网优化研究[J].电视技术，2015，39（22）：108-111.
