短波数据范文-盘古文库

短波数据范文

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来源：火烈鸟

作者：开心麻花

2025-09-22

短波数据范文（精选4篇）

短波数据第1篇

关键词：短波广播,场强中值,标准差

1 研究背景

短波广播由于具有传播距离远、覆盖面广的特点, 因此成为对内及对外广播非常重要的一种传播方式。短波的电路传输方式以天波为主, 也就是通过电波在电离层中不断折射最终形成反射, 如条件合适, 会经过地面反射形成多跳的电离层反射, 达到远距离传播的目的, 也正是如此, 电离层的变化、地面复杂的环境、多径传播造成的干涉等因素都会不同程度的造成短波广播的不稳定。为了能够让短波广播能够有尽可能好的效果, 就需要对广播电路进行科学的研究, 合理的选择发射机、天线、发射仰角、频率、时段等要素, 对短波广播进行统一的规划, 同时要对短波广播进行全面准确的收测, 客观地反映实际广播效果, 进而修正规划中不符合实际的地方。目前广播发射运行单位主要通过电路计算工具来对短波广播的各项参数进行理论计算。在理论覆盖区的实际播出效果由监测部门的台站提供的监测数据来体现。虽然短波广播的理论预测已经有一套国际通用的方法, 监测数据也有了一定的积累, 但是目前两者之间还缺少科学系统的分析, 尚未形成利用收测数据对广播覆盖效果进行合理评价的机制。本文旨在从不同数据的对比分析入手, 提出评价短波广播效果的点数据和面数据的两种方式, 为短波广播更科学更合理的规划提供参考。

2 短波广播效果预测方法

短波广播效果预测的内容包括在给定电路条件下计算出可用频率, 计算出不同频率在不同时段的场强值, 根据这些数据才能形成理论上的广播覆盖区, 进而作为广播发射任务规划的依据。目前国际上通用的一种方法来自于ITU的建议书——ITU-R Recommendation p.533-6, 题目为《HF propagation prediction method》, 即《高频传播预测方法》。在该文档中, 详细阐述了E层和F层最高可用频率的计算方法, 还有不同传播距离下仰角、场强以及信噪比的计算方法。在本次研究中, 我们只用到在给定条件下场强的计算。采用的是HFBC 3.1软件进行计算。需给定的输入数据为:发射地点的经纬度、接收点的经纬度、太阳黑子数、月份、时间、工作频率、发射机发射功率、天线程式、天线主方位角。

场强中值按下式进行预测:

式中, Ets——短路径场强中值

Pt——发射机功率[dB (kW) ]

Gt——相对于各向同性天线的发射天线增益 (dB)

P’——沿射线路径的斜投射距离 (km)

LI——电离层吸收损耗 (dB)

Lm——“超过MUF”的损耗 (dB)

Lg——中间反射点的地面损耗 (dB)

Lh——极圈和其他系统损耗 (dB)

本研究中计算的场强值全部都是指场强月中值。

3 广播效果点数据研究

按照给定的条件, 使用软件可以直接计算出给定点的场强值。通过在接收点的实际场强测量, 便可将理论数据和实测数据进行对比分析。在本次研究中, 我们在全国9个地点进行了连续7天的场强收测, 收测的频率来自于发射台在理论上覆盖接收地点的实际使用频率。

虽然在这7天的场强收测中, 收测人员采用专业收测设备严格按照收测条件进行了收测, 但由于固有的测量误差以及场强值每天的衰落变化, 收测场强值在这7天不可避免的会发生变化, 而理论计算值由于是月中值, 所以始终会保持一致。

我们首先会关心的是测量值的准确性, 虽然场强值必然存在变化, 但是如果数值之间离散程度过大, 测量的准确性也是会降低的, 为了科学评价测量的准确性和场强的变化情况, 我们计算了收测样本标准差。标准差是衡量数据离散程度和测量准确性的常用方法, 样本标准差计算公式如下:

设有n个数s, s, s…s它们的平均数

如果这n个数是作为样本存在的, 样本标准差为

在确定测量准确性的情况下, 我们需要精确掌握实测数据与理论数据之间差异的情况。我们提出了一种场强值差异的分类方法, 其依据来源于已有的信号强度主观评价与场强值的关系对照表。该对照表内容如表1所示。

从表1可以看出, 每隔15dB, 信号强度主观评价就会降一级, 也就是说人耳可以明显地区分出信号强度的高低。因此我们对理论场强与实测场强的差异进行的分级见表2。

表2中A、B、C三级代表了理论场强值与实测场强值的差别在允许的范围内, D级和E级表示两者之间存在着明显差别, 需要引起注意。

通过以上介绍的两种方法, 我们可以较为合理的评价实测数据以及它和理论数据间的差异情况。接下来将以在上海、海口和厦门收测的北京某发射台180度方向若干频率的场强数据为例, 对实测数据与理论数据做一下对比分析。该发射台在180度方向上实际收测的频率位于6M、11M和15M三个频段, 收测时段为早中晚9个不同的时段, 在2007年8月2日至8日连续收测7天, 差异统计结果见表3和图1。

在总共28组数据中, 有4组反映出实测场强值与理论场强值有较为明显的差异, 这时我们需要进行具体分析, 首先是差异最大的一组, 具体情况为:在17:48收测某短波频率, 收测场强中值为44.5dBμV/m, 理论场强中值为65.5dBμV/m, 收测值与理论值之差为-21dBμV/m, 差异等级E, 可听度4分, 标准差为14.15。这里的可听度是五分制表示的广播效果主观评价, 是这7天的中值统计。根据CCIR第378-3号建议书对监测台场强测量的准确度要求, 准确测量场强的测量准确度为±2dB, 而此次测量的标准差已经达到了14.15, 这已经远远超出了测量准确度的范围, 造成这一现象的原因可能是设备的固有误差, 也可能和短波在不同日期的衰落变化有关, 由于这7天的测量采用的同样的设备和方法, 所以固有误差的范围肯定很小, 那么如果在没有人为误差的情况下, 很可能是因为实际场强波动较大, 并且在这段期间实际场强明显小于理论场强。这是从现有数据得出的初步结论, 为了进一步证实结论, 需要增加样本数量, 也就是增加在同样条件下其他日期的收测数据, 如情况类似, 可以对理论场强值进行修正, 并寻找场强波动的原因。

以上是针对某一个接收地点的场强值比较分析, 它反映的是广播效果在某一点 (城市) 的覆盖效果, 此方法能够直接对场强值进行深入分析, 严谨准确, 但是存在无法体现短波广播理论和实测覆盖面的问题, 无法对某一方向上的整体覆盖效果进行评价。

4 广播效果面数据研究

基于点数据分析存在的局限性, 我们结合实际工作中频率规划的方法对某些特定的场强值进行地理位置统计, 形成地图上的等值线, 在等值线范围之内便是理论计算的覆盖区域。对于实际测量的广播覆盖效果, 采用以点带面的方法, 选择预计服务区内的若干遥控站点进行收测, 此时由于条件的限制, 无法进行精确的场强测量, 只能获得可听度数据。将收测结果和预测范围通过GIS进行展现, 便可直观地了解两者之间的差异。

目前国际上常采用SINPO五个缩略语来反映影响接收信号收听效果的诸因素, 并用五分制表示, 其中S代表信号强度, I代表干扰, N代表噪声, P代表传播骚扰, O代表总评。信号强度客观上是指接收地点的信号场强, 但通常信号强度常用接收机上的“S-表”读数或凭接收机上收听到的节目信号强度来确定。信号强度的主观评价与场强之间的对应关系上面已经给出, “总评”即综合收听效果或收听质量, 或简称为可听度, 如不存在干扰、噪声和传播骚扰等因素, 则“总评”的评分主要决定于信号强度。如接收信号存在干扰、噪声和传播骚扰, “总评”的评分就要比信号强度单独的评分低。

我们以河北某发射台在西南方向某频率的广播覆盖为例。根据信号强度与场强值关系, 55dB信号强度评分为4分, 50dB信号强度评分为3分, 45dB信号强度评分为3分;昆明、贵阳、南宁和海口这四地点都在55dB信号强度等值线的范围之内, 在2009年第二季度的该频率可听度季中值为4分, 同时我们还在2009年5月11日至16日期间在都江堰、什邡、绵竹汉旺、北川新县城以及汶川映秀这5个同样在55dB等值线内的地点进行了流动收测, 这里取中午12时至13时的三个收测数据的中值, 我们还利用遥控监测站点对55dB等值线附近部分地区进行了补充收测。流动收测中除什邡可听度较低只有1分以外, 其他4个地点可听度都达到了3分或3分以上, 补充收测中康定和马尔康收测效果较差, 其他地区效果均达到了3分。由此可以得出结论, 该频率在西南方向上实际覆盖效果与预测情况基本吻合, 但局部地区效果较差, 应对这些地区的预测进行必要的修正。我们从针对接收效果差的地区增加收测地点和收测时间, 累计更多的收测数据, 并对当地地理环境和电磁环境进行深入细致的考察, 以便拿出科学合理的解释, 提出正确的修正方案。

5 总结

短波数据第2篇

关键词：短波/超短波,天线,组网方式,通信协议

1 短波/超短波通信系统

在油气田井口数据采集及远程传输系统中涉及到的采集数据的远程传输。目前远程传输有多种方式, 大多采用有线通信或无线CDMA/GPRS通信方式, 但从油气田井口的特殊地理环境及运行维护费用角度考虑, 本设计选择短波/超短波的无线传播方式。

1.1 通信天线的选择

天线在通信系统中有着很重要的作用, 它是电波能量发射和接收窗口。如果天线的选型和架设不当, 即使有大功率的发射机和高灵敏度的接收机, 也不可能获得高质量的通信效果。当短波/超短波通信系统的硬件设备选定以后, 其通信质量的好坏除了取决于选频外, 再就是取决于天线的选型和架设[1]。

在无线电通信中, 总希望发射天线能将它的大部分能量向通信方向辐射, 而不希望向其他方向辐射。因为这样可以节省功率, 从而提高设备的利用率。也就是说, 发射天线在向空间辐射电波时, 应具有一定的方向性。短波通信中, 为了适应电离层的变化, 天线的方向性不能太强。在广播中, 为了覆盖较宽的地区, 就需要弱方向性的发射天线。

结合实际应用情况, 由于一个采油厂由一个控制中心和众多油井组成, 所以通信组网时采用一个控制中心对众多口油井的方式, 控制中心安装全向天线向四周发射信号, 每口油井处安装定向天线接收并应答信号。同时在实际安装时, 也要调整发射的仰角, 直到找到一个最大的信号接收角度。

1.2 电台的选择

本设计采用的是软件无线电台, 其优点是尽可能在接近天线处将信号数字化, 之后利用DSP等微处理器和大规模可编程逻辑芯片构成的统一平台, 结合各种软件实现完成各种通信功能。既能满足模块化、通用化的设计要求, 又能降低费用。

2 组网方式

短波/超短波通信系统设计关键在组网方式和网络的结构确定[2]。

油气田有多个采油厂, 每个采油厂由众多口井组成, 如果采用的短波/超短波电台是半双工工作方式, 只有接收到RTS触发信号才能接收数据, 只有DTR端口导通才能发送数据。发送数据时RTS至高, DTR至低;接收数据时RTS至低, DTR至高。如果采用全双工电台, 则不用考虑RTS和DTR导通端口, 可以直接进行数据通信。因为整个系统工作的同一时间里只能有一个井口的数据采集装置通过串口给上位机电台发送数据, 为了避免冲突和数据的实时性, 所以必须设计系统的工作时序。并且当油压数据值超过某一限定值时就要做相应的报警处理, 传送及时准确的采集数据到上位机, 通知站内工作人员及时采取相应措施。

本设计采用主从通信的方式, 以采油厂的中心控制室为主站即上位机, 众多井口设备为从站即下位机, 组建大型通信网络, 进行远距离无线数据传输。这样所有的下位机节点都以上位机节点为中心, 各个下位机节点间互不干扰, 因此在此结构中如果想再添加或删除某个下位机节点都不会对整个系统造成多大影响, 非常便于维护。

3 通信协议

通信协议是整个系统的核心机制, 如果通信协议设计的不好则会导致整个系统的崩溃。初始设计时, 采用的是上位机每隔固定时间发出采集信息, 一次采集所有井口的数据信息, 每台下位机几乎同时返回数据给上位机。这样做时如果有十几台下位机时可以工作正常, 但是如果下位机数量达到几十台则收到的数据显示乱码。

同时为了保证远程无线数据传输的准确性和可靠性, 还应设计良好的通信数据传输格式, 包括:

1) 数据传输方式为232串口异步串行通信, 波特率设为115 200bps;

2) 帧数据格式定义为:一位起始位、8位数据位、CRC校验位、1位停止位;

3) 系统的工作时序设计为:轮询-应答的通信方式。上位机在一个周期内对站内每一台下位机轮询发送一次指令, 被呼叫的下位机响应操作并返回应答数据给上位机, 没有被呼叫的下位机则处于等待接收指令状态。系统给每台下位机分配一个唯一固定的地址, 此地址由拨码开关确定设定。

通信时, 首先控制室的上位机通过串口把地址信息发送给电台, 之后经由天线广播发送给远方的各台下位机。每台下位机都监听此地址信息, 在串口中断程序中接收, 并把接收到的地址信息和下位机自身被分配的唯一固定的地址信息对比。如果地址信息不相同则退出串口中断, 等待下次寻址操作, 如果地址信息相同, 则置位相应标识位, 同时返回此下位机自身被分配的唯一固定的地址信息给上位机, 继续等待上位机发送的命令信息。

接下来, 控制室的上位机继续通过串口发送命令信息给电台, 之后经由天线广播发送给远方的各台下位机。但此时只有刚被寻址过的下位机会通过串口中断识别此命令信息, 此下位机首先对命令信息进行解析, 例如启动数据采集命令、启动流量计命令、启动井口截止阀命令等。下位机根据上位机的命令进行相应的操作, 当执行操作后把相应采集数据信息、地址、操作返回信息等, 以数据包的形式返回给上位机。上位机对接收到的信息进行分析、处理、存储等操作。

4 结论

本设计将短波/超短波通信方式应用到油气田井口采集数据的远程无线传输上, 包括远程无线数据传输的组网方式、通信协议以及通信系统的搭建。在实际的油气田井口数据采集中, 得到的数据稳定, 基本无误码, 在目前的气候条件下未出现异常。

参考文献

[1]Raymond J L, Donald W U.The Military Software Radio[J].IEEE Communications Magazine, 1995, 34 (5) :56-61.

短波数据第3篇

短波信道存在多径和时延, 且接收信噪比低, 该系统采用起伏信号最佳接收机原理检测解调, 其中相关器是最佳接收机的核心部件。相关器是通过相关运算来研究两个信号的相似性, 或一个信号经过一段延迟后自身的相似性, 以实现信号的检测、识别与提取等。该接收机建立在DSP (TMS320F2812) 硬件平台之上, 相关器及解调都采用数字化方式。数字相关器是实现两个数字信号之间的相关运算, 可以增加系统的灵活性和稳定性, 对数字相关器的研究具有较大的意义。论文首先简要介绍了最佳接收原理, 之后重点从时间及空间的角度讨论了系统的实现问题。在时间方面, 文中介绍了数字相关器的几种实现算法及其时间复杂度, 它们各有特点, 可根据实际需要选择。在空间方面, 受到DSP内部存储空间的限制, 讨论了副本载波的空间压缩问题。

解调理论依据

该系统采用起伏信号最佳接收机原理检测解调。所谓起伏信号, 是信号的振幅和相位都是随机参数, 而其余的参数是确知的信号形式。对于先验等概同分布的m个起伏信号:

为:若Mi>Mj, i, j=1, 2, , m, 但i≠j, 则判为s (t, φ, a) 出现[1], 式中:

其最佳接收机框图, 如图1所示。

DSP中的相关算法实现

在实际运用中, 信号总是有限长的, 如长度分别N1和N2。将两个序列补零至长度N, 可得互相关函数:

rxh表示在时刻m时的值, 等于将x (n) 保持不动而h (n) 左移m个抽样周期后两个序列对应相乘再相加的结果。

在DSP中可按下列方法实现相关运算:

(1) 公式法

公式法是按照3式编程计算。由于两个序列长度都为N, 整个运算量为o (N2) 。该算法思路清晰, 便于理解, 适用于数据量较小的情况。

(2) 卷积变换法

短波数据第4篇

中短波广播信号实际覆盖效果的测量工作, 一直被作为衡量发射台工作状况的重要标准之一。通过定期的信号场强测试可以掌握信号覆盖范围的变化, 便于及时了解发射台内各类设备的工作运行情况。传统意义上的信号场强测试需要操作人员到达主要服务区, 使用传统的场强仪设置很多测试点, 架设接收天线, 然后再输入频率, 对各被测频点进行逐一测量。这种传统的测试方法手段复杂, 测试效率低, 特别是在自然环境比较恶劣的测试条件下, 对测试人员来说, 是一项非常艰苦的工作。每一次服务区测量, 都要连续工作十几天, 而且测试点数量有限, 不利于对场强信号覆盖的实际分析。

随着信号测试技术的发展, 特别是GPS定位技术的引入, 近几年, 国内研制和生产了车载移动式自动记录中短波场强仪。使用车载移动式自动记录中短波场强仪测量广播信号的覆盖效果, 具有工作效率高, 测量时间短, 记录数据多, 可以直接绘制出覆盖效果图, 便于直观分析覆盖效果。现将我们使用过的525型车载自动记录场强仪 (见图1) 主要功能和实用方法介绍如下。

2 车载移动式自动记录中短波场强仪

车载移动式自动记录场强仪可对单一频点进行测试, 也可根据操作人员预设的频道表进行循环测试, 还可以根据操作人员预设的频率范围和步长对空间信号进行扫描, 仪器还配备了在线测试平台和离线分析软件两套辅助测试软件。该场强仪的另一独特之处在于它采用了正交双环天线进行信号采集, 实现了中短波广播信号的全方向接收。

2.1 测试主机的操作界面

该车载场强仪测试主机的操作界面非常简洁直观, 操作人员可以根据自己不同的测试要求选择相应的工作模式, 比如点频、组频或是扫描。在点频测试模式下, 操作人员可以设置中心频点和测试步进频率, 经过校准后进行测试, 测试结果会直接显示在测试界面中, 同时还可以通过扬声器收听到解调后的声音, 如果操作人员想要更换测试频点, 那么只需要调节操作面板上“左”、“右”方向键, 测试主机就可以按预设的步进频率, 进行频道选择;一般情况下, 对测试人员来讲, 测试主机的组频测试功能会较为常用, 这主要是因为它的测试效率比较高, 操作人员可根据测试需求在此模式下创建频率表, 在保存之后, 测试主机就会按照频率表进行循环测试, 如果操作人员需要临时变更测试频点, 也可通过修改频率表来快速完成相关的设置;当操作人员需要对整个空间信号进行了解和分析时, 可以将设备切换到扫描模式, 此模式下, 测试主机会根据操作人员预先设置好频带宽度和扫描步长进行频谱扫描, 操作人员可以根据实际测试情况变更不同的参考门限, 以达到理想的观测效果。测试主机的测试系统搭载于Windows平台上, 使得整体操作和将来的系统升级都非常灵活;机器自身配有USB和Ethernet数据接口, 使用方便, 扩展性强;测试主机的供电方式多样化, 可以支持AC220V市电, 也可使用车载点烟器供电, 其自身还有电池供电。图2为测量设置界面。

2.2 正交双环有源电调谐天线

设备的接收天线采用正交双环有源电调谐天线, 该天线可保证被测频点与测试天线保持在同一谐振频率上, 相对于全频段接收天线, 被测频点的频率准确性更高;该天线兼有鞭天线的无方向性和环天线特性, 都可对信号接收强度进行测试, 二者的差别在于, 环天线测试的是空间信号的磁场分量, 而鞭天线测试的是空间信号的电场分量。现在随着社会进步和各种电器设备的广泛应用, 空间中的电场环境越来越复杂, 这就势必会影响到我们对空间电信良好的测量, 此外电场受到周围遮挡等因素的影响也较大。与鞭天线不同, 环天线测试空间信号的磁场能量, 天线外部包裹的铝管可以很好地屏蔽空间中的电场信号, 这就使得该场强仪在测试过程中, 受到外接干扰更少, 进而提高了测试的准确性;除此之外, 正交双环有源电调谐天线通过其独特设计, 还解决了传统环形天线不能兼顾方向性的问题, 从而很好地解决了车载天线在运动中的全向接收问题。

2.3 远程测试平台

车载中短波场强仪中, 还配备了远程测试平台软件, 通过这一平台, 操作人员可以实时掌握测试的整个过程, 比如:测试点位置、被测频点场强以及发射基站信息情况等, 这些都可以及时地在地图界面上刷新出来, 同时在数据栏中进行保存。当前, 远程测试平台和测试主机可以通过有线或无线两种方式进行连接。当操作人员需要随车外出测试时, 可以采用传统的以太网连接方式实现数据传输;如果操作人员由于事情较多, 难以分身外出, 也可通过移动或联通的3G网络来完成数据传输, 这样, 操作人员足不出户就可实时掌握测试情况了。

2.4 覆盖分析系统软件

车载场强仪所配备的覆盖分析系统软件是在Microsoft Visual C++平台上, 基于MapInfo MapX5.0研发的, 它是针对中短波场强覆盖的实际测量结果, 进行分析的离线软件, 功能十分强大, 能够显示测试线路和测试数据;能够生成模拟等值线覆盖图;能够生成模拟等值面覆盖图;每个测试点的相关测试信息实时显示;设定发射点位置参数后, 可以计算测试点与发射点的距离和方位角;能够对测试信息进行统计, 并有相关图形显示;能够进行距离测量、面积测量;能够显示或隐藏相关地图图层, 能够修改相关地图图层位置;支持多文件打开, 并支持多文件合成。该软件可以自由添加和删除MapX5.0软件所支持的*.GST格式地图, 大大提高了其适应范围和灵活度。

图3、4、5为覆盖分析系统软件根据车载场强仪记录的场强测量数据, 绘制出的测量点记录和覆盖区场强分布图。

3 结束语