un. Torres autoportantes (Celosía/monopolo)

torres autoportantes, incluidos los diseños de red y monopola, son ampliamente utilizados para su estabilidad y adaptabilidad.

• torres de celosía: Caracterizado por secciones transversales triangulares o cuadradas, Estas torres proporcionan una alta rigidez y capacidad de carga, Ideal para montar múltiples antenas . Su base amplia reduce, Garantizar patrones consistentes de alineación de antenas y radiación. sin embargo, Su estructura voluminosa puede aumentar el estrés por la carga del viento, Potencialmente alterando los niveles de la liberación lateral de la antena .
• Torres Monopolo: Las estructuras de un solo polo, como los monopolos tubulares o cónicos, son eficientes en el espacio y están estéticamente adecuadas para áreas urbanas. Mientras que su diseño compacto minimiza la intrusión visual, El espacio de montaje limitado puede restringir la colocación de la antena, Afectando la cobertura direccional y la optimización de ganancias .

segundo. Torres arriostradas

Las torres de suya confían en cables tensados ​​para la estabilidad, habilitando alturas más altas a costos materiales más bajos. sin embargo:

• Balanceo y oscilación: Los cables de los hombres introducen susceptibilidad a las oscilaciones inducidas por el viento, que puede desestabilizar la alineación de la antena. Esto puede degradar la consistencia de la señal, especialmente para bandas de alta frecuencia (por ejemplo, 5G Amwave) requiriendo una línea de visión precisa .
• Interferencia electromagnética (EMI): Los cables de acero pueden actuar como conductores parásitos, Introducir EMI que distorsiona los patrones de radiación de la antena o aumenta el ruido .

do. Torres montadas en techo

Estructuras montadas en techo (por ejemplo, mástiles o marcos) enfrentar desafíos únicos:

• Limitaciones de altura: Restringido por la altura del edificio, Las antenas pueden sufrir radio de cobertura reducida. Por ejemplo, Una torre de techo de 30 m generalmente cubre 1–3 km, mientras que una torre de 40m+ se extiende a 5 kilómetros .
• Carga estructural y vibración: La resonancia del edificio y la expansión/contracción térmica pueden cambiar las posiciones de la antena, Alterar la eficiencia de la radiación y la pureza de polarización .

2. Altura de la torre y rendimiento de la antena

La altura de la torre se correlaciona directamente con la propagación y cobertura de la señal:

• Radio de cobertura: Las torres más altas extienden el horizonte de radio, superando la curvatura de la Tierra. Una torre de 305m logra ~ 40 km de línea de visión, mientras que una antena de 3.000 m montada en globo se extiende a 200 kilómetros . sin embargo, La altura excesiva introduce las compensaciones de pérdidas de ruta y el retraso de la señal debido al aumento de las superficies de reflectación (por ejemplo, terreno o edificios) .
• Ganancia y direccionalidad: Las antenas elevadas reducen las reflexiones del suelo y la interferencia de múltiples pájaros, Mejora de ganancia. Por ejemplo, El aumento de la elevación de 0 ° a 60 ° mejora la calidad de la señal por 9.1 DB en frecuencias UHF .
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3. Propiedades del material y efectos dieléctricos

Los materiales de la torre influyen en la eficiencia de la antena a través de la conductividad y las pérdidas dieléctricas:

• Materiales conductores: El cobre y el aluminio minimizan las pérdidas resistivas (efecto de la piel), crítico para antenas de alta frecuencia. Hierro o acero, A pesar de la mayor fuerza, aumentar las pérdidas óhmicas, reducir la eficiencia de la radiación hasta hasta 2.65 DB en matrices de baja impedancia .
• Sustratos dieléctricos: Torres con materiales compuestos (por ejemplo, radomas de fibra de vidrio) debe equilibrar la constante dieléctrica (mi) y pérdida tangente (tanδ). Altos materiales ε encogen el tamaño de la antena pero aumentan las pérdidas inducidas por la humedad, Mientras que los sustratos ε bajos (por ejemplo, Rogers® Laminates) optimizar el ancho de banda y la ganancia .

4. Estresores ambientales y mecánicos

un. Carga de viento

El viento ejerce torsión (Factor k) y fuerzas laterales en torres:

• Resonancia estructural: Las antenas actúan como velas, Amplificando la carga del viento. Por ejemplo, un 30 El viento de MPH genera suficiente inercia para colapsar secciones de celosía mal boquiadas .
• Distorsión del patrón de radiación: Las antenas que se balancean con precisión de formación de transferencias, aumentar los niveles de lóbulo lateral y reducir la directividad .

segundo. Variaciones de temperatura

Expansión térmica/contracción altera la geometría de la torre:

• Fatiga material: El ciclo térmico repetido debilita las articulaciones, causando desalineación. Las torres de acero se expanden ~ 1.2 mm por 10 ° C por 100 m, Azimut de antena potencialmente cambiante .
• Cambios de propiedad dieléctrica: Las fluctuaciones de temperatura cambian sustrato ε y TanΔ, Desmirando antenas resonantes y ancho de banda en estrechamiento .

5. Estudios de casos y estándares de diseño

La investigación destaca la interacción entre el diseño de la torre y el rendimiento de la antena:

• Estándares TIA-222: Los estudios comparativos muestran que las torres de celosía diseñadas con tia-222-g de soporte 15% cargas de viento más altas que las estructuras compatibles con TIA-222-H, Asegurar patrones de radiación estables en condiciones extremas .
• Técnicas de fortalecimiento: Refuerzo a nivel de componente (por ejemplo, refuerzo de la sección de ángulo) reduce el desplazamiento por 20% En torres modernizadas, Mejora de la estabilidad de montaje de la antena .

6. Estrategias de optimización

Para mitigar los efectos adversos:

• Aerodynamic Design: Monopolos simplificados o secciones de celosía envueltas reducen la carga del viento por 30% .
• Selección de materiales: Alta resistencia, aleaciones de baja baja (por ejemplo, acero galvanizado) equilibrio durabilidad y conductividad .
• Amortiguadores dinámicos: Los amortiguadores de masa sintonizados suprimen las oscilaciones de la torre, Mantener la alineación de la antena dentro de ± 0.5 ° durante las tormentas .

Conclusión

Las estructuras de la torre influyen profundamente en el rendimiento de la antena a través de la estabilidad mecánica, propiedades materiales, y resiliencia ambiental. El diseño óptimo requiere equilibrar la robustez estructural con eficiencia electromagnética, guiado por estándares como TIA-222 y simulaciones específicas de casos. Tendencias futuras, como torres montadas en drones , Puede más limitaciones de altura de decouple de las limitaciones estructurales, Revolucionar las arquitecturas de comunicación inalámbrica.