أبراج وأعمدة الراديو

تُعدّ الشبكة الفولاذية الشكل الأكثر شيوعًا في الإنشاءات. فهي توفر قوةً عالية، ووزنًا خفيفًا، ومقاومةً جيدة للرياح، فضلًا عن كونها اقتصادية في استخدام المواد. وتُعدّ الشبكات ذات المقطع العرضي المثلثي هي الأكثر شيوعًا، كما تُستخدم الشبكات المربعة على نطاق واسع. غالبًا ما تُستخدم الصواري المدعومة بالكابلات ؛ حيث تتحمل هذه الكابلات قوى جانبية مثل أحمال الرياح، مما يسمح بتصميم صاري رفيع وبسيط.

عند بناء البرج، قد يكون ذا جوانب متوازية أو متناقصًا تدريجيًا على امتداد جزء من ارتفاعه أو كله. وعندما يُبنى من عدة أقسام تتناقص تدريجيًا مع الارتفاع، كما هو الحال في برج إيفل ، يُطلق عليه اسم "برج إيفلي". ويُعد برج كريستال بالاس في لندن مثالًا على ذلك.

تُبنى الصواري المدعومة بالكابلات أحيانًا من أنابيب فولاذية. يتميز هذا النوع من البناء بحماية الكابلات والمكونات الأخرى من العوامل الجوية داخل الأنبوب، مما يُضفي على الهيكل مظهرًا أنيقًا. تُستخدم هذه الصواري بشكل أساسي في البث الإذاعي والتلفزيوني، وأحيانًا كمشعات. يُعدّ الصاري الكبير لمحطة موهلاكر مثالًا جيدًا على ذلك. من عيوب هذا النوع من الصواري تأثره بالرياح بشكل أكبر من الصواري ذات الهياكل المفتوحة. وقد انهارت عدة صواري أنبوبية مدعومة بالكابلات. ففي المملكة المتحدة، انهارت صواري محطتي إملي مور ووالثام التلفزيونيتين في ستينيات القرن الماضي. وفي ألمانيا ، انهار جهاز إرسال بيلشتاين عام ١٩٨٥. لم تُبنَ الصواري الأنبوبية في جميع البلدان. ​​ففي ألمانيا وفرنسا والمملكة المتحدة وجمهورية التشيك وسلوفاكيا واليابان والاتحاد السوفيتي، بُنيت العديد من الصواري الأنبوبية المدعومة بالكابلات، بينما تكاد تنعدم في بولندا وأمريكا الشمالية.

شُيِّدت عدة صواري أنبوبية مدعومة بكابلات في مدن روسية وأوكرانية. تتميز هذه الصواري بعوارض أفقية تمتد من هيكل الصاري المركزي إلى الكابلات، وقد بُنيت في ستينيات القرن الماضي. زُوِّدت عوارض هذه الصواري بممر يحمل هوائيات أصغر، مع أن وظيفتها الأساسية هي تخميد الاهتزازات. يُرمز لهذه الصواري بالرمز 30107 KM ، وتُستخدم حصريًا لبث الإذاعة والتلفزيون، ويتراوح ارتفاعها بين 150 و200 متر (490-660 قدمًا) باستثناء صاري واحد. هذا الاستثناء هو صاري فينيتسا الذي يبلغ ارتفاعه 354 مترًا (1161 قدمًا)، وهو حاليًا أطول صاري أنبوبي مدعوم بكابلات في العالم بعد تقليص ارتفاع محطة بلمونت للإرسال عام 2010.   

تُعدّ أبراج الخرسانة المسلحة مكلفة نسبيًا في بنائها، لكنها توفر درجة عالية من الصلابة الميكانيكية في مواجهة الرياح العاتية. وهذا أمر بالغ الأهمية عند استخدام هوائيات ذات نطاق شعاع ضيق، مثل تلك المستخدمة في وصلات الميكروويف من نقطة إلى نقطة، وعندما يكون من المقرر أن يشغل الناس هذه الأبراج.

في خمسينيات القرن العشرين، قامت شركة AT&T ببناء العديد من الأبراج الخرسانية، التي تشبه الصوامع أكثر من الأبراج، لأول مسار ميكروويف عابر للقارات. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

في ألمانيا وهولندا ، يتم بناء معظم الأبراج المخصصة لوصلات الميكروويف من نقطة إلى نقطة من الخرسانة المسلحة ، بينما في المملكة المتحدة، معظمها عبارة عن أبراج شبكية .

يمكن أن تشكل الأبراج الخرسانية معالم بارزة، مثل برج سي إن في تورنتو ، كندا. وإلى جانب توفير أماكن إقامة للطاقم الفني، قد تحتوي هذه المباني على مناطق عامة مثل منصات المراقبة أو المطاعم.

يستضيف برج كاتانغا التلفزيوني بالقرب من جبلبور ، ماديا براديش، في وسط الهند، جهاز إرسال عالي الطاقة لهيئتي البث العامتين دوردارشان وبراسار بهاراتي .

كان برج تلفزيون شتوتغارت أول برج في العالم يُبنى من الخرسانة المسلحة. وقد صممه المهندس المدني المحلي فريتز ليونهاردت عام 1956 .

تُستخدم أعمدة الألياف الزجاجية أحيانًا لأجهزة الإرسال غير الموجهة منخفضة الطاقة أو أجهزة الإرسال ذات الموجات المتوسطة.

لطالما كانت الأعمدة والأبراج المصنوعة من ألياف الكربون باهظة الثمن، ولكن التطورات الحديثة في طريقة غزل ألياف الكربون أدت إلى حلول توفر قوة تفوق قوة الفولاذ (10 مرات) بجزء بسيط من الوزن (أقل بنسبة 70٪ ^{[ 9 ]} )، مما سمح ببناء الأعمدة والأبراج في مواقع كانت باهظة الثمن أو يصعب الوصول إليها باستخدام معدات الرفع الثقيلة اللازمة للهياكل الفولاذية.

بشكل عام، يتم بناء الهياكل المصنوعة من ألياف الكربون أسرع بنسبة 40-50% مقارنة بمواد البناء التقليدية.

اعتبارًا من عام 2022أصبح الخشب، الذي كان يُعتبر سابقًا مادةً غير شائعة في بناء أبراج الاتصالات، أكثر شيوعًا. ففي عام 2022، تم بناء برج اتصالات خشبي - الأول من نوعه في إيطاليا - ليحل محل هيكل فولاذي قائم سابقًا، وذلك ليتناغم مع محيطه المشجر. ^{[ 10 ]} ومن أكثر الأسباب شيوعًا التي تدفع شركات الاتصالات لاختيار الخشب هو كونه المادة الوحيدة في هذا القطاع التي تُساهم في تحسين المناخ . ^{[ 11 ]} ولهذا السبب، بدأ بعض موزعي أعمدة المرافق العامة في توفير أبراج خشبية لتلبية الطلب المتزايد على بنية الجيل الخامس. ففي الولايات المتحدة، على سبيل المثال، بدأت شركة "بيل لمبر آند بول"، وهي موزع لأعمدة المرافق الخشبية، بتطوير منتجات لقطاع الاتصالات . ^{[ 12 ]}

قد تتكون الصواري القصيرة من عمود خشبي ذاتي الدعم أو مدعوم بكابلات، على غرار عمود التلغراف. وفي بعض الأحيان تُستخدم أعمدة فولاذية مجلفنة أنبوبية ذاتية الدعم: وقد تُسمى هذه الأعمدة أحادية القطب.

في بعض الحالات، يُمكن تركيب هوائيات إرسال على أسطح المباني الشاهقة. ففي أمريكا الشمالية ، على سبيل المثال، توجد هوائيات إرسال على مبنى إمباير ستيت ، وبرج ويليس ، وبرج برودنشال ، وميدان تايمز سكوير 4 ، ومركز التجارة العالمي 1. كما كان البرج الشمالي لمركز التجارة العالمي الأصلي مزودًا بهوائي اتصالات يبلغ ارتفاعه 110 أمتار (360 قدمًا) على سطحه، شُيّد في الفترة 1978-1979، وبدأ البث في عام 1980؛ وعندما انهار ، توقف بث العديد من محطات التلفزيون والإذاعة المحلية حتى تم تشغيل أجهزة إرسال احتياطية. ^{[ 13 ]} وتوجد مثل هذه المرافق أيضًا في أوروبا ، لا سيما لخدمات الراديو المحمولة ومحطات راديو FM منخفضة الطاقة . في لندن ، أقامت هيئة الإذاعة البريطانية (BBC) في عام 1936 صاريًا لبث التلفزيون في بداياته على أحد أبراج مبنى فيكتوري، وهو قصر ألكسندرا . ولا يزال هذا الصاري قيد الاستخدام حتى اليوم. 

يمكن أحيانًا إدخال مواقع الخلايا المموهة في البيئات التي تتطلب نتيجة بصرية منخفضة التأثير، وذلك عن طريق جعلها تبدو كالأشجار أو المداخن أو غيرها من الهياكل الشائعة.

ينظر الكثيرون إلى أبراج الهواتف المحمولة المكشوفة على أنها قبيحة وتُشوّه جمال أحيائهم. ورغم تزايد اعتماد الناس على الاتصالات الخلوية، إلا أنهم يعارضون وجود هذه الأبراج المكشوفة التي تُفسد المناظر الطبيعية الخلابة. تُقدّم العديد من الشركات خدمة "إخفاء" أبراج الهواتف المحمولة داخل الأشجار أو على شكل أبراج الكنائس أو أعمدة الأعلام أو خزانات المياه أو غيرها من العناصر. ^{[ 14 ]} كما يُقدّم العديد من مزودي الخدمة هذه الخدمات كجزء من خدمات تركيب وصيانة الأبراج الاعتيادية. وتُعرف هذه الأبراج عمومًا باسم "الأبراج الخفية" أو "المنشآت الخفية"، أو ببساطة " مواقع الخلايا المخفية " .

تتميز أبراج الهواتف المحمولة المموهة بمستوى عالٍ من الدقة والواقعية؛ فعلى سبيل المثال، يصعب تمييز هذه الأبراج المموهة على هيئة أشجار عن الأبراج الحقيقية. ^{[ 15 ]} ويمكن وضع هذه الأبراج بشكل غير ملحوظ في المتنزهات الوطنية وغيرها من الأماكن المحمية، مثل الأبراج المموهة على هيئة صبار في غابة كورونادو الوطنية بالولايات المتحدة . ^{[ 16 ]}

ومع ذلك، حتى عند تمويهها، يمكن أن تثير هذه الأبراج جدلاً؛ فقد أثار برجٌ يُستخدم كعمود علم جدلاً في عام 2004 فيما يتعلق بالحملة الرئاسية الأمريكية في ذلك العام ، وأبرز الشعور بأن هذه التمويهات تخدم في الغالب السماح بتركيب هذه الأبراج سراً، بعيداً عن التدقيق العام، بدلاً من أن تخدم تجميل المشهد. ^{[ 17 ]}

هوائي الصاري هو برج أو صاري راديوي يشكل هيكله بالكامل هوائيًا. تُعد هوائيات الصاري هوائيات إرسال نموذجية للبث الإذاعي على الموجات الطويلة أو المتوسطة .

من الناحية الهيكلية، يكمن الاختلاف الوحيد في أن بعض مشعات الصواري تتطلب عزل قاعدة الصاري عن الأرض. في حالة البرج المعزول، عادةً ما يكون هناك عازل واحد يدعم كل ساق. مع ذلك، لا تتطلب بعض تصميمات هوائيات الصواري عزلًا، لذا فإن عزل القاعدة ليس ميزة أساسية.

يُعدّ الصاري التلسكوبي نوعًا خاصًا من أبراج الراديو ، إذ يُمكن نصبه بسرعة فائقة. ويُستخدم هذا النوع بشكل أساسي في إنشاء روابط راديو مؤقتة لتغطية الأحداث الإخبارية الهامة، وللاتصالات المؤقتة في حالات الطوارئ. كما يُستخدم أيضًا في الشبكات العسكرية التكتيكية. ويُمكن لهذا النوع من الصواري توفير التكاليف نظرًا لأنه لا يحتاج إلى مقاومة الرياح العاتية إلا عند رفعه، ولذلك فهو شائع الاستخدام في هواية الراديو .

تتكون الصواري التلسكوبية من قسمين أو أكثر متحدة المركز وتأتي في نوعين رئيسيين:

• تُستخدم الصواري القابلة للنفخ غالبًا على المركبات، ويتم رفعها إلى ارتفاعها الكامل هوائيًا أو هيدروليكيًا. وعادةً ما تكون قوية بما يكفي لدعم هوائيات صغيرة نسبيًا.
• تُرفع الصواري الشبكية التلسكوبية بواسطة ونش، قد يعمل يدويًا أو بمحرك كهربائي. وتتميز هذه الصواري بقدرتها على تحمل ارتفاعات وأحمال أكبر من الصواري القابلة للضخ. عند طي الصاري، يمكن أحيانًا إنزاله إلى وضع أفقي بواسطة ونش إمالة ثانٍ. وهذا يُمكّن من تركيب الهوائيات وضبطها على مستوى الأرض قبل رفع الصاري.

يمكن استخدام بالون مربوط أو طائرة ورقية كدعامة مؤقتة. إذ يمكنها حمل هوائي أو سلك (للموجات المنخفضة جدًا، أو الموجات الطويلة، أو الموجات المتوسطة) إلى ارتفاع مناسب. ويُستخدم هذا الترتيب أحيانًا من قبل الوكالات العسكرية أو هواة الراديو. وقد بثّت قناة TV Martí الأمريكية برنامجًا تلفزيونيًا إلى كوبا باستخدام هذا النوع من البالونات.

في عام 2013، بدأ الاهتمام باستخدام المركبات الجوية غير المأهولة (الطائرات بدون طيار) لأغراض الاتصالات. ^{[ 18 ]}

بالنسبة لجهازَي إرسال بتردد منخفض جدًا، تُستخدم هوائيات سلكية ممتدة عبر الوديان العميقة. وتُثبّت هذه الأسلاك بواسطة صواري أو أبراج صغيرة أو مثبتات صخرية. وقد استُخدمت التقنية نفسها في محطة راديو كريجيون .

تُستخدم هوائيات ثنائية القطب أرضية لأجهزة إرسال الترددات المنخفضة للغاية. لا تتطلب هذه الهوائيات أعمدةً عالية، فهي تتكون من قطبين كهربائيين مدفونين في أعماق الأرض على بُعد بضعة عشرات من الكيلومترات على الأقل. تمتد خطوط تغذية هوائية من مبنى جهاز الإرسال إلى القطبين، وهي تشبه خطوط نقل الطاقة الكهربائية ذات الجهد العالي (10 كيلوفولت)، وتُثبّت على أبراج مماثلة.

• تتناسب تكلفة الصاري أو البرج تقريبًا مع مربع ارتفاعه.
• إن بناء الصاري المدعوم بالكابلات أرخص من بناء برج قائم بذاته بنفس الارتفاع.
• يحتاج الصاري المدعوم بالكابلات إلى مساحة إضافية من الأرض لاستيعاب هذه الكابلات، ولذلك فهو الأنسب للمناطق الريفية حيث تكون الأراضي رخيصة نسبيًا. أما البرج غير المدعوم بالكابلات فيمكن تركيبه في مساحة أصغر بكثير.
• يُعد بناء برج شبكي فولاذي أرخص من بناء برج خرساني بنفس الارتفاع.
• قد يكون وجود برجين صغيرين أقل إزعاجاً من الناحية البصرية من وجود برج كبير واحد، خاصة إذا كانا متطابقين في الشكل.
• تبدو الأبراج أقل قبحاً إذا بدت هي والهوائيات المثبتة عليها متناظرة.
• يمكن بناء الأبراج الخرسانية مع مراعاة الاعتبارات الجمالية في التصميم. ويتم بناؤها أحياناً في أماكن بارزة، وتضم منصات مراقبة أو مطاعم.

بالنسبة للإرسال في نطاق الموجات القصيرة ، لا يُحقق رفع الهوائي لأكثر من نصف إلى ثلاثة أرباع طول الموجة فوق مستوى سطح الأرض فائدة تُذكر، أما عند الترددات المنخفضة والأطوال الموجية الأطول، فيصبح الارتفاع كبيرًا جدًا وغير عملي (أكثر من 85 مترًا (279 قدمًا) ). ونادرًا ما تستخدم أجهزة إرسال الموجات القصيرة صواري يزيد ارتفاعها عن 100 متر تقريبًا.  

نظراً لأن الصواري والأبراج والهوائيات المثبتة عليها تتطلب صيانة دورية، فمن الضروري الوصول إلى كامل هيكلها. عادةً ما يتم الوصول إلى الهياكل الصغيرة باستخدام سلم. أما الهياكل الأكبر حجماً، والتي تتطلب صيانة أكثر تكراراً، فقد تحتوي على سلالم، وأحياناً مصعد، يُسمى أيضاً مصعد الخدمة.

غالباً ما تُجهز المنشآت الشاهقة التي تتجاوز ارتفاعات محددة قانوناً بمصابيح تحذيرية للطائرات ، عادةً ما تكون حمراء، لتنبيه الطيارين بوجودها. في الماضي، كانت تُستخدم مصابيح فتيلية متينة ومُصممة لإطالة عمر المصباح. كما كانت تُستخدم مصابيح النيون كبديل. أما اليوم، فتميل هذه المصابيح إلى استخدام مصفوفات LED .

تختلف متطلبات الارتفاع بين الولايات والدول، وقد تشمل قواعد إضافية مثل اشتراط وجود وميض أبيض نهاري وإضاءة حمراء نابضة ليلاً. كما قد يُشترط طلاء المباني التي تتجاوز ارتفاعاً معيناً بألوان متباينة كالأبيض والبرتقالي أو الأبيض والأحمر لجعلها أكثر وضوحاً في السماء.

إحدى مشكلات أبراج الراديو هي خطر التذبذبات الناتجة عن الرياح، لا سيما في حالة الإنشاءات الأنبوبية الفولاذية. يمكن الحد من هذا الخطر بتضمين دعامات امتصاص الصدمات الأسطوانية في الهيكل. نجد هذه الدعامات، التي تشبه أسطوانات أسمك من البرج، على سبيل المثال في أبراج الراديو التابعة لمحطة DHO38 في ساترلاند . كما توجد هياكل أخرى تتكون من برج قائم بذاته، عادةً من الخرسانة المسلحة ، يُركّب عليه برج راديو مدعوم بكابلات. ومن الأمثلة على ذلك برج جيربراندي في لوبيك ، هولندا. ويمكن إيجاد أبراج أخرى مبنية بهذه الطريقة بالقرب من سميلده ، هولندا، وبرج التلفزيون في فالدنبورغ ، ألمانيا.

ثبت أن أبراج الراديو والتلفزيون والهواتف المحمولة تشكل خطراً على الطيور. وقد صدرت تقارير توثق حالات نفوق الطيور وتدعو إلى إجراء بحوث لإيجاد طرق للحد من الخطر الذي قد تشكله أبراج الاتصالات على الطيور. ^{[ 19 ] [ 20 ]}

كما سُجّلت حالات تعشيش طيور نادرة في أبراج الاتصالات، مما أعاق أعمال الصيانة بسبب التشريعات التي تهدف إلى حمايتها. ^{[ 21 ] [ 22 ]}