发射环境

发射环境（精选九篇）

发射环境篇1

1 电源系统

电源供电系统是发射机的能源动力部位,其重要性毋庸置疑。任何发射机都只能在允许的电源电压和工频变化范围内正常运行并实施正确的保护动作。发射机正常工作电源电压范围一般都在额定值的正负10%左右,超过这个范围,发射机将实施保护性关机。山西广播电视局临汾中波转播台为了稳定和安全,特配备了两路市电和一路发电机供电,还配备了两套稳压电源来保证发射机在正常电源电压情况下工作。另外,电源线的导电面积一定要有足够的冗余量,否则可能造成电源线的电压降过大,直接影响播出质量。如果电源线因发热加速老化,甚至会引起短路影响安全播出。

重视电源配电盘设备的维护保养,是保证台站的机器正常运行所必须的条件.

2 音频系统

发射机房的音频系统主要包括信号传输设备和音频预处理设备。他们是发射机的节目源。这些设备的运行状态将直接影响广播节目的播出质量。临汾台在传输设备上为了安全,采用了两路卫星接收设备和一路调频接收机,来确保信号源的来源问题。

当前,节目传送的信号大都是数字信号。数字信号的特点是音域宽、动态范围大。而中波广播发射机的动态范围有限,需要兼顾音频质量和收听响度两个方面。为了扩大广播覆盖的有效范围,提高响度,必须压缩动态范围,提高平均调制度;而过分压缩,广播节目又将失去起伏变化和生动感人的整体效果。因此,音频处理器除了应有优良的音频三大指标外,还需要有压缩比,动作时间与恢复时间等良好的技术指标。否则,无论是调幅次数过多还是调幅度过大,都会引起广播节目的严重失真,影响收听效果。一般音乐节目的平均调幅度为30%左右,语言节目的平均调幅度为40%时,广播节目的音质较好。为了提高节目的响度,增大广播的覆盖面,应将节目的平均调制度控制在60%以达到最好的音色效果。

3 屏蔽接地系统

由于全固态发射机使用的功率器件的工作耐压远比电子管发射机低得多,发射机的工作电压远比电子管小,因此,在抗干扰方面的要求相对要高。除了在发射机的设计上,要考虑加强机内优良的电磁屏蔽,合理的布线与接地外,机房内合理的接地布线、良好的接地电阻也是必不可少的。其中要特别注意音频前端设备的屏蔽接地。临汾台为保证质量,使用的是一机一井。这些井都是地井,深挖在3m的土坑(一般也要求2m以上),而且最好能见到地下水,埋下0.5m见方的铜板,并且焊接上粗铜棒作为引线。缺水的地方,还应该在铜板上下填埋降阻的材料,如盐和木炭。发射机的机壳接地,射频输出接地与音频设备接地应集中一点,避免串联连接。否则容易引起接地电位的悬浮和相互间的窜扰,影响播出质量或发射机的正常工作。

4 天馈线系统和匹配网络

天线的高度首选λ/2左右,根据辐射覆盖的范围、投资规模的大小和实际场地的大小来具体选择。一般不要选在阻抗谐振区内,这个区域会使天线的阻抗极不稳定,临汾台由于占地面积及其他的原因选用了76m的铁塔,同频带很窄,信号不稳定,必须通过加顶来改善。天线如果不加顶,自身的Q值就很高,同频带会很窄,再加上网络的影响,要想获得良好的通带特性非常困难。

就目前我国的国情来看,这还是一个相当艰巨的任务。有很多地方广播频率比较密集,还有全固态发射机的具体特点都是一个实际问题,遇到这样的实际情况,就要和厂家和兄弟台站多协商,多配合,共同解决。

中波广播的频率范围在526.5～1606.5kHz,频率的间隔为9kHz。中波广播采取大、中小功率相结合,以中小功率为主,地波覆盖,同步广播,以改善和提高中波广播的质量。中波以天波和地波两种方式传播,所以发射机的辐射场强要受到天线的结构,地网的铺设,网络的匹配以及地导的系数和传播路径等众多因素的影响。

天线通常是附近最高大的建筑物,容易招雷电袭击,如果天线没有得到良好的保护,由其引入的雷电将对发射机和天线调配网络产生毁灭性的打击,这更是重中之重的任务,需要特别注意。减少强大电流的措施一般有两种,一是减少地网接地电阻,二是接地要讲究,地阻尽可能要小,机房里面也要集中接地。

天调网络的防雷措施主要有三种方法:石墨放电球、微亨级的电感和隔直流电容。

天线及地网要定期维护,才能保证发射的稳定和安全。

电源系统、音频系统、屏蔽接地系统以及天馈线系统和匹配网络缺一不可,任何一个环节出了问题都会直接或间接影响播出的稳定性和安全性,任何的细节问题都是发射机正常运行的重中之重。

摘要：进入了21世纪,铺天盖地的媒体网络充斥着我们的生活,怎样提高播出质量,提高稳定性是现在最重要的问题。本文主要从全固态中波广播发射机运行环境方面出发,探讨解决播出质量及保证安全运行的几点建议。

发射环境篇2

我国环境-1 A、1B卫星成功发射

9月6日11:25,我国环境-1A、1B卫星由长征-2C火箭从太原发射中心同时发射.约 51min 后,两颗卫星与火箭相继分离,进入预定的.太阳同步轨道.9月8日,星上CCD相机传回了首幅遥感图像,随后开展的首次环境应用实验也获得了成功.

作者：郭建宁陈卫荣王志刚作者单位：中国资源卫星应用中心刊名：国际太空英文刊名：SPACE INTERNATIONAL年，卷(期)：“”(10)分类号：V4关键词：

“环境减灾”A、B卫星发射成功篇3

飞行约11分钟后，火箭二级与上面级分离。在完成17个"太空芭蕾"动作后，火箭上面级分别在发射点火49分钟和51分钟后，将A星和B星送入轨道高度647千米、倾角98度和轨道高度642千米、倾角98度的太阳同步轨道。

“环境与灾害监测预报小卫星”A、B星均由航天科技集团公司所属中国空间技术研究院航天东方红卫星公司研制，装载CCD、红外、超光谱三种光学遥感载荷，可以准确获取灾害和环境信息，及时、全面掌握自然灾害和环境污染的发生、发展与演变，两星组网后可形成对我国国土的快速重访能力。另外，A星还是我国参与亚太多边合作多任务小卫星组织的首颗卫星，卫星上搭载一台泰国Ka通信转发器。据悉，“环境与灾害监测预报小卫星”C星预计明年发射。

担任此次发射任务的长征二号丙SMA火箭由中国运载火箭技术研究院为主研制生产，上面级采用三轴稳定姿态控制技术，具备灵活的大姿态调姿和多星发射能力。本次发射，实现了我国运载火箭发射史上“双轨双星”、卫星内支撑串联结构两项技术突破。

长征二号丙系列火箭是我国目前服役时间最长、发射次数最多的火箭。此次发射是该系列火箭的第31次发射，也是长征系列火箭的第108次飞行。

广播电视发射台周围电磁环境预测篇4

1 辐射场的计算

1.1 中波广播辐射场的计算

中波广播主要分为地波和天波两种传输模式,白天主要依靠地波覆盖,夜晚则依靠天波覆盖。在近距(陆地100km、海上300km以内)无论是白天黑夜都是以地波为传播途径,所以对中波辐射的计算主要是对地波的计算。中波广播辐射与调频和电视广播的计算方法不同。中波广播所使用的天线较为单一,但是近区的范围较大,对其进行辐射场的计算要分近区和远区;相反,虽然调频和电视广播多种不同形式的常规天线,但是其波长较小,进行辐射计算时只需计算远区辐射即可,计算方法完全相同,只是天线的垂直方向不同,因而函数不同。例如:“如果我们把地面视作理想导体的话,当天线的倾角为0°时,发射天线E面(垂直面)和H面(水平面)上的辐射方向如下图1所示。

1.2 调频和电视广播辐射计算

调频和电视广播的电磁波既可以经由直射路径到达接收点,还可以通过地面反射到达接收点。因此,直射点的场强包括了直射场强和反射场强两个部分其表达式为:

其中公式中的EI表示的是直射波场强,(大值,单位mⅥ,m),Pl表示发射功率,GT代表发射天线相对于半波偶极子天线的增益。而r则表示接收点与天线水平距离而F(θ,φ);表示的是天线相对于接收点的方向图函数。而地面反射波场强相对于水平极化波为:

1.3 三维反向射线的场强计算

1.3.1 直射波场强

直射波场强的计算采用的是调频和电视广播场强计算中直射波场强和反射波场强的计算公式,考虑到地面土壤的因素,通常采用反射系数为0.8计算。

1.3.2 反射波场强

对反射波场强的计算主要应用到光学反射原理,如下图2所示:

结合这一图形根据反射定律我们可以得出反射波计算公式为:

这一计算公式适用于任意曲面上的反射。其中公式中的E(O)I和E(O)H为按照调频和电视广播场强计算公式所得出的接收点O处的垂直和水平场强分量,表示的是还为发生反射前的入射波场强的垂直极化分量;ejk(d1+d2)量表示的是电磁波发生点经过反射到达接收点的相位差,A(d2):表示的是从发射点R到接收点O的辐射扩散因子。

1.3.3 绕射波场强

根据几何绕射定律几何图,可知绕射波场强的计算公式如下:

在该公式中代表在接收点O处绕射场场强的垂直极化分量,表示的是此时的水平极化分量,表示的则是电磁波由T点传播到D点时的场强水平极化分量,而这两个量则通过调频和电视广播场强计算公式中垂直和反射波场强计算公式求解。为绕射点D到接收点0的相位差。

2 电磁预测系统

广播电视发射台周围的电磁环境预测系统分为有建筑物和无建筑物两种情况。

2.1 无建筑物

在没有建筑物的情况下,预测系统就较为简单,只需要建立发射台参数录入界面,然后按照调频和广播电视不同倾角天线的计算方法进行计算。

首先,中波广播。单塔天线要注意近区和远区的划分,如果观察时是把发射塔的底部中心作为坐标原点,那么在输入观测点的地理坐标以后还要对观测点和广播塔的水平距离进行计算,根据距离处在近区、近远区过渡范围,还是远区,采用近区或者是远区计算模块计算;若是双塔天线,则以两塔底部中心连线的中点作为坐标原点,在输入观测点坐标以后,再计算观测点与两塔的距离,在按照单塔计算方法分别计算出两塔在观测点的场强,再把二者相加。

其次,调频和电视广播。调频和电视广播主要分析单塔作用,按照不同的天线类型采用不同的计算模块。但如果要求要综合场强,要最调频和电视广播预测模块进行多次使用,对结果进行平方和开跟求得结果。

2.2 有建筑物

中波一般处于郊区,附近的房屋较少,此时的中波发生电磁辐射预测不考虑建筑物影响。调频和电视广播由于接近居民区,建筑物的影响是必须要考虑到的因素,所以对其发射台的电磁辐射预测是用射线跟踪法对电波的传播路径进行预测,在此基础上计算观测点的综合场强的大小。

2.3 关于防护距离

所谓水平防护距离,指的是在公众照射导出限值这一指标上,为了达到国内相关规定的要求,受到电磁辐射的地点距离辐射源的最小距离。它包含了水平和垂直防护距离两个方面。水平距离限制的是建筑物与发射塔的最近距离,而垂直距离限制的是最近距离处的建筑物的高度,时期符合指标规定。

3 结语

笔者结合工作经验,就中波广播、调频和电视广播以及三维反向射线的场强计算作了简单的分析论述,以期为广播电视发射台周围电磁环境预测提供参考。

摘要：电子和通信技术的迅速发展给人们的精神和物质生活带来极大便利的同时,也使得我们生活的空间充斥着越来越多的电磁波,这些电池波给人的健康和电器设施的正常运行造成了许多不利影响。因此,研究广播电视发射台周围电磁环境预测这一问题就显得十分必要。

关键词：电磁环境预测,广播电视发射台,中波广播

参考文献

[1]樊梦旭.广播电视发射塔周围电磁环境的预测[D].郑州大学,2013.

浅谈中波广播发射机的运行环境篇5

关键词：中波,发射机,防雷

一、发射机正常工作的必要条件

1、供电系统

发射机正常工作电源电压范围一般在额定值的±10%左右, 超过了发射机将实施保护性关机, 所以需要用调压器稳压。

另外, 使用电源线的导线截面积一定要有足够的冗余量。重视电源配电设备的维护保养也是必需的。

2、音频系统

发射机房的音频系统主要包括信号传输设备和音频处理设备。良好的音频处理设备, 除了应有优良的音频三大指标外, 还需要有压缩比, 动作时间与恢复时间等良好的技术指标。另外, 为了提高节目的响度, 增大广播的覆盖面, 发射台应将节目的平均调幅度控制在60%左右。在信号变化比较大的地方, 值班员的人工干预显得更为重要。

3、屏蔽接地系统

发射机房内的合理接地布线, 良好的接地电阻非常重要, 其中尤其注意音频前端设备的屏蔽接地。有条件的话, 应该做到一机一井, 地井应该2米以上深, 最好能见到水, 埋下0.5米左右见方的铜板, 并焊接上粗铜棒作为引出线。.缺水地区, 还应在铜板上下填埋降阻材料。

4、天馈线系统和匹配网络

天线及地网需定期维护, 这一点往往容易被忽视。

(1) 天线高度

铁塔的首选高度是λ/2左右, 但也可在0.3λ和0.5λ之间。

(2) 地网与馈线

地网必须与塔底的地井良好连接, 接地电阻要足够小。对于年久失修的地网与馈线, 应及早修复和经常维护。

(3) 匹配网络

网络的设计与维护不仅要考虑载波点上的阻抗匹配, 更要考虑通带内的幅频特性, 而且要求阻带有足够的衰减.这就是说, 既要让通带内的广播信号低损耗地顺利通过, 又阻止其它不需要的信号通过, 特别是临近的其它广播信号倒送回来。通常情况下, 一个发射台内的广播频率间隔不宜小于100KHZ;双频共塔的两个发射频率之比不应小于1.25。

(4) 防雷措施

天线通常是附近最高的建筑物, 容易招引雷电。减少强大电流的措施一般有两条:一是减少地网接地电阻, 天线地网是为射频信号提供回路, 同时它也为雷电提供通畅的入地点;二是接地要讲究, 地阻越小, 雷击地电压越小, 为了降低电位差必须只有一个接地点, 机房也必须集中接地。

二、天调网络的设计思路

典型的单频率天调网络包括了防雷, 匹配和防高频干扰三部分, 当两个或几个频率共用一个铁塔时, 则在防雷部分后加阻塞网络.

需要注意的是:共塔的发射机之间的频率越远越好, 频率比应大于1.25.

天调网络主要由电感, 电容等元件构成, 在选取和安装时需遵循以下几个原则:

1.按3A/1mm的原则, 选取合适线径的电感线圈.如电感的铜管直径5mm时, 能承受的最大电流是15A.电容除了要满足工作需要的电流, 电压及伏安量外, 还应留有一定的安全度.如单个电容不能满足, 可使用多个串并联.

2.电感线圈应留有余量 (+10%-30%) , 并配短路抽头, 以便调试.

3.小范围同一平面内最多只能安装3只电感线圈, 方向三维垂直, 以减小相互感应, 电感抽头的引线在线圈内部走, 不用的较大的电感余量应短接.元器件数量较多时, 可依势分层安装.

4.应沿电流行进方向铺设铜带地线.铜带采用厚0.3-0.5mm, 宽60-100mm以上, 并和天调房内的地线焊接, 保证接地良好, 避免地线分叉铺设.

5.元器件之间连线, 根据电流大小选用合适铜带, 尽量减小引线电感与分布电容.和元件的接触面要宽, 接触紧密, 使接触安阻尽量小.带负荷运行30分钟后, 如接点或电感抽头处的温度明显高于其它处温度, 则说明接触电阻过大, 需要改进.

参考文献

发射机工作环境下侵蚀和防护措施篇6

DX-600型中波发射机具有自动化程度高、工作可靠和效率高等诸多优点。由于发射机的电子设备是实现发射机功能化和模块化必不可少的组成部分, 因此要求其随时都应保持可靠工作。对于电子设备来说, 其可靠性与工作环境的关系十分密切。

对于地处沿海地区的发射台, 发射机受外界工作环境的影响主要表现在海洋气候和大风粉尘两个方面。

2 海洋气候对发射机的影响

我台发射机房坐落在福州琅岐岛上, 该岛位于闽江出海口, 整个发射机房距离大海不足200m, 深受海洋气候的影响, 并形成了特殊的工作环境;由于距海比较近, 该地区具有大风、湿热和盐碱性大的特点。

2.1 侵蚀类型

侵蚀类型可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。

结合我台的实际工作环境, 主要以化学腐蚀为主, 表现在海洋大气腐蚀和潮湿霉菌侵蚀两个方面。

2.2 故障举例与分析

在检修发射机整流柜时, 检修人员发现, 由可控硅组成的三相桥式整流电路的RC吸收网络中电阻R的引出线普遍腐蚀严重。对于这些电阻R, 如果稍有疏忽, 就会造成电阻R断线或接触不良, 最后引发故障。

(1) 现象分析

该处电阻的引出线长期暴露在外部环境中, 再加上工作在大电流高电压的情况下 (工作温度达到150℃) , 潮湿和盐雾侵蚀电阻引出线极易受到腐蚀。

(2) 处理过程

将腐蚀严重的电阻和起鼓的电容予以更换, 在电阻引出线上涂上厌氧化涂剂。我们在检修中还发现, 长期暴露在空气中的微动开关也比较容易氧化腐蚀, 造成控制信号或者状态信号传递不准确, 需要我们在维护中引起注意, 并及时进行更换。

2.3 环境故障的特点与防范措施

2.3.1 环境故障的特点

海洋性气候环境所引发发射机故障 , 主要有故障特征不稳定、季节性、累积性三个特点。

2.3.2 环境故障的防范措施

(1) 措施一

对于发射机各PB和合成器机柜前后机门, 应尽量消除缝隙。防止水汽、灰尘和盐雾的侵蚀。同时保持机房相对封闭性, 在值班室值班时, 要密切注意室外的天气状况, 如遇到雨天和大风天气, 应及时关闭室外风泵室和机房内厅大门和窗户, 防止由于空气流动把外部大量水汽和粉尘带入机房, 造成工作环境品质下降。

(2) 措施二

保证各元器件和印刷电路板干燥, 这主要是针对随机备件库里备份元器件。潮湿会导致电路板内部受潮, 会出现元器件腐烂、线路短路或断路 ;各种空开和继电器等触点受潮后, 容易氧化, 接触不良 ;对于备份的电子设备, 要经常进行定期通电运行, 其目的是排除内部湿气, 保持干燥, 同时要注意平时存储环境防潮问题, 保持备份器件库的干燥。

(3) 措施三

对于金属零件采取涂层防护, 如发射机水路系统中金属水管、转接头和阀门, 还有发射机的馈管等, 可涂上一层中性的清漆, 以提高其耐腐蚀性 ;为消除盐雾对电路板的腐蚀作用, 特别是发射机显示板和开关 / 仪表板, 要防止造成选择按钮失灵, 应对其印制板及元器件表面喷涂三防漆。

3 大风粉尘环境对发射机的影响

DX-600全固态中波发射机的PB-200和合成器机柜是两个相对封闭区域, 其顶部都装有用于热交换的风扇, 例如1个水冷PB-200功放单元, 其4个机柜的上层装有3台3/4马力风扇和1台1/3马力风扇, 它们和热交换器构成一套封闭空气循环冷却系统, 其主要作用是对不能直接被水循环系统冷却的部件进行空气冷却 (包括功率合成铜管、输出线圈、马达和机柜内各板卡表面热量) , 4台风扇运行时所产生的风流动, 被分成4条平行风通路, 带走各个发热点的热量, 然后, 热风经热交换器变成冷却风后, 再进行循环。在长期值班过程中, 发现机柜外粉尘很容易由于冷却风扇运转产生的负压被吸入机柜内, 粉尘会随着风通路进行流动, 由于静电效应, 吸附在RF功放模块和其他PC板上。在日常维护中发现, 灰尘比较容易积累在底层功放模块和中机柜开关 / 仪表板等位置。

3.1 损坏特征

RF功放模块是DX中波发射机最常用和数量最多的电路板, 它工作时, 处于大电流、高电压和高电磁环境。模块对工作环境的要求十分严格, 而粉尘是引发其产生故障最重要的诱因。据统计, 功放模块故障占发射机总故障的80% 以上, 故防尘工作是保障发射机可靠工作的重中之重, 除尘也是检修工作的重要项目。

3.2 故障举例与分析

(1) 故障现象

A01机早班4点35分试机时, 经常会出现低功率试机正常, 进一步加高功率时, 开始正常, 过5s左右, 出现N-1甩PB1故障, LED显示板上“冷却故障”指示灯亮红灯。打开该PB各前机柜门仔细检查, 没有发现异态, 重新恢复三并机, 加高功率, 一切正常。

(2) 故障分析

上述故障多发生在开机瞬间, 重新并机加高压, 故障消失, 初步判断 :这个故障是由于A01机PB1的风量 /温度检测电路开机瞬间, 发生误动作引起的。

(3) 原理分析

PB-200功放单元内设有5个风量检测点, 用于检测PB输出匹配柜和4个功放单元的风流动情况, 具体情况见表1。

PB-200功放单元内设有1个温度检测点, 用于检测左机柜1RF1模块散热器表面温度, 其检测电路处在左机柜主调制编码板1A29上。由于DX机的工作特性是 :功放模块的开通顺序从低序号到高序号, 所以1RF1功放模块播音过程始终处于开通状态, 该模块的工作温度能很好反应PB功放单元环境的工作温度。如果发射机内灰尘过多, 并附着在温度信号采集的传感器上, 势必影响热耦合铜片和温敏传感器正常散热, 当发射机从低功率加高功率时, 会因瞬间温度超过额定门限, 造成发射机温度 / 风量的故障。

3.3 检修注意事项

从上述故障实例可以看出, 发射机机柜内粉尘过多, 不仅会严重影响风流通路 (coolant paths) 的风流量, 造成功放单元不正常的温度 / 风量故障, 严重时, 还会造成板卡或电气元件的损坏, 因此在值机和检修中应注意如下两点。

(1) 防尘要做到PB机柜和合成器机柜的“无缝化”。尽量减少平时检修打开机柜门的时间 ;连接PB的电缆和冷却进出水水管的过孔处均有较大的缝隙, 可以在该处铺设滤尘罩网 ;检修时, 应先做好周围环境卫生, 防止检修时, 将过多的灰尘带入机内。

(2) 除尘要做到对1RF1、温敏传感器 (LM35DH) 等重点部位经常性清洁和检查。热交换器的散热翅片和功放模块, 平时最容易积累灰尘, 故该区域的清洁要定期用强力吹风机将灰尘清除。

3.4 措施

2014年8月, 我台进行了发射机房环境工程改造。该工程主要目的是更换原来已经运行了十几年的机房中央空调系统。在改造过程中, 我们在增强空调夏季制冷能力的同时, 将外界的新鲜空气经过滤尘处理后, 再送入机房, 大大减小了外界粉尘进入机房的机会。

4 结束语

发射环境篇7

利用扫描电镜来研究物质超微结构,关键在于获得既清晰又忠于原始形貌的高质量图片。要想获得这种高质量的图片,首先需要技术指标优良的扫描电镜。其次就是娴熟的测试技术。再次就是样品制备技术,扫描电镜样品的种类多、范围广,如何提高它们的制备质量一直是电镜工作们潜心研究的重要内容,也是关乎是否获得高质量图片的关键问题之一。

近些年来,由于制样技术的不断改进和创新,有力地推动了扫描电镜的应用和发展。但还有一些难度大的样品无法制备或者效果不佳,因而有待我们逐步解决和完善。本文将以贝壳作为研究对象,以FEI Quanta 200场发射环境扫描电镜为测试仪器, 探讨影响其成像的主要因素,以总结出诸如贝壳类坚硬不导电样品的测试最优化条件。

1 实验方法

本文将使用场发射环境扫描电镜(FEI Quanta 200),选用二次电子成像,探究贝壳镀膜处理、加速电压变化、束斑大小和扫描速度对贝壳表面图像质量的影响。

2 结果与分析

2.1 镀膜处理对贝壳表面图像质量的影响

图1、图2、图3和图4均在加速电压20 kV,束斑3.5,扫描速度10 μs,工作距离9 mm,放大倍数8000倍的条件下获得的。

通过比较发现,图1图像比较模糊,未能很好的观察到贝壳表面的纤维状结构。

图2~图4,能够较好地观察到贝壳表面的纤维状结构,而且获得的图像比较自然清晰。造成这一差别的原因可能在于贝壳的主要成分是碳酸钙,是一种不导电的物质,如果不加以处理直接进行测试时,就会在表面产生大量的电荷积累,从而造成图像质量的不佳。比较图2~图4,不难发现图3和图4的图像质量要优于图2。造成这一现象的原因可能是由于碳颗粒比较大,掩盖样品本身的细微结构。虽然蒸镀碳膜解决了导电性问题和电荷累积问题,但其本身膜厚和颗粒大小的影响,对测试的结果具有不利的一面。图3的图像质量要优于图4,也进一步证实了上述结论。因而在实际的测试过程中,一定要明确测试意图以及掌握足够多待测样品的信息,再来判断是否需要通过蒸镀膜以及蒸镀何种膜来改善图像质量。诸如贝壳类的这种坚硬不导电但又具有细微结构的样品,宜通过蒸镀金膜来提高其导电性,但不宜蒸镀太厚的金膜。

2.2 加速电压对贝壳表面图像质量的影响

图5~图9均以蒸镀碳膜样品为考察对象,固定束斑3.5,扫描速度10 μs,工作距离8.3 mm,放大倍数8000,加速电压分别为10 kV,15 kV,20 kV,25 kV,30 kV的条件下获得的。

通过比较发现,图5的图像比较暗,图6~图9逐渐明亮,尤其是图8和图9其图像的周围非常的明亮。其次在图5和图6中,能看到贝壳的纤维结构,但在图7~图9中就很难看到其纤维结构。这是由于一方面随着加速电压逐渐增大,电子束能量增大,在样品表面富集的电荷比较多,贝壳的导电性又差,造成电荷积累,产生放电现象,从而使图像显得十分明亮(如图9);另一方面,随着加速电压逐渐增大,电子束进入样品的深度深,反馈的信号夹杂样品内部信息,从而干扰了表面细微结构信息。因而在实际测试中,其测试对象诸如贝壳类的这种坚硬不导电但又具有细微结构的样品,宜采用低电压,这与导电性能好和热稳性好的样品测试电压的选择是有所区别的。

2.3 束斑大小对贝壳表面图像质量的影响

图10~图17均以蒸镀碳金膜样品为考察对象,在加速电压为20 kV,扫描速度10 μs,工作距离10.9 mm,放大倍数80000,束斑分别为5,4.5,4,3.5,3,2.5,2,1.5的条件下获得的。

通过比较发现,图10~图17图像质量越来越好,随着电子束束斑逐渐减小,其纤维的边缘越来越清晰,而且层与层之间的层次愈来愈分明。这主要是由于小束斑,电子束更集中,发散较少,因而其分辨率更高;其次,小束斑能量小,对样品表面的热损伤较小,进入样品较浅,样品内部形态干扰较少,从而能真实的反映样品表面的信息。但是值得注意的是,随着电子束束斑减小, 其噪音会增大, 也会影响到图片的质量。因而在实际操作中, 需要经常改变电子束束斑的大小, 以选择最优的束斑大小, 而获得最佳效果。而针对诸如贝壳类的这种坚硬不导电但又具有细微结构的样品,宜采用小的电子束束斑。

2.4 扫描速度对贝壳表面图像质量的影响

图18~图22均以蒸镀碳膜样品为考察对象,在加速电压20 kV,束斑3.5,工作距离10.2 mm,放大倍数24000倍,帧频扫描时间分别为0.3 μs,1 μs,3 μs,10 μs,30 μs的条件下获得的。

通过比较可见,图18~图22图像质量越来越好,清晰度逐渐提高。这是由于随着帧频扫描时间的增大,即扫描速度减慢,电镜的探测器收集的信号增多,图像的分辨率、清晰度跟着提高。但是过慢的扫描速度会导致样品表面污染、积累电荷,进而发生放电现象,影响图像的质量。对于蒸镀碳膜的贝壳而言,由于碳膜的存在,导电性变好,电荷积累比较少,导致扫描速度对该样品图像质量影响不大。在实际操作中,扫描速度对图像质量是有影响的,导电性和热稳性能好的样品与导电性和热稳性能差的样品其扫描速度选择是相反的。

4 结论

在电镜的观察过程中, 镀膜处理、加速电压、束斑变化、扫描速度、工作距离等参数对图像质量的影响是一个综合平衡的过程, 因而在实际操作过程中要多尝试, 仔细比较以获得最佳的测试条件。通过以上实验,得出对于观察类似贝壳这种不导电的生物样品,宜进行镀膜处理,选用10~20 kV电压,小束斑,帧频扫描时间短。总之,在观察过程中,应针对观察样品的性质,来初步选择观察条件, 并在实际操作中多尝试多探索才能获得高质量的图片, 以得到样品表面的真实形貌。

摘要：以贝壳为研究对象,室温下采用场发射环境扫描电镜,选用二次电子成像,进行SEM图像观察,探讨贝壳镀膜处理、加速电压、束斑、扫描速度对贝壳表面图像质量的影响。研究表明,观察贝壳这种样品,宜进行镀膜处理,选用10～20 kV电压,小束斑,帧频扫描时间短等条件进行观察。

关键词：场发射扫描电镜,贝壳,镀膜,加速电压,束斑,扫描速度

参考文献

[1]郭素枝.扫描电镜技术及其应用[M].厦门:厦门大学出版社,2006:3-4.

[2]徐柏森,杨静.实用电镜技术[M].南京:东南大学出版社,2008:1-2.

[3]廖乾初,蓝芬兰.扫描电镜原理及应用技术[M].北京:冶金工业出版社,1990:4-5.

[4]朱宜,汪裕萍,陈文雄.扫描电镜图像的形成处理及显微分析[M].北京:北京大学出版社,1991:6-7.

发射环境篇8

为解决西部地区广播电视覆盖问题，国家加大了对西部广播电视事业的投入。按照国家计划的要求，由无线局承担了在青海建设一座大功率广播发射台的任务，其中包括安装一部大功率全固态中波发射机和一定数量的大功率短波发射机。由于当地海拔高，特殊的自然气候条件对大功率发射机存在着一些特殊的要求，下面介绍我们在设备选型方面的一些考虑以及高海拔环境对发射机的影响及我们的解决对策，重点介绍对大功率中波发射机的考虑。

2 高海拔地区发射机的选择

青海地处青藏高原地区，海拔比较高，一般都在2800m左右。高海拔下，其自然气候条件比较恶劣，一般具有如下特点：

(1）空气压力比较低；

(2）空气密度比较低；

(3）空气温度比较低，且变化比较大；

(4）空气绝对湿度比较小；

(5）降水量比较少。

在高海拔和恶劣的气候条件下，电器绝缘水平和空气绝缘水平都会有所下降，而且对发射机强制风冷的效率也会下降，综合考虑这些因素，我们在对发射机的选择上始终是非常慎重的。

在第一次编制的《可行性研究报告》中，提出当地海拔2808m，一般电器的绝缘水平都要求工作在海拔1000m左右，2800m以上地区大气压力变为543mmHg，空气击穿电压的梯度降为海平面的75%，即22.5kV/cm，因此，所有电器设备必须提高绝缘等级或加大极间距离。发射机的冷却系统由国内进行配套，与海平面相比，其风冷系统的输入功率需要增大至1.5倍；为保证1000kW发射机的假负载能够安全运行，在满足1000kW发射机100%调幅（1500kW）连续工作的使用条件，按厂家建议，必须选用2000kW的假负载，其冷却系统在高海拔时要加大50%，必须考虑3000kW的风水交换体系。由此，设备占地面积要增大很多。

当时，由于世界上只有美国Harris公司和法国Thales（现Thomson）公司能够生产技术比较先进的大功率全固态中波发射机，而选择传统的电子管中波发射机虽然生产厂家比较多，但是无论从技术方面和经济方面上考虑均是不适宜的，因此对发射机生产厂家的选择，其范围受到很大限制。针对我们提出的技术要求，上述两家公司经过认真分析研究，法国Thales公司提出利用S7HP系列T M W 2 1 2 0 0发射机（3个4 0 0 k W功率单元合成，整机输出功率最大为1200kW）改造，除输出功率降低1dB外，其余满足我方技术要求；美国Harris公司提出可以采用六个200kW功率单元（海拔3000m时，每个功率单元输出功率降低为167kW）合成，满足我方技术要求，但一些技术指标会有所下降。

经过研究和考虑，最后我们选择了美国Harris公司的1000kW全固态中波发射机，具体型号为DX-1000 (HA：高海拔，3000m）。DX-1000 (HA）发射机是美国Harris公司生产的DX系列的1000kW中波广播发射机，是将原200kW功放单元（PB200）降额为167kW功放单元（PB167）使用，采用6个167kW功放单元合成输出1000kW载波功率。由于发射机是工作在高海拔地区，除了在某些方面有一定特殊之外，该发射机采用了数字幅度调制技术，具有整机效率高（高海拔情况下，最小值为80%）、技术指标好的特点，同时考虑到未来技术的发展，还可以兼容DRM和IBOC数字AM广播。由于DX-1000发射机全部采用了固态器件 (金属氧化物场效应管MOSFET) ，因此其过荷承受能力相比电子管发射机差一些，为保证发射机安全可靠地工作，其取样保护线路比较多，过荷保护功能比较完善。

3 高海拔环境对发射机的影响及相应解决办法

高海拔环境对发射机的影响主要有两个因素，即：大气压力变小和空气密度降低，这将导致空气间隙的击穿电压下降、容易发生电晕、使得最大工作电压受到限制；同时，冷却效果降低，风冷系统需要进行相应调整。

3.1 空气间隙的击穿电压

空气间隙的击穿电压与大气压力成正比，与绝对温度成反比。无尘干爽的空气中，大气压力为760mmHg，温度25℃，工作频率低于300MHz，在两个清洁、光滑的平面之间，空气的峰值击穿电压梯度为30k V/cm左右；同样条件下，针状间隙中空气的峰值击穿电压梯度大约为10k V/cm左右。在3000m海拔高度时，光滑平面间空气击穿电压梯度为22.5k V/cm，相当于海平面时的75%。击穿电压梯度的理论值是不能使用的，因为击穿是一种变化很复杂的现象，它对应的击穿电压值变化范围很大。在实际使用中，通常取理论值的35%作为试验电压值，再将空气洁净度、湿度、温度变化范围等因素综合考虑在内，光滑平面间空气间隙的最高工作电压应考虑控制在6.7k V/cm以内。

对于DX-1000 (HA）来说，击穿电压问题主要是考虑如下两个部位：一是6个功放单元功率合成器的机械结构，特别是输出匹配网络的机箱，由于电压比较高，处于高电位的线圈、连接铜棒、固定件等与机箱壁之间要有合理的间距；二是陶瓷真空电容器的最高工作电压要重点考虑，电容器两个电极之间的电压梯度应控制在6.7kV/cm以内。上述两点是比较容易做到的，所以击穿电压不会成为高海拔环境下的主要问题。

3.2 电晕问题

电晕问题是高海拔环境下对发射机影响最大的问题，由于空气压力降低，使得电晕起始电压降低，更容易发生电晕。电晕一方面会使发生点部位温度升高，长期受热会引起绝缘性能不断下降，最终导致电晕点开始打火、出现闪络；另一方面是会腐蚀绝缘材料，使其绝缘性能不断恶化，最终发生击穿，导致高压过荷故障。真空陶瓷电容器金属与陶瓷结合部位─可阀封装处，是最容易发生电晕的地方，所以可考虑在上下两个结合部位加装电晕环，电容器生产厂家在一些型号的电容器上已经直接配置了电晕环，并采用硅胶封装，不仅解决了电晕问题，而且加大了两电极间距，有助于改善爬电现象；对于处于高电位处的金属部件来说，锐利的边缘、尖锐的角度都会引起电位梯度增大，使发生电晕的几率增高，所以要求金属部件表面要做光滑处理，边缘和角度需要进行圆滑处理，增大曲率半径，避免电晕发生；对于固定螺栓等处，如果露出螺纹，需要加装圆头电晕螺帽；线路板上的线条边沿也有可能发生电晕和电弧打火，而焊接掩膜可以有效防止发生类似现象，如果没有焊接掩膜，则线路板上的绝缘耐压将下降20%；在空气间隙中增加绝缘材料提高耐压，并不是一个好的办法，其绝缘水平也不一定会得到提高，原因是电压分配是与两种材料的介电常数成正比，当电晕发生在金属表面与空气结合处时，空气将被电离，使之不再是绝缘体，整个电压会全部加在绝缘材料上面，所以如果空气间隙耐压不够，应调整机械结构，用加大空气间隙来提高耐压。

3.3 绝缘子爬电问题

由于空气压力降低，对外表绝缘和电气间隙的绝缘性能影响很大，爬电距离应结合海拔高度进行修正，在3000m海拔时，绝缘子表面爬电间距应控制在1.6k V/cm之内。使用聚四氟乙烯绝缘材料，由于其表面不会产生冷凝结露现象，所以爬电间距标准还可适当提高，但值得注意的是，电晕对聚四氟乙烯的腐蚀却是非常严重的。陶瓷真空电容器的陶瓷和金属环结合处加装的电晕环用硅胶材料覆盖，相当于增加了真空电容器的陶瓷表面的间距，改善了爬电性能。

3.4 冷却问题

风机在给定转速下的风量（m 3/min）是与空气密度成正比的，在高海拔地区，合适冷却所需要的风量是与空气密度成反比的，因此为得到合适的冷却效果，风机尺寸或数量的变化与空气密度是平方关系。海拔3000m时，在同一温度下，空气密度仅为海平面时的70%左右，所以应当增大一倍风机尺寸或风机数量，用来补偿空气密度下降导致的冷却效果变差。但同时海拔高度上升，平均气温却是下降的，当地平均最高气温为25℃左右，而极端最高气温为35℃左右，如果将工作环境温度要求从原450C降低为30℃，则对风冷系统的要求将会大大降低。从经验上看，海拔高度上升300m，工作环境温度降低2℃，可以使得冷却效果保持不变，所以综合考虑空气密度和气温的变化，实际工作在3000m海拔高度时，功放单元和合成器的冷却系统仅需要增加容量10%左右，这样功放单元和合成器的结构就不需要作大的调整。从表1中的数据可以看出这样的结果，由于整机增加了一个功放单元，全机需要的风量还是增加了30%。

美方装配的50Hz/60Hz风机，当工作在50Hz电源条件下，由于风机转速变低也会带来风流量的降低，但在设计中已经作过考虑，表1中的风量就是工频50Hz时的数据。

3.5 传输线的选择

高海拔给传输射频功率的传输线也带来一定的问题。中波广播一般使用垂直极化天线，所以发射机多采用单边非平衡输出方式，室内部分的传输线一般是同轴硬式馈管或同轴软式电缆。传输线的选择一般要考虑两种额定功率：一种是基于能安全承受的最大发热状况，一般称为平均额定功率；另一种是基于电压击穿的考虑，一般称为峰值额定功率，大多数情况，该两种额定功率值都需要考虑。

由于海拔高，环境温度较低，从图1的曲线可以看出，有利于平均额定功率的提高。9吋50Ω传输线在2MHz工作频率下，其平均额定功率约为2700kW；而对于12吋50Ω传输线的平均额定功率，从图2中可以看出其平均额定功率大约为5000kW，大大满足实际上约1500kW的要求，所以传输线平均额定功率不会存在问题。

再来考虑峰值额定功率问题，在模拟AM广播时，传输线承受峰值功率可用下式来表示：

P PEAK=Pt (1+M2) ×VSWR

式中：PPEAK为传输线需要承受的峰值功率；

Pt为载波功率；

M为调幅度；

VSWR为电压驻波比。

按照DX-1000 (HA）发射机的技术指标要求，发射机输出峰值功率PPEAK最大为2400kW。按照3000m海拔高度考虑，经查同轴传输线峰值额定功率降额系数表，传输线的峰值额定功率的降额系数是0.69。查同轴传输线峰值额定功率表得知，9吋50Ω传输线峰值额定功率为3300kW, 12吋50Ω传输线峰值额定功率（标准工作条件下）为5720kW，分别乘以降额系数0.69后，分别为2277kW和3947kW。如果从峰值额定功率的考虑出发，发射机输出只能选择12吋50Ω同轴馈管。按照上面的分析和考虑，功放单元的输出选择了6吋同轴馈管（原来使用的是4吋同轴馈管）。

3.6 短波发射机的选型考虑

对大功率短波发射机的考虑相对要简单一些。大功率短波发射机一般均为电子管类型，普遍采用高电压提高效率，同时需要经常变换工作频率，各器件、各位置的电压是在一定范围内变化的而非固定的，所以电子管短波发射机在设计时，对耐压、绝缘的考虑相对比较充分，留出的冗余量比较大，在高海拔应用时，不会发生问题；短波机工作频率较高，射频功放工作在C类，由于局部位置电压很高，所以槽路中金属部件边缘的圆角化、光滑化处理在短波机中是一直普遍采用的，而电子管阳极上的筒形隔直电容本身就带有电晕环，在正常运行时，一般不会出现问题；短波机的冷却系统是一次侧采用水冷系统，二次侧采用风冷系统，进行风水热量交换，与前面冷却问题分析思路相同，冷却系统没有大的改变，况且二次侧系统设计时一般会按极端情况考虑，1+1配备中，单台设备也应能承担全部热负荷。综合各方面情况来看，短波机在高海拔地区工作基本上不需要进行调整，除非在正常海拔地区运行时，已经暴露出某个方面的负荷能力存在问题，才需要进行相应的改动和提高。

4 技术指标的差距

与标准型DX-1000发射机相比，高海拔型DX-1000发射机技术指标的差距主要表现在以下几个方面（括号内为标准型发射机指标）：

(1) 效率下降为最小80%（83%）；

(2) 工作环境温度下降为+30℃ (+45℃) ;

(3) 连续1 0 0%调制能力为节目（100%正弦信号）；

(4) 正峰调制能力降低为+100% (+105%) ;

(5) 输出端口为12吋（9-3/16吋）；

(6) 功率因数为大于0.9 (0.95以上）。

从以上数据可以看出，工作在高海拔环境条件下，发射机的指标是有所降低的。其中，我们最为关心的是连续100%调制能力，在这个问题上曾与厂方探讨多次，希望调制信号改为正弦信号而不是节目信号，但厂方坚持无法做到，认为热负荷能力已经无法提高，考虑到我方对整体工作的进度要求，最后接受了厂方提出的指标。全面地看，虽然部分指标相对有所降低，但考虑到要在3000m高海拔环境下正常稳定运行，应该说是令人满意的。

5 结束语

高海拔环境确实对大功率全固态发射机运行存在着不利的影响，但在认真分析研究存在的问题后，力求在设计、制造环节上都采取有针对性的解决方案，最后实现了预期的目标。几年来，DX-1000发射机运行稳定，状态良好，证明所采取的措施是有效的。分析总结这些经验，是希望能够给日常维护工作提供一些有益的帮助。

参考文献

[1]H.Swanson and H.Jacobson.Guides for the design and operation of transmission equipment for high altitude operation.2001.

发射环境篇9

随着使用CDMA无线网络服务的用户不断增加, 移动通信运营商为了满足日益增长的市场需求, 对CDMA网络进行了大规模的扩容和升级改造, 力争将CDMA网络打造成一个完善的3G移动网络。3G网络的目标是全球无缝覆盖, 能够提供大容量的话音, 高速数据和图像传输等灵活的业务, 能适应多种环境的传输速率, 其中车速环境144kbit/s, 步行环境384kbit/s, 室内环境2Mbit/s。

无线通信业务量分布情况的测算结果显示, 60%～80%的移动用户话务量发生在室内, 对室内覆盖系统进行升级改造, 提高室内覆盖区域的信号质量和容量, 也是CDMA网络升级改造的一个重要项目。在3G模式下, 数据类业务需要更高的传输流量。为了满足传输速率要求, CDMA系统将是多频点同时运行的, 其中有多个频点承载数据类业务。由于CDMA系统的多频点同时运行, 对室内覆盖系统中的直放站功率也提出更高的要求, 因为直放站需将总输出功率均匀分配到各个工作的频点上。比如对于一个两载频的系统, 直放站将功率进行分配后, 每个载频的输出功率将比直放站的总输出功率减小3 dB。为此, 通信运营商引入了10W (输出信号功率40dB) , 20W (输出信号功率43dB) 等大功率直放站作为室内覆盖系统信源, 替代原来的小功率直放站。

在室内覆盖环境中, 大功率直放站的引入, 提高了覆盖信号的强度, 增大了信号的覆盖范围。但在信号测试中发现一个经常出现的现象, 室内覆盖区域内的手机发射功率TX值偏高。对CDMA系统来说, 手机发射功率高将导致网络容量和质量的降低。因为CDMA是一个自干扰系统, 所有用户在同一频率, 相同带宽内进行通信, 每一通信用户所受到的干扰与其他通信用户的数量和其信号强度成正比, 相对的, 每一通信用户的信号对于其他用户来说都是干扰信号。如果某个用户为了得到更好的服务 (更低的误帧率) , 不断地提高自己的发射功率, 同时要求基站提高分配给他的功率, 那么该频段上其他信号弱的用户信号完全有可能被该用户信号所淹没。为此, 在CDMA系统中引入了功率控制机制, 功率控制是CDMA系统的一项关键技术。通过功率控制, 在保证一定信噪比的情况下, 要求CDMA手机都按最小功率发射, 使每个移动台到达基站的信号电平几乎相同。在室内覆盖系统中, 功率控制机制同样起作用, 但手机的信号发射功率仍然偏高, 是什么原因导致手机发射功率偏高呢?通过工程实践, 结合理论分析, 总结出了以下几项原因。

2 室内覆盖系统中手机发射功率高的原因分析

2.1 直放站设备的质量性能问题

通过频谱仪分别对基站和多台直放站的输出信号进行测试, 通过对比发现, 信号经过直放站放大后, 信号频谱产生了变形失真。对基站和直放站的实测信号频谱图如图1～5:

在信号分析中, 信号的时域和频域间的关系是通过傅里叶公式进行描述的。

傅里叶变换公式

x (t) :信号时域函数;X (jΩ) :信号频域函数

傅里叶变换分别从时域和频域对同一信号进行了描述, 并建立起信号时间特性和频域特性之间的对应关系。通过该定理, 我们可以得出, 信号的频域特征发生变化, 必将引起信号的时域特征发生变换。信号的时域特征发生变化, 必将引起信号的误帧率增加, 而误帧率增加将影响到CDMA系统的功率控制机制。

CDMA系统的功率控制机制包括了前向功率控制、反向开环功率控制、反向闭环功率控制。现分别介绍如下:

(1) 前向功率控制:基站根据移动台的测量结果调整对每个手机的发射功率的控制。基站周期性的发送测试信号, 手机检测前向传输的误帧率 (FER) , 并向基站报告该误帧率的统计结果。基站根据手机报告的误帧率统计结果, 决定增大或是减小前向传输功率。在手机的帮助下, 基站对路径衰落小的手机分派较小的前向链路功率, 而对那些远离基站的和误帧率高的手机分派较大的前向链路功率, 使每一个手机的信噪比 (S/N) 相同。

(2) 反向开环功率控制:手机通过测量它接收到的基站信号的误帧率 (FER) , 估计前向传输路径的损耗, 进而确定发射功率的大小。开环功率控制的主要特点是不需要反馈信息 (没有基站的参与) , 因此在无线信道突然变化时, 它可以快速响应变化。此外, 它可以对功率进行较大范围的调整。这种控制不够精确, 因为开环功率控制的衰落估计准确度是建立在上行链路和下行链路具有一致的衰落情况下的。

(3) 反向闭环功率控制:在这种控制中手机和基站共同参与, 基站不停地监测反向链路的信号误帧率 (FER) , 如误帧率值太小了, 基站会命令手机减小发射功率。如果误帧率值太大了, 基站会命令手机增加发射功率。手机根据基站发送的功率控制指令来调节手机的发射功率。

在CDMA的3种功率控制方式中, 都是通过测试信号的误帧率 (FER) 进行控制的。当信号中的误帧率高, 功率控制机制即认为是由于其他手机信号和噪声干扰信号过大, 导致本身信号被其他信号所淹没, 引起误帧率过高, 所以功率控制机制会不断要求手机和基站提高信号发射功率。而引起误帧率高的真正原因是直放站在对信号进行传输、放大的过程中, 信号变形失真所引起的, 并非是由于信号太弱或存在强噪声信号干扰。也就是说, 如果直放站质量性能不合格, 导致信号在传输、放大的过程中产生变形失真, 那么无论如何提高信号的功率, 也不能减小误帧率 (FER) , 施主基站和手机仍会不断提高信号发射功率。所以, 直放站的质量性能不稳定, 引起信号变形失真, 是手机发射功率高的一个重要原因。我们在引入大功率直放站, 增大信号功率和覆盖范围的同时, 如果不能保证直放站所传输的信号的准确性, 将引起各个终端手机都提高自身信号发射功率, 这样, 室内覆盖无线网络的质量和容量并没有得到有效提高。

2.2 对室内覆盖系统话务量的正确估算及分配

现阶段, 室内覆盖系统的信源大多选用光纤直放站, 光纤直放站的近端一般通过40 dB的耦合器进行施主基站信号耦合 (采用40 dB耦合器是为了减小直放站对基站的反向干扰) 。直放站反向信号在经过40 dB的耦合器时, 信号强度也相应衰减了40 dB。因此, 最终到达基站信号接收器的直放站信号的功率相对较小, 这就决定了直放站覆盖区域的话务量不能太大。

我们知道, CDMA的扩频调制技术是建立在香农信息理论基础之上, 香农容量定律规定, 在加性白高斯噪声中信道容量为:

其中:Csh为信道传输容量, 单位是bit/s;BRF为信道带宽, 单位是Hz;

SNR为信噪比, SNR=S/N, S为信号平均功率, N为噪声平均功率。

在带宽不变的情况下, 对直放站反向信号来说, 通过40 dB的耦合器衰减后, 反向信号在到达基站接收器时的功率相对较小 (相比较于基站接收到的总信号功率) , 所以, 直放站的反向信号中, 有效信号功率S相对较小, 环境噪声功率N相对较大。根据香农定理, 直放站所能得到的信号容量不可能太高。而终端手机为了保证通信质量, 会不断要求提高信号发射功率, 以取得相应的信号容量。因此, 在话务量较大的室分系统中, 如商务大楼、宾馆、大型商场、图书馆等地方, 不应采用直放站作为室内覆盖系统的信源, 应采用微蜂窝作为信源, 微蜂窝是能够提供业务容量的设备, 能够适用于大话务量的室内覆盖环境。

2.3 室内分布系统的安装工艺问题

室内覆盖系统是通过馈线, 耦合器和功分器, 将信号均匀地传输到大楼的各个角楼。其中, 馈线头的制作质量是影响整个系统运行效果的主要因素。电磁信号在馈线内传输, 如果馈线头制作的质量不合格或馈线头接触不良时, 将使信号在馈线头处发生折射, 回射、散射等现象, 在系统的这些故障点处将产生高驻波比, 通过驻波仪可检测到这些高驻波比的故障点。

系统中的高驻波点会引起回波和反射波加大, 进一步削弱了直射有用信号, 但噪声电平并不因反射而减少, 因而造成了信噪比的下降;高驻波点还会产生很多的回波干扰, 最后将全部干扰信号折合到噪声电平上来, 引起系统信噪比的进一步下降。系统中信噪比的降低, 必将增大信号的误帧率, 手机和施主宏基站间为了维持正常通信, 只能通过提高各自的信号发射功率。所以, 高驻波是室内分布系统中信号传输不良的表现, 是引起室内覆盖环境中手机发射功率高的一个因素。

2.4 室内分布系统的天线质量不合格

一般情况下, 手机在离室内分布系统天线近、上行链路质量好的地方, 手机的发射功率就小, 因为这时候能够保证室内覆盖系统的信源接收到手机发射的信号并且误帧率也小, 而且手机的发射功率小, 对本小区内其他手机的干扰也小。但是当天线的质量不合格, 不能有效地接收手机信号时, 上行链路损耗将变大, 为了使室内覆盖系统的信源接收到手机发射的信号, 手机的信号发射功率将会变大。所以, 室内覆盖系统中的天线质量不合格也是引起手机发射功率高的一个因素。

3 室内覆盖区域内手机发射功率高的应对措施

结合上文的分析, 针对室内覆盖环境中手机发射功率高的问题, 主要应从以下几个方面采取措施:

(1) 提高直放站设备的质量及性能, 避免信号在传输, 放大等处理过程中产生变形失真, 减小信号处理过程中产生的误帧率。

(2) 进行准确的话务量评估测算, 当话务量较高时, 应采用微蜂窝作为室内覆盖系统的信源。

(3) 加强室内覆盖工程的施工管理, 保证室内分布系统的施工工艺达到要求, 避免室内分布系统中出现高驻波。

(4) 对室内分布系统所使用的器件质量应严格检查把关, 保证各种器件的质量性能指标达到要求。

对于手机的发射功率, 一方面我们希望它足够大, 以克服无线电波传播路径的损耗、反射、折射的损耗, 克服其他无线电波的干扰, 另一方面又希望它足够小, 尽可能地减小对其他手机的干扰, 这点在码分多址系统中尤显突出。解决的办法除了上文提出的几点之外, 还要根据无线网络的实际情况进行检查分析, 找出引起手机发射功率高的真正原因, 采取相应的措施, 在保证所有用户手机正常通信的情况下, 尽可能的把所有手机的发射功率都降下来。

4 结束语

总之, 手机发射功率是衡量室内覆盖环境中无线网络质量的一项重要指标。手机发射功率高, 不仅影响话音业务的通信质量, 对高速率、大流量的3G数据类业务将产生更加明显的影响。降低通信手机的发射功率, 优化室内无线网络的通信质量, 保证室内环境的无线通信速率达到2Mbit/s以上, 是实现无线通信3G目标的一项重要工作。