长波广播在亚洲地区使用的探讨

1长波广播在亚洲地区使用的探讨何大中一、引言长波广播在欧洲已有广泛应用。但按照现行的国际电信联盟《无线电规则》，在第三区（亚太地区）长波不能用于广播。迄今这一地区，只有我国有限制地设立了一些长波广播电台。近年来这一地区的国家正在争取修改《无线电规则》，也想开办长波广播，预计八十年代本地区的长波广播将会有相当的发展，这是我们所关注的。长波广播是最早出现的无线电广播形式，但至今对于长波广播波段电波传播的计算还缺乏可靠的方法。本文拟根据一些实测情况介绍，介绍长波广播的特点，并给出了适合我国和亚洲地区使用的计算方法。二、长波波段的电波传播对长波广播的实测结果表明，150-285千赫长波波段的电波传播与中波没有本质的区别,同样可以把它区分为地波和天波，并分别进行研究。2.1长波波段的地波传播地波是沿大地表面传播的，其特点是十分稳定，不受昼夜时间和其他因素的影响，可以提供高质量的广播服务。表1列出了长波波段地波传播的实测数据，并同时列出了按照国际无线电谘询委员会（下简称“无谘委”），第368-2建议书计算的预测值。这些数据表明，368-2建议书对长波波段地波传播的预测是可用的。表1长波波段的地波传播实测与预测场强值的比较①至发射机距离(公里)电场强度实测值②[分贝(微伏/米)]368-2号建议书预测值[分贝(微伏/米)]预测值与实侧值的误差③〔分贝〕17858504577770947070015265.666+0.42305957.5-1.533452.553+0.850346.145-1.1①测量途径上的地导系数σ=30毫西/米。②表中电场强度均折算为1千瓦有效单极子辐射功率。③预测值高于实测值时为正长波波段地波传播的特点是：它的传播损耗较中波小得多，同样功率的电台，使用长波可以得到比中波大得多的服务区。其次，它受接收环境的影响比较小。例如，在大城市中，由于接收环境的影响，中波地波场强可能比预测值降低6-10分贝，而对于长波地波场强几乎没有影响；钢筋混凝土建筑物的屏蔽作用对于长波场强衰减比中波要小3-6分贝。因而，长波广播电台的收听效果比较稳定。22.2长波波段的夜间天波传播和中波波段的传播情况相类似，在夜间，长波波段的电波传播以有较强的天波存在为其特征。夜间长波波段天波传播场强的预测，可采用下列半经验公式：E0=18.8-1.92x+41.9e-0.3x-10lg[1+（x18.0）2][分贝（微伏/米]（1）式中：E0——1千瓦功率使用短天线时所形成的场强；X——至发射机的距离，以千公里为单位。表2列出了夜间长波波段天波传播的实测数据，同时列出了根据式（1）计算出的预测值。从该表的数据可看出，式（1）可以很好地用于长波的预测。表2夜间长波天波传播实测与预测场强值的比较至发射机距离(公里)天波场强实测值[分贝(微伏/米)]天波场强预测值[分贝(微伏/米)]预测值与实侧值的误差①〔分贝〕945552.6-2.415253.454.7+1.323056.855.3-1.53345654.9-1.15035653.4-2.66664951.6+2.685747.749.4+1.710075147.7-3.311914745.7-1.3169042.540.8-1.7①预侧值高于实测位时为正根据式（1）作出的预测曲线及表2中的实测值均示于图1。由图1也可以看出预测值与实测值是很接近的。式（1）的预测方法是指长波在午夜的传播。在午夜前一小时还达不到预测值，且会观察到深度的衰落。和中波相比，同样功率条件下，长波的天波场强要高一些。因而在夜间长波可以提供比中波更大的服务区。2.3白天的天波传播白天天波的实地观测，尤其在近距离，是比较困难的，因为其数值较低，为地波所掩盖。实测结果表明，长波的天波在白天比夜间约小23分贝。因此，可以按照下式进行预测：E0=-4.2-1.92x+41.9e-0.3x-10lg[1+（x18.0）2][分贝（微伏/米]（2）式中：E0——1千瓦功率使用短天线时所形成的场强；X——至发射机的距离，以千公里为单位。表3列出了根据式（2）作出的预测值，同时列出了部分实测数据。这些数据还示于图2中。其中较近距离的实测数值误差较大，因测量较为困难。34表3白天长波天波传播实测与预测场强值的比较至发射机距离(公里)白天天波场强实测值[分贝(微伏/米)]白天天波场强预测值[分贝(微伏/米)]预测值与实侧值的误差①〔分贝〕23036.432.3-4.13343731.9-5.150329.330.4+1.166631.628.6-3.010072224.7+2.711912522.7-2.3169019.417.8-1.6①预侧值高于实测位时为正。长波白天天波尽管比中波为强，但场强数值较低，对于通常一般功率的发射机而言，不足以形成服务区，仅在计算干扰时应计及之。三、长波波段的衰落正如在中波波段一样，长波传播也有衰落现象。这种现象的本质是天波和地波相互干扰而形成。在天波、地波场强相接近的地区，衰落现象可以明显地观察到。长波衰落的特点是其周期很长，一般在6-8分钟，因而比较不易被听众觉察到。只有当天地波场强极为接近，衰落深度过大时，才变得不能容忍。经验表明，在长波波段出现这种严重衰落的衰落区的边界可以由天、地波场强比为±(1-2）分贝来确定。只要二者之比大于此值，在收音机输出端就几乎感觉不到衰落的存在。如果考虑到中波广播的衰落区是以天、地波场强比±（6-8）分贝为边界，可以看出长波在这方面也有一定优越性。由于长波波段地波场强相对较强，因而衰落区的位置比中波电台为远。一般中波广播电台的服务区往往受到衰落区的限制，以致夜间服务半径缩小。而对于普通功率的长波电台，衰落区大体上出现在地波服务区的边缘上，服务区压缩较少。这是长波广播的又一优点。衰落区的位置可以根据场强预测值作出大致的判断。这对于估计长波广播电台的服务区是很重要的。白天在地波和天波场强相近处会产衰落,其周期更长，可达一小时左右。但这种衰落区离发射机很远才出现，在那里场强已很低,早已不属于电台的服务区，因此是无关紧要的。四、场强最小值场强最小值是为克服自然噪扰所必需的场强值。这对于估计长波广播电台的服务区是很重要的。在我国，冬季长波波段的自然噪扰电平如下：白天20分贝（微伏/米）；夜间30分贝（微伏/米）。夏季自然噪扰电平大约比冬季高10分贝左右。5根据实践经验，在不存在同频或邻频电台干扰的情况下，为保证良好的服务质量，冬季需要场强60分贝（微伏/米），夏季需要70分贝（微伏/米）。为保证全年的良好服务，应以70分贝（微伏/米）作为场强最小值。五、长波天波传播预测方法的讨论对于天波场强的预测，应力求以最简单的方法，给出尽可能接近实际的数值。目前在无谘委文件中提供的各种长波波段天波场强预测方法，例如按2653-3号报告书和575号报告书附录中方法作出的预测，与实测结果比较，都有较大的出人（见表4），其中2653-3号报告书误差更大些。作为比较，表4中重新列出了按本文式（1）所作的预测，可以看出，其准确度是比较高的。表4夜间长波天波场强各种预测方法的比较至发射机距离(公里)实测值(分贝)无咨委265-3报告书无咨委575报告书附录本文公式（1）预测值①(分贝)误差②（分贝）预测值①(分贝)误差②（分贝）预测值①(分贝)误差②（分贝）945550.8-4.252.6-2.415253.452.1-1.354.7+1.323056.852.2-4.655.3-1.53345641.6-14.450.9-5.154.9-1.15035640.7-15.348-8.053.4-2.66664938.9-10.145.4-3.651.6+2.685747.737.5-10.242.8-4.949.4+1.710075136.2-14.841-1047.4-3.311914734.8-12.239-845.7-1.3169042.530.6-11.954.3-3.240.8-1.7①按太阳黑子数为最大值计算，对于太阳黑子数最小值，预测值更小，因而与实测值相比，误差更大。②预测值高于实测值时为正。全印广播电台和伊朗国家广播电台都对长波电波传播进行了一些收测工作[1，2],表5列出了这些数据，并同时列出了按式（1）、（2）作出的预测值。可以看出，这些测量数据与预测值非常接近。表5全印广播电台和伊朗国家广播电台对长波的收测数据（均取年中值）距离（公里）场强实测值（分贝）有效辐射功率（千瓦）折算为1千瓦短天线（分贝）本文式（1）（2）预测值（分贝）误差①（分贝）白天夜间白天夜间白天夜间白天夜间1580②55144142+1.01607③376217204518.741.7-1.3-3.31660③305414164018.241.2+2.2+1.2①预测值高于实测值时为正。6②伊朗国家广播电台收测数据。③全印广播电台收测数据。必须指出，对于2500公里以上的传播，还须进一步收测，以检验式（1）、（2）在远距离的可用性。六、结论1.长波波段的地波传播和天波传播场强，在其他条件相同的情况下，都比中波为高，因而可以提供更大的服务范围。所以，利用长波进行广播，是极为有利的。本文提供了长波波段电波传播的计算方法。2.长波广播的地波服务区可以提供日夜稳定的高质量接收，天波服务区则在午夜左右可以提供相当好的接收质量。在天波服务区和地波服务区之间，有一个以衰落区，以天、地波场强比为±（1-2）分贝为边界。这个地区的位置可以根据场强预测事先大致判定。3.在不存在同、邻频电台干扰的情况下，长波广播电台的场强最小值可以定为70分贝（微伏/米）。参考资料〔1〕全印广播电台：《热带地区内对第五颇段（长波）传播和噪声的一些研究》，1977年，亚洲广播联盟技术委员会文件E/6号。〔2〕伊朗国家广播电台：《长波传播的进一步研究:：实验观测》，1977年，亚洲广播联盟技术委员会，文件E/62号。