1 技术研究背景

随着网络建设共建共享的发展，5G建设单站天线数量猛增，而各个运营商之间建设没有主导厂家统一规划，导致天线安装杂乱无章，楼顶抱杆林立。一方面会阻碍基站建设进度，同时也被城市规划部门责令整改。

《“十四五”信息通信行业发展规划》以来，面对5G大规模组网建设,5G基站中单个AAU的高功耗，给楼顶美化天线提出了更高的挑战和要求。如何解决AAU夏季高温告警退服的问题，解决目前美化天线罩快速散热的难题。针对美化外罩快速散热的问题，结合运营商的实际需求，研制出了自冷式美化天线研究方案，分别是经济型自冷式美化外罩、工业级自冷式美化外罩、智慧型自冷式美化外罩。其中外罩可以是方柱、圆柱、空调外机等类型外罩。另外针对5G设备散热问题，我公司另有栅栏广告牌型美化天线、消防水箱美化天线，适合5G共建共享安装场景，满足需求且节能环保。所有这些类型采用轻量化、高透波性、低介电常数、低损耗的美化天线材料。

2 移动通信美化天线设计基础

2.1美化天线设计总体原则

安全性原则。美化天线安装位置较高，一般安装在建筑物（构筑物）顶或附装在建筑物（构筑物）外侧。5G美化天线设计时保证能够适应各种恶劣环境。美化体结构牢固，达到抵御不低于12级台风的标准，锚栓采用化学锚栓、紧固件采用热镀锌结构件，确保能全天侯使用，在雷雨、大雪、台风天气及-30℃～70℃温度均可保持良好物理特性。美化天线外罩材料阻燃性好，达到GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》难燃Ⅰ级标准，并且推荐优先选用轻量化的外罩材料。

美观性原则。5G美化天线在保证安全性原则和技术性原则要求的前提下，力求外形设计简洁、美观大方，做到与周围环境协调一致。借助于3D打印技术，采用3D打印用尼龙微球材料已经生产出造型精美，而且具有高透波性的美化天线外罩。

耐侯性原则。美化天线材料采用玻璃钢，外罩表面进行烤漆处理，经久耐用，耐高温和耐腐蚀，耐磨耐击，防水防潮，抗老化，使用寿命不少于10年。所有钢结构构件采用Q235-B钢材表面热浸锌处理，使用寿命不少于10年。

美化性原则。美化天线外形设计简洁、美观、大方，在满足信号覆盖要求的同时，能够与周围环境和谐共生

技术性原则。隐蔽体外罩材料透波性强，对信号衰减不超过1dB。天线在±30°内的方位角或15°内俯仰角（电调+机械角度）调整时，外罩的材料和结构对天线调整后的发射性能应没有影响，在天线安装位置垂直面正前方不能有金属阻挡。

维护性原则。为了天馈线的安装维护方便，同时满足5G有源天线大功率产生的高热量，美化外罩均留有相应的操作维护空间和空气流通通道。

2.2美化天线现场勘测

1）根据运营商的要求或和设计院提供的站点图纸。明确站址名称、地理位置、大楼高度等和机房位置，特别是馈线窗位置等信息。

2）明确天馈系统，包括天线现场安装位置、数量、方位角、机械下顷角、天线挂高、天线电气指标、馈线路由、馈线布放方式等 ，具体以局方提供的设计院相关图纸为准。

3）站点照片拍摄，包括天线安装现场近景照片和远景照片、参照物照片等。

4）现场测量，主要测量数据包括女儿墙高度及厚度、护栏高度、电梯长宽高、电梯门净宽度、楼梯宽度及拐角处相关距离、墙面材料外观尺寸等。

5）色卡匹配，找出与建筑物墙面材料颜色、光泽度最相近的色卡并记录色卡号。

6）明确施工安装现场楼板和墙体的材料、构造、厚度、承重梁位置等，以及现场施工安装条件。

7）初步确定隐蔽天线的外观和样式等。

8） 初步确定隐蔽天线的安装方式，包括壁挂式、落地式、组合式等，是否需要增高架、做支撑、做拉线等。

9）填写现场勘察情况表或完成现场勘察报告。

绘制产品图纸。

2.3美化天线结构设计

设计依据GB50135-2019 《高耸结构设计规范》、GB50009—2012《建筑结构荷载规范》、GB50017-2017《钢结构设计规范》、GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》及其它相关国家标准。

美化天线结构设计紧凑、牢固、可靠，能够抵御12级台风。内部狗结构与美化外罩、底座、基础、天线抱杆等可靠连接。为了维护方便，美化天线预留相应的操作空间和维护通道，在合适的位置预留维护门或维护通道。天线抱杆位置合理且能够前后左右四个方向适当微量位移，同时与美化天线外罩预留足够的操作空间和散热空间。避雷针长度能够保证美化天线和内部天线处于避雷装置45°保护角范围之内。

美化天线基础选型应根据建设场地条件和结构的要求确定。基础底面在组合荷载作用下不允许脱开基土。基础底面在考虑地震作用时允许脱开基土，基础底面允许部分脱开基土的面积应控制不大于底面全面积的1/4。固定时选用化学锚栓，受力部位禁止使用膨胀螺栓。

3 移动通信美化天线散热研究

3.1经济型自冷式美化外罩

参考目前5G AAU（RRU+天线）规格、尺寸、重量、功率等参数，宽度适中，经过计算分析，推荐施工900*900*2000mm方柱型或者800*1400*1850mm空调外机型美化外罩。当然也可以选用其他类型的美化外罩，或者本着利旧存量站中原有美化外罩，进行针对性地升级改造。

经济型自冷式美化外罩选用900*900*2000mm方柱，样式同常规美化方柱外罩。把原来方柱槽钢底座更换成透气性好的方柱增高架，增高架高度500mm起步，或者根据现场需要特殊定制。方柱柱顶取消，更换成由多根玻璃钢型材组成的栅栏型柱顶，主要用于遮挡天线，防止天线被旁边高层建筑上的人发现。经济型自冷式美化外罩结构示意图如图一所示。

图一

3.2经济型自冷式美化外罩

工业级自冷式美化外罩依据目前5G AAU（RRU+天线）规格、尺寸、重量、功率等参数，宽度适中，经过计算分析，推荐施工900*900*2000mm方柱型或者800*1400*1850mm空调外机型美化外罩。当然也可以选用其他类型的美化外罩，或者本着利旧存量站中原有美化外罩，进行针对性地升级改造。

工业级自冷式美化外罩选用900*900*2000mm方柱，样式同常规美化方柱外罩。把原来方柱槽钢底座更换成透气性好的方柱增高架，增高架高度500mm起步，或者根据现场需要特殊定制。方柱柱顶经过加固改造以后，在顶部安装工业级风帽。  风帽是利用自然界的自然风速推动风机的涡轮旋转及室内外空气对流的原理，将任何平行方向的空气流动，加速并转变为由下而上垂直的空气流动，以提高室内通风换气效果的一种装置，它不用电，无躁音，可长期运转，排除室内的热气，湿气和秽气，其根据空气自然规律和气流流动原理，合理化设置在方柱顶型或者空调外机型美化外罩的顶部，能迅速排出美化外罩里面由于5G AAU产生的热量。工业级自冷式美化外罩结构示意图如图二所示。

图二

3.3智慧型自冷式美化外罩

智慧型自冷式美化外罩选用800*800*2000mm方柱，样式同常规美化方柱外罩。把原来方柱槽钢底座更换成透气性好的方柱增高架，增高架高度500mm起步，或者根据现场需要特殊定制。方柱柱顶经过加固改造以后，在顶侧面或者顶的底部镂空，在保证安全的情况下，确保主体透气性良好。柱体内部安装自带温度传感器的换气扇。当5G AAU温度高于工作温度时，换气扇自动打开，进行降温。当温度持续保持在正常温度时，风扇自动关闭，这样可以节约电能和延长换气扇寿命。本方柱换气扇系统采用浙江逸畅通信技术有限公司独立定制的控制系统，安全可靠，智慧节能，物美价优。智慧型自冷式美化外罩结构示意图如图三所示。

图三

3.4美化外罩散热升级改造

大量存量站点仍有众多在用美化天线，在保证塔桅设计安全的要求的前提下，可以利旧升级改造部分原来小尺寸美化天线。

针对传统美化天线，拉线或者拉斜撑加固后，采取柱顶和柱顶同时开口的方式，保证空气流通散热。另一种改造升级思路为，升级改造原有美化天线维护门，更换成镂空形式的维护门。还有一种升级改造方案为，在原有美化天线主体结构安全的情况下，根据美化天线类型进行开孔。开孔保证安全、美观、实用，譬如旧空调外机美化天线，现场镂空原有仿真散热孔，开孔整齐美观同时可以加速空气流通，保证移动通信天线和设备散热要求。

通过多站点现场升级改造试验，能够满足散热要求，同时又减少建设投资。

4．结束语 

美化天线经过十多年的发展和升级改造，基本能够满足移动通信领域的基本要求。随着5G通信的普及，通信业界认为5G驱动和引领第四次工业革命，以及刚启动的6G愿景研究，各国相继启动了后5G（B5G）以及6G相关技术研究，未来6G将使用更高频段的太赫兹通信。对美化天线提出了更加严格的要求，要求美化具有低介电常数、低损耗、高透波、节能环保、安全美观等，尤其对于有源天线散热要求更加苛刻，美化天线发展方向体现在一体化、融入建筑物、共建共享、灵活多样、高科技含量的同时，需要很好地满足天线和设备散热要求。

本文研究了采用多种类型途径解决5G通信中高温告警问题，采用原型法模拟测试，及时与通信运营商沟通协调。按照这些方法，通过在实际站点中试验，每种方案都有一定的效果，智慧型自冷式美化外罩效果最好，该类型成本最高。

参考文献

[1]朱东照，罗建迪等，TD-SCDMA无线网络规划设计与优化（第2版），2008.08

[2] 苏小兵，美化天线在移动通信中的应用 [J].电信技术，2011，1（12）：52-54

[3] 陈列强，5G AAU基站散热技术研究与应用，技术研究，2020.05.009:16-17

 张国福，男，1983年11月，现就职于浙江逸畅通信技术有限公司项目经理，通信工程师，电工技师，一级建造师，二级建造师，主要从事移动通信3G、4G、5G移动信号覆盖研究以及移动通信美化天线产品开发和研究。