Navigator100FM 場強測試儀在調頻廣播中的應用實踐

韋繼德，楊昌明，曹小山

（貴州廣播電視臺，貴州 貴陽 550002）

1 廣播信號場強

對于廣播信號，在信號發射端，表示信號強弱的主要指標是電平；而在信號接收端，常用場強表示信號的強弱。

由發射機輸出的已調制高頻交變電流，經饋線送到發射天線。天線上的交變電流在天線周圍產生交變電場和磁場，交變電場和磁場在更遠的地方產生交變電場。交變電場和交變磁場連續感應，形成電磁輻射，以波的形式傳遞出去就是電磁波。收音機在電磁波覆蓋的范圍內通過接收天線接收電磁波并解調出調制的信號，再將解調信號還原成聲音信號，從而實現了廣播的無線覆蓋。電磁波在空間某處的電磁場強度稱為場強，它可以是電場分量或磁場分量的強度，常用電場分量來表示。

場強的基本單位是伏/米（V/m），遠離發射臺的電磁波場強單位常用微伏/米（μV/m）表示。在工程上，場強值常以1 μV/m 為基準的分貝（dB）數表示，記作dB（μV/m）［1］。

場強是衡量發射機運行狀態的重要指標。廣播信號場強的測試，能夠反映出發射機的運行狀態，有利于掌握發射臺發射頻率的播出質量。發射臺固定持續的場強監測，能使臺站值班技術員第一時間發現異常并進行處理，從而減少播出事故。

通過對發射頻率覆蓋區域的場強進行收測和比對分析，運維人員能掌握頻率覆蓋情況的第一手資料，為發射參數調整提供參考依據。比如調頻廣播同步網相干區分析和同步延時的調整，多個頻率的多工及天饋項目改造前后覆蓋效果分析以及發射頻率發射機更新改造后的覆蓋效果測試等，都可以用廣播信號場強實測數據加以分析［2］。

2 Navigator100FM 場強測試儀簡介

場強測試儀是用于測量場強的儀器。貴州廣播電視臺常用的場強測試儀器為法國AUDEMAT公司生產的Navigator100FM 場強測試儀。它是一款便攜式場強測試儀器，結構小巧，配接相應信號接收天線和GPS 天線，可實現快速場強測量。其測試數據準確，測試結果可轉換成場強地圖文件直觀顯示；能夠有效地監視空間電磁波譜，并能適應各種惡劣的工作環境［3］。Navigator100FM 場強測試儀實物如圖1 所示。

圖1 Navigator100FM 場強測試儀

Navigator100FM測試儀常用的測量模式有兩種。一種是場強移動路測，以車載的方式搭配GPS定位，進行移動測量。測量數據與測量點坐標實時保存至自帶的8 MB 容量存儲卡。測試完成后，將測試數據導入計算機，可轉換成場強地圖文件，在地圖軟件中進行覆蓋場強分析。另一種是定點測量場強，在固定位置測量當地調頻波段內的信號，對特定頻點進行調頻信號解調分析。

Navigator100FM 測試儀的操作簡單，機身只有菜單鍵“PROGRAM”鍵、確認鍵“ENTER”鍵以及用于參數選擇的“CONTROL”滑動滾輪3 個操作按鈕。測試儀主要功能菜單有頻率存儲菜單、設置菜單以及通用菜單3 個。無論在哪個菜單下，單擊“PROGRAM”鍵即可直接進入頻率存儲菜單設置測量頻率，范圍為87.5～108 MHz，可存儲50 個頻率。通過單擊“PROGRAM”鍵，可以在頻率存儲菜單和通用菜單之間切換。通用菜單可進行移動路測參數設置、GPS 狀態查看以及存儲卡存儲容量查看及清除等操作。通過長按“PROGRAM”鍵進入設置菜單，可進行音量大小、亮度調節和搜臺模式等相關參數設置，以及進行恢復出廠設置操作。一般只需將搜臺模式設置為按FM 信號搜索即可，其他參數為默認設置［4］。

3 用Navigator100FM 場強測試儀測量場強的操作步驟

貴州廣播電視臺的7 套廣播節目在全省各地州市（縣）都實現了調頻信號落地覆蓋，臺站還建設有覆蓋全省的2 張高速公路調頻同步網綜合廣播和交通廣播。在項目建設和日常運維中，運維人員經常進行廣播信號場強測量。測量廣播信號場強時，一般使用Navigator100FM的場強移動路測模式，主要步驟如下。

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

圖2 Navigator100FM 移動路測線纜連接圖

（2）檢查存儲卡容量。在通用菜單里找到移動路測參數設置菜單“CGN MES？”。在“CGN MES？”里的“CAPACITY”項檢查存儲卡的可用容量，查看是否滿足測試數據的存儲需求。如存儲卡的容量不足，需把存儲卡的現有數據導出到計算機備份后進行格式化，以免因存儲容量不足導致測試數據不能保存。格式化時，在“CGN MES？”里的“CGN ERASE”選項雙擊“ENTER”鍵進行?？稍诿看螠y量數據導出備份好后格式化存儲卡，保證下一次測量有足夠的存儲容量，從而減少導出測試數據的時間。

（3）待測頻率設置。在頻率儲存菜單內，用“CONTROL”滾輪選擇需修改的頻道，單擊“ENTER”鍵進入，用“CONTROL”滾輪設置頻率。將待測頻率在對應頻道設置好，其他頻道設置為“EMPTY”。

（4）移動路測參數設置。在“CGN MES？”里的子菜單“MODE”進行測量模式設置，有“FAST”和“SLOW”兩種模式?！癋AST”模式只進行立體聲和RDS 的解調并測量場強值，測量好一個點所需時間為0.3～2 s；“SLOW”模式則在“FAST”模式的基礎上增加對調頻信號的RDS 及DARC 內容的解調測試，測量好一個點所需時間約300 s。移動路測時通常使用“FAST”模式。在“CGN MES？”里找到“SCAN”進行頻率測量掃描模式設置，有4種掃描模式?！癘FF”為固定頻率的移動測量，“FM”為按FM 自動搜索測量頻率，“RDS”為按RDS 自動搜索測量頻率，“PGM”為按設置好的頻率循環測量。移動測量時通常使用“PGM”模式。

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

（6）移動路測開始。在“CGN MES？”里的“CGN START”項雙擊“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，設備將在下次上電后自動重新建立一次測量，并直接開始。測量時，車輛行駛應平穩、均速，車速不宜過快。規劃好路測行車線路，盡量不重復地把需測量的地點或區域都測量好。測量過程中注意觀察數據變化，如數據突然大幅度減小，則可能是調頻信號接收天線接觸不良導致測量數據不準確，此時需及時停車檢查，處理好后再繼續測量［5］。

（7）測量數據導出和場強地圖文件轉換。廣播信號場強測量好后，通過Navigator100 FM 的RS-232 串口與計算機的USB 端口連接，可以將存儲卡里的測量數據下載至計算機進行保存和分析。在計算機上運行“FM Explorer”軟件，單擊軟件界面底部的“Campaign Download”選項將軟件切換到FM Navigator 連接界面，在計算機“設備管理器”的“端口（COM）”選項里查看Navigator100 FM 連接USB 端口的端口號，將FM Navigator 連接界面的“Options”菜單的“Serial Port（Local）”選項設置成相同的端口號，點擊“Connect to…”或連接圖標，彈出數據下載界面，點擊“Select antenna”選擇天線校正曲線“MATEQUIPEMENT：MA122100（87.5-108MHz）”，點擊“Download”下載測量數據。由于下載的是存儲卡里的所有測量數據，在下載完成后，需根據測量數據的時間信息判斷數據是哪一次測試的，將需要保存的測試數據對應的方框勾選，在“File”菜單里點擊“Save”選項進行保存。保存數據時，可用“測量日期+測量地點+序號”的格式為文件命名，文件格式為.txt 文件。同一次廣播信號場強測量，可能因各種原因導致測量數據文件不止一個，可以用計算機的“記事本”軟件將測量數據文件打開，通過復制粘貼測量數據到文本相應位置，可以將多個數據的.txt 文件合并成一個.txt 文件。

運行軟件“Navigator export”菜單，可將測量數據文件由.txt 文件轉換成.Kml 文件。選擇需轉換的測量數據.txt 文件，點擊“Export…”選項，選擇測量頻率和數據內容后轉換保存為.Kml 文件，可用“測量日期+測量地點+頻率”的格式為文件命名。

（8）測量數據分析。用“Google Earth”軟件打開.Kml 文件可生成場強地圖，在地圖上通過顏色可以很直觀地區分不同地點的場強值大小。場強值按紅、黃、綠、藍的顏色順序依次遞減，紅色表示場強值在100 dB（μV/m）以上，黃色表示場強值在70～100 dB（μV/m），綠色表示場強值在40～70 dB（μV/m），藍色表示場強值在40 dB（μV/m）以下。點擊對應地點的圓形圖標即可查看具體的場強值，方便抽樣選取不同地點，查看對應場強值，進行數據抽樣分析［6］。

4 Navigator100FM 場強測試儀的應用實踐

4.1 貴州廣播電視臺系列頻率在都勻發射臺的多工共饋改造項目效果分析

貴州廣播電視臺的7 套廣播節目在都勻市均有調頻信號落地覆蓋。各頻率覆蓋是逐步完成的，采用的建設方式也是“上一套節目，安裝一套設備，掛一副天線”。2018 年，為降低干擾頻率的產生，提升安全播出保障能力，提高頻率覆蓋效果，貴州廣播電視臺在都勻發射臺實施了多工共饋改造項目。項目施工前后，技術人員使用Naviagator100FM測試儀測量各頻率在都勻市區的覆蓋場強。

以都市廣播（91.3 MHz）在都勻市區的覆蓋為例，通過測量得到的場強地圖進行分析。多工共饋改造項目實施前，都市廣播在都勻市區整體覆蓋場強顏色除城區中部以黃色為主外，其余地方均以綠色為主，在城區北部的都勻茶城和城區東部的經開區多為藍綠色或藍色，覆蓋范圍不均勻，部分地方覆蓋效果不佳。項目實施后，都市廣播在都勻市區整體覆蓋場強顏色以黃色或黃綠色為主，在城區北部的都勻茶城和城區東部的經開區為綠色，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目實施前后的場強地圖上，隨機抽取分布在都勻市區內的20 個地點的場強值進行量化對比分析，結果如表1 所示，平均場強值提升9 dB 左右。

表1 都市廣播在各抽樣地點改造前后的場強值

通過場強地圖的直觀分析和抽樣地點場強值的量化比較，可以得出結論：多工共饋項目實施后，有效提高了都市廣播在都勻市區的覆蓋效果，達到了項目建設預期目標。

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

貴州廣播電視臺于2013 年建成交通廣播（95.2 MHz）全省高速公路調頻同步網。節目覆蓋全省主要高速路段。建設完成后，測試人員用Navigator100FM 測試儀沿高速公路測量相關路段的覆蓋場強。

交通廣播全省高速公路調頻同步網在蘭海高速貴都段（貴陽-都勻）有覆蓋站點7 個，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、麻江收費站站、麻江高枧站以及都勻發射臺站。通過測量得到的場強地圖可以分析出交通廣播在貴都段高速路的覆蓋情況。大部分路段的場強顏色為黃色或綠色，基本符合公路沿線覆蓋場強不低于46 dB（μV/m）的標準。在福泉馬場坪至麻江收費站中間有10 km 左右的路段場強顏色為藍色，未達到公路沿線最低覆蓋場強標準。分析原因為，站點建設時為兼顧福泉市城區覆蓋而將站點設在城郊的福泉灑金谷站，該站距離貴都段高速路較遠，加之地形復雜，導致該路段場強較弱。后期進行優化調整時，在該路段附近選擇了合適站點進行補點覆蓋。

5 結語

了解掌握廣播信號場強，對于調頻廣播覆蓋有著重要的意義。結合貴州廣播電視臺多年的使用經驗可知，Navigator100FM 場強測試儀結構小巧，操作簡便，在調頻廣播場強測量尤其是移動路測中應用頻繁。測量結果可轉換成場強地圖直觀分析，也可進行具體地點的量化分析，為調頻廣播覆蓋工作的良好開展提供了必要的依據。