移動通信基站鐵塔的選型及設(shè)計

【摘要】移動通信基站鐵塔的選型與設(shè)計是移動通信基站研制工作的重要內(nèi)容。本文闡述了移動通信基站的構(gòu)成，分析了移動通信基站鐵塔的設(shè)計要求，給出了移動通信基站鐵塔的選型與設(shè)計方法，并給出了實際的設(shè)計案例。本文工作對移動通信基站鐵塔的研制具有重要參考價值。

【關(guān)鍵詞】移動通信基站設(shè)計要求鐵塔選型

隨著社會的不斷發(fā)展，通信已經(jīng)成為當(dāng)今社會生活工作中密不可分的一種重要手段，如何保證通信的暢通是所有通信運營商關(guān)注的重點。而移動通信基站是移動通信系統(tǒng)信號覆蓋建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，是提高移動通信系統(tǒng)的重要組成部分。通信基站設(shè)計主要包括基站機(jī)房設(shè)計、鐵塔桅桿選型以及天饋系統(tǒng)選擇三個部分。本文通過分析移動通信基站設(shè)計的要求，討論了移動通信基站鐵塔選型的依據(jù)，對移動通信基站設(shè)計方案確定進(jìn)行規(guī)范。

1移動通信基站建設(shè)基本框架結(jié)構(gòu)

移動通信基站建設(shè)是構(gòu)建移動通信網(wǎng)絡(luò)的重要支撐。移動通信基站建設(shè)主要包括基站機(jī)房建設(shè)、鐵塔/桅桿建設(shè)以及天線架構(gòu)。其主要構(gòu)成如圖1。

1.基站機(jī)房。主要包括傳輸設(shè)備、收發(fā)信設(shè)備、電源設(shè)備、環(huán)境動力監(jiān)控裝置、自動滅火裝置和空調(diào)等。

2.鐵塔/桅桿。主要包括防雷接地裝置、天線支架、塔身、輔助設(shè)施、地基基礎(chǔ)和拉線等。鐵塔/桅桿類型主要分為三管塔、角鋼塔、拉線塔、單管塔和樓頂抱桿等。

3.天線。主要包括天線座架、天線反射體以及饋電系統(tǒng)。天線按使用區(qū)域分為：室內(nèi)分布天線和室外天線；按照發(fā)射方向分為：全向天線、定向天線。

2移動通信基站鐵塔特點、設(shè)計要求及選型依據(jù)

根據(jù)基站建設(shè)的地理環(huán)境、設(shè)計要求和鐵塔自身的特點，合理的對基站鐵塔進(jìn)行選型是移動通信基站設(shè)計方案主要問題。合理的鐵塔選型和設(shè)計，對于降低工程造價，縮短工程建設(shè)周期，保證結(jié)構(gòu)安全可靠至關(guān)重要。

2.1不同類型鐵塔特點

移動通信基站通信基站建設(shè)一般是在樓頂、丘陵及開闊的地勢構(gòu)建的鐵塔附近，總體地勢較高，具有高柔、難維護(hù)等特點，對通信基站的設(shè)計提出了很高的要求。通信鐵塔選型與天線的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)布置、天線掛高、占地面積、風(fēng)壓荷載、建筑場地的環(huán)境和地質(zhì)條件等有著非常密切的關(guān)系。表1為移動通信基站鐵塔類型優(yōu)缺點對比表。

2.2設(shè)計要求

1.基站選址要求。通信基站選址要考慮周圍用戶話務(wù)量大、信號差、基站少的區(qū)域；要遠(yuǎn)離大功率電磁干擾或強(qiáng)脈沖干擾以及存儲易燃易爆物品的倉庫、企業(yè)；基站目標(biāo)覆蓋區(qū)應(yīng)視野開闊，其附近沒有高于基站天線高度的建筑物阻擋。同時通信基站的建設(shè)需要建設(shè)機(jī)房、鐵塔以及安裝設(shè)備，對施工機(jī)械有很大的需求，注意周圍地勢特征，選擇便于施工、維護(hù)的環(huán)境。

2.維護(hù)性要求。由于通信基站本身包含的設(shè)備比較多，連接復(fù)雜，對通信基站的維護(hù)保養(yǎng)提出了更高的要求，因此在通信基站建設(shè)中要注意設(shè)備安裝的有序、清晰、直觀，便于維護(hù)。

3.安全性要求。通信基站設(shè)計中要充分考慮風(fēng)壓、周圍環(huán)境、設(shè)備自身等方面可能存在的問題，構(gòu)建接地網(wǎng)、設(shè)計防雷系統(tǒng)和設(shè)備工作、保護(hù)接地，在機(jī)房內(nèi)完善自動滅火裝置和環(huán)境溫度控制裝置。一座合格的通信基站，應(yīng)在其設(shè)計壽命周期內(nèi)，在未發(fā)生超出設(shè)計范圍的自然因素情況下能夠正常工作，不出現(xiàn)機(jī)房、鐵塔傾斜、倒伏、地基下沉等現(xiàn)象，確?；镜陌踩?。

4.經(jīng)濟(jì)性要求。移動通信基站設(shè)計要考慮覆蓋面積、人口密集程度和環(huán)境因素，選擇合適的通信基站形式，盡量節(jié)省工程投資。

5.美觀性要求。通信基站建設(shè)除了要滿足無線通信系統(tǒng)場強(qiáng)覆蓋外，還應(yīng)該滿足城市的整體規(guī)劃布局。安裝在城市內(nèi)應(yīng)盡量跟環(huán)境協(xié)調(diào)一致，排除人們的對基站輻射傷害的顧慮；安裝在景觀區(qū)的基站，應(yīng)與周圍景觀協(xié)同一致，不破壞景觀的整體效果。

2.3鐵塔選型依據(jù)

1.根據(jù)場地地質(zhì)構(gòu)建樁基，合理確定鐵塔選型。

移動通信基站設(shè)計前要進(jìn)行巖土工程勘察以確定建設(shè)場地地質(zhì)，并結(jié)合鐵塔結(jié)構(gòu)形式和周圍環(huán)境條件，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較綜合分析確定鐵塔選型。在采用樁基礎(chǔ)時應(yīng)進(jìn)行樁基抗壓、抗拔、抗水平力的承載力計算，以及樁身的抗裂、沉降和抗彎承載力驗算。通信鐵塔基礎(chǔ)將上部結(jié)構(gòu)的全部荷載安全可靠地傳遞到地基，并保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定，是構(gòu)成通信鐵塔結(jié)構(gòu)的重要組成部分。鐵塔基礎(chǔ)可采用單樁基礎(chǔ)、群樁基礎(chǔ)和擴(kuò)展基礎(chǔ)，必要時應(yīng)設(shè)置聯(lián)系梁拉結(jié)、抗液化處理和地腳錨栓設(shè)計。

2.根據(jù)天線掛高要求，合理確定移動通信基站鐵塔類型。

天線掛高一般是30-40米之間，但根據(jù)周圍地物地貌，可進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。例如在郊區(qū)丘陵上建造移動通信基站鐵塔高度可適當(dāng)降低到20米左右，在城市樓頂建造移動通信基站，桅桿最高15米、抱桿最高5米。

3.根據(jù)租用場地面積，合理確定移動通信基站鐵塔類型。

租用場地的面積對確定移動通信基站鐵塔選型非常重要。各種不同的鐵塔占地面積各不相同，如：角鋼塔占地面積大約為60-100平方米；三管塔占地面積大約為50平方米；單管塔占地面積大約30平方米；拉線塔占地面積大約為851平方米；樓頂抱桿、桅桿占地面積大約為100平方米，主要為樓頂空間。

3移動通信基站設(shè)計實例

下面以陜西省渭南市澄城縣某通信基站設(shè)計為例，對移動通信基站設(shè)計進(jìn)行分析。

首先，進(jìn)行基站選址。

一是進(jìn)行現(xiàn)地勘探。由于本基站地下水埋藏較淺，黃土土質(zhì)疏松，承載力較低。地質(zhì)條件描述為:勘察期間場地地下水埋深為3.7m，①②層疏松黃土，承載力100kPa，層底埋深約7m，地下水對混凝土具弱腐蝕性。其地質(zhì)條件見表2。

二是確定基站基樁灌注方法。本基站地下水埋藏較淺，基坑開挖不宜太深，否則需要排水，增加施工成本和難度，宜采用獨立基礎(chǔ)，以①層粉土為基底持力層，地基承載力特征值按進(jìn)行抗壓計算，基礎(chǔ)采用3m×3m，埋深2.5 m，即能滿足抗壓要求。為便于施工墊層，可以在基底墊0.2m厚級配碎石，每邊寬出基礎(chǔ)邊0.15m。由于地下水對混凝土具弱腐蝕性，故本基站攪拌混凝土?xí)r應(yīng)采用礦渣硅酸鹽水泥。

其次，進(jìn)行基站機(jī)房設(shè)計。

基站機(jī)房屬于自建塔側(cè)機(jī)房，距離鐵塔基樁2m。機(jī)房內(nèi)設(shè)備安裝按照機(jī)房工藝要求，應(yīng)采用“課桌式”多列排列，設(shè)備與設(shè)備之間距離規(guī)范要求1.2m，根據(jù)實際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

最后，進(jìn)行鐵塔桅桿選型。本基站建于澄城縣建造基站方位位于郊區(qū)開闊地域，維護(hù)性要求高，可建造三管塔。

根據(jù)現(xiàn)地勘察結(jié)果，確定此基站設(shè)計總體概況如下：

（1）本鐵塔為三邊形鋼管塔，樁基采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，塔高為30米，跟開為3×3米，避雷針高度為2.5米。懸掛定向天線三幅。

（2）通信鐵塔結(jié)構(gòu)形式為鋼結(jié)構(gòu)，所有材料必須熱鍍鋅。

（3）當(dāng)?shù)氐卣鹆叶葹?度，當(dāng)?shù)鼗撅L(fēng)壓為0.35KN/m2，考慮到通信的重要性，本次設(shè)計地震烈度為8度，風(fēng)壓已適當(dāng)提高。

（4）機(jī)房采用側(cè)機(jī)房設(shè)計，距離鐵塔基樁2m。

4結(jié)論

隨著移動通信的不斷發(fā)展，用戶對通信質(zhì)量的要求不斷提高，對移動通信基站設(shè)計方案提出了更高的要求。移動通信基站設(shè)計不僅要考慮基站本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計和通信要求，還應(yīng)考慮周圍環(huán)境和用戶的需求、經(jīng)濟(jì)性、維護(hù)性和施工條件。本文通過分析移動通信基站設(shè)計的要求以及鐵塔選型的方法，為移動通信基站設(shè)計方案確定提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉洪，移動通信三管塔的應(yīng)用及分析，電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化. 2009（7）:54-58

[2]史俊青，通信鐵塔安裝工程設(shè)計施工，電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化. 2003（12）:44-48

[3]韓炳忠，移動通信基站鐵塔與機(jī)房的設(shè)計優(yōu)化，電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化. 2003（5）：16-20

[4]楊靜，淺談無線通信防雷接地，中國新通信. 2012（7）:61-63

[5]魯建強(qiáng)，做好通信系統(tǒng)防雷工作意義重大，中國新通信. 2011（9）:82-87