移動通信基站鐵塔的選型及設計

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

【關鍵詞】移動通信基站設計要求鐵塔選型

隨著社會的不斷發展，通信已經成為當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注的重點。而移動通信基站是移動通信系統信號覆蓋建設的基礎設施，是提高移動通信系統的重要組成部分。通信基站設計主要包括基站機房設計、鐵塔桅桿選型以及天饋系統選擇三個部分。本文通過分析移動通信基站設計的要求，討論了移動通信基站鐵塔選型的依據，對移動通信基站設計方案確定進行規范。

1移動通信基站建設基本框架結構

移動通信基站建設是構建移動通信網絡的重要支撐。移動通信基站建設主要包括基站機房建設、鐵塔/桅桿建設以及天線架構。其主要構成如圖1。

1.基站機房。主要包括傳輸設備、收發信設備、電源設備、環境動力監控裝置、自動滅火裝置和空調等。

2.鐵塔/桅桿。主要包括防雷接地裝置、天線支架、塔身、輔助設施、地基基礎和拉線等。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。天線按使用區域分為：室內分布天線和室外天線；按照發射方向分為：全向天線、定向天線。

2移動通信基站鐵塔特點、設計要求及選型依據

根據基站建設的地理環境、設計要求和鐵塔自身的特點，合理的對基站鐵塔進行選型是移動通信基站設計方案主要問題。合理的鐵塔選型和設計，對于降低工程造價，縮短工程建設周期，保證結構安全可靠至關重要。

2.1不同類型鐵塔特點

移動通信基站通信基站建設一般是在樓頂、丘陵及開闊的地勢構建的鐵塔附近，總體地勢較高，具有高柔、難維護等特點，對通信基站的設計提出了很高的要求。通信鐵塔選型與天線的結構形式、結構布置、天線掛高、占地面積、風壓荷載、建筑場地的環境和地質條件等有著非常密切的關系。表1為移動通信基站鐵塔類型優缺點對比表。

2.2設計要求

1.基站選址要求。通信基站選址要考慮周圍用戶話務量大、信號差、基站少的區域；要遠離大功率電磁干擾或強脈沖干擾以及存儲易燃易爆物品的倉庫、企業；基站目標覆蓋區應視野開闊，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需要建設機房、鐵塔以及安裝設備，對施工機械有很大的需求，注意周圍地勢特征，選擇便于施工、維護的環境。

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

3.安全性要求。通信基站設計中要充分考慮風壓、周圍環境、設備自身等方面可能存在的問題，構建接地網、設計防雷系統和設備工作、保護接地，在機房內完善自動滅火裝置和環境溫度控制裝置。一座合格的通信基站，應在其設計壽命周期內，在未發生超出設計范圍的自然因素情況下能夠正常工作，不出現機房、鐵塔傾斜、倒伏、地基下沉等現象，確保基站的安全。

4.經濟性要求。移動通信基站設計要考慮覆蓋面積、人口密集程度和環境因素，選擇合適的通信基站形式，盡量節省工程投資。

5.美觀性要求。通信基站建設除了要滿足無線通信系統場強覆蓋外，還應該滿足城市的整體規劃布局。安裝在城市內應盡量跟環境協調一致，排除人們的對基站輻射傷害的顧慮；安裝在景觀區的基站，應與周圍景觀協同一致，不破壞景觀的整體效果。

2.3鐵塔選型依據

1.根據場地地質構建樁基，合理確定鐵塔選型。

移動通信基站設計前要進行巖土工程勘察以確定建設場地地質，并結合鐵塔結構形式和周圍環境條件，通過技術經濟比較綜合分析確定鐵塔選型。在采用樁基礎時應進行樁基抗壓、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。通信鐵塔基礎將上部結構的全部荷載安全可靠地傳遞到地基，并保證結構的整體穩定，是構成通信鐵塔結構的重要組成部分。鐵塔基礎可采用單樁基礎、群樁基礎和擴展基礎，必要時應設置聯系梁拉結、抗液化處理和地腳錨栓設計。

2.根據天線掛高要求，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，但根據周圍地物地貌，可進行相應的調整。例如在郊區丘陵上建造移動通信基站鐵塔高度可適當降低到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移動通信基站設計實例

下面以陜西省渭南市澄城縣某通信基站設計為例，對移動通信基站設計進行分析。

首先，進行基站選址。

一是進行現地勘探。由于本基站地下水埋藏較淺，黃土土質疏松，承載力較低。地質條件描述為: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，以①層粉土為基底持力層，地基承載力特征值按進行抗壓計算，基礎采用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時應采用礦渣硅酸鹽水泥。

其次，進行基站機房設計。

基站機房屬于自建塔側機房，距離鐵塔基樁2m。機房內設備安裝按照機房工藝要求，應采用“課桌式”多列排列，設備與設備之間距離規范要求1.2m，根據實際情況進行適當調整。

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

根據現地勘察結果，確定此基站設計總體概況如下：

（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）通信鐵塔結構形式為鋼結構，所有材料必須熱鍍鋅。

（3）當地地震烈度為7度，當地基本風壓為0.35KN/m2，考慮到通信的重要性，本次設計地震烈度為8度，風壓已適當提高。

（4）機房采用側機房設計，距離鐵塔基樁2m。

4結論

隨著移動通信的不斷發展，用戶對通信質量的要求不斷提高，對移動通信基站設計方案提出了更高的要求。移動通信基站設計不僅要考慮基站本身的結構設計和通信要求，還應考慮周圍環境和用戶的需求、經濟性、維護性和施工條件。本文通過分析移動通信基站設計的要求以及鐵塔選型的方法，為移動通信基站設計方案確定提供依據。

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