ا. أبراج الدعم الذاتي (شعرية/monopole)

أبراج الدعم الذاتي, بما في ذلك تصميمات شعرية و monopole, تستخدم على نطاق واسع لاستقرارها وقدرتها على التكيف.

• أبراج شعرية: تتميز مقاطع عرضية ثلاثية أو مربعة, توفر هذه الأبراج صلابة عالية وقدرة على الحمل, مثالي لتركيب الهوائيات المتعددة . قاعدتهم الواسعة تقلل من التأثير, ضمان محاذاة الهوائي المتسقة والأنماط الإشعاعية. ومع ذلك, قد يزيد هيكلها الضخم من إجهاد حمل الرياح, يحتمل تغيير مستويات الهوائي الجانبية .
• أبراج مونوبول: هياكل أحادية القطب مثل الأحاديات الأنبوبية أو المدببة هي فعالة من حيث الفضاء ومناسبة من الناحية الجمالية للمناطق الحضرية. في حين أن تصميمها المدمج يقلل من التسلل البصري, يمكن أن تقيد مساحة التثبيت المحدودة وضع الهوائي, التأثير على التغطية الاتجاهية واكتساب التحسين .

ب. أبراج جايد

تعتمد أبراج Guyed على الكابلات المتوتر للاستقرار, تمكين ارتفاعات أطول بتكاليف المواد المنخفضة. ومع ذلك:

• التأثير والتذبذب: تقدم أسلاك الرجل التعرض للتذبذبات الناجمة عن الرياح, الذي قد يزعزع استقرار الهوائي. هذا يمكن أن يؤدي إلى تدهور تناسق الإشارة, خاصة بالنسبة للعصابات عالية التردد (مثلا, 5G Amwave) تتطلب خط دقيق للبديل .
• التدخل الكهرومغناطيسي (إيمي): قد تعمل أسلاك الرجل الصلب كموصلات طفيلية, إدخال EMI الذي يشوه أنماط إشعاع الهوائي أو يزيد من الضوضاء .

ج. أبراج مثبتة على السقف

الهياكل المثبتة على السقف (مثلا, الصواري أو الأطر) مواجهة تحديات فريدة:

• قيود الارتفاع: مقيد بارتفاع المبنى, قد تعاني الهوائيات من انخفاض دائرة نصف قطرها التغطية. فمثلا, عادةً ما يغطي برج سقف 30 مترًا من 1 إلى 3 كم, بينما يمتد برج 40 مترًا إلى 5 كم .
• الحمل الهيكلي والاهتزاز: يمكن للرنين المباني والتوسع الحراري/الانكماش تغيير مواقف الهوائي, تغيير كفاءة الإشعاع ونقاء الاستقطاب .

2. ارتفاع البرج وأداء الهوائي

يرتبط ارتفاع البرج مباشرة بنشر الإشارة والتغطية:

• دائرة نصف قطرها التغطية: أبراج أعلى أفق الراديو, التغلب على انحناء الأرض. يحقق برج يبلغ طوله 305 مترًا حوالي 40 كم من البصر, بينما يمتد هوائي محمولة بالون 3000 متر إلى 200 كم . ومع ذلك, يؤدي الارتفاع المفرط (مثلا, التضاريس أو المباني) .
• الكسب والاتجاه: الهوائيات المرتفعة تقلل من الانعكاسات الأرضية وتداخل متعددة, تعزيز الربح. على سبيل المثال, زيادة الارتفاع من 0 درجة إلى 60 درجة يحسن جودة الإشارة 9.1 DB في ترددات UHF .
• 

3. خصائص المواد والآثار العازلة

تؤثر المواد البرجية على كفاءة الهوائي من خلال الموصلية والخسائر العازلة:

• المواد الموصلة: النحاس والألمنيوم يقللون من الخسائر المقاومة (تأثير الجلد), حاسمة للهوائيات عالية التردد. الحديد أو الصلب, على الرغم من أعلى القوة, زيادة الخسائر الأومية, تقليل كفاءة الإشعاع بمقدار ما يصل إلى 2.65 DB في صفائف المنخفضة .
• ركائز عازلة: أبراج مع مواد مركبة (مثلا, رادوم الألياف الزجاجية) يجب موازنة عازل ثابتة (ه) وفقدان الظل (تان). تقلص المواد العالية ε حجم الهوائي ولكن ترفع خسائر ناجمة عن الرطوبة, في حين أن ركائز منخفضة (مثلا, Rogers® LaLinates) تحسين النطاق الترددي والكسب .

4. الضغوطات البيئية والميكانيكية

ا. حمل الرياح

الرياح تمارس الالتواء (عامل k) والقوى الجانبية على الأبراج:

• الرنين الهيكلي: الهوائيات بمثابة أشرعة, تضخيم حمولة الرياح. فمثلا, ا 30 تولد الرياح MPH القصور الذاتي الكافي للانهيار .
• تشويه نمط الإشعاع: الهوائيات المتمايلة تعطل دقة التشكيل, زيادة مستويات Sidelobe وتقليل الاتجاه .

ب. اختلافات درجة الحرارة

التوسع الحراري/الانكماش يغير هندسة البرج:

• التعب المادي: ركوب الدراجات الحرارية المتكررة يضعف المفاصل, تسبب في اختلال. تتوسع أبراج الصلب ~ 1.2 مم لكل 10 درجة مئوية لكل 100 متر, يحتمل أن يحول هوائي سمت .
• تحولات الممتلكات العازلة: تقلبات درجة الحرارة تغير الركيزة ε و tanδ, تفصل هوائيات الرنين وضيق النطاق الترددي .

5. دراسات الحالة ومعايير التصميم

يبرز البحث التفاعل بين تصميم البرج وأداء الهوائي:

• معايير TIA-222: تظهر الدراسات المقارنة أبراج شعرية مصممة بموجب تحمل TIA-222-G 15% أحمال الرياح الأعلى من الهياكل المتوافقة مع TIA-222-H, ضمان أنماط الإشعاع المستقرة في ظل الظروف القاسية .
• تقنيات تقوية: التعزيز على مستوى المكون (مثلا, زاوية قسم تستعد) يقلل النزوح بواسطة 20% في الأبراج التي تم تحديثها, تحسين استقرار تصاعد الهوائي .

6. استراتيجيات التحسين

لتخفيف الآثار الضارة:

• التصميم الديناميكي الهوائي: أحاديات مبسطة أو أقسام شعرية مكثفة تقلل من حمل الرياح بواسطة 30% .
• اختيار المواد: قوة عالية, سبائك منخفضة الخسارة (مثلا, الصلب المجلفن) التوازن بين المتانة والموصلية .
• مخمدات ديناميكية: تم ضبط مخمدات الكتلة القمع تذبذبات البرج, الحفاظ على محاذاة الهوائي داخل ± 0.5 درجة خلال العواصف .

خاتمة

هياكل البرج تؤثر بعمق على أداء الهوائي من خلال الاستقرار الميكانيكي, خصائص المواد, والمرونة البيئية. يتطلب التصميم الأمثل موازنة المتانة الهيكلية مع الكفاءة الكهرومغناطيسية, تسترشد بمعايير مثل TIA-222 والمحاكاة الخاصة بالحالة. الاتجاهات المستقبلية, مثل الأبراج المثبتة على الطائرات بدون طيار , قد تفصل عن قيود الارتفاع من القيود الهيكلية, إحداث ثورة في بنيات الاتصالات اللاسلكية.