une. Tours autoportantes (Réseau / monopole)

tours autoportants, y compris les conceptions de réseau et de monopole, sont largement utilisés pour leur stabilité et leur adaptabilité.

• Les tours en treillis: Caractérisé par des coupes transversales triangulaires ou carrées, Ces tours offrent une rigidité élevée et une capacité de charge, Idéal pour le montage des antennes multiples . Leur large base réduit le balancement, Assurer un alignement d'antenne cohérent et des modèles de rayonnement. toutefois, Leur structure volumineuse peut augmenter la contrainte de charge du vent, Niveaux potentiellement modifiés des antennes de la touche .
• Tours monopôles: Les structures monocolaires comme les monopoles tubulaires ou effilés sont économes et esthétiquement adaptés aux zones urbaines. Tandis que leur conception compacte minimise l'intrusion visuelle, L'espace de montage limité peut restreindre le placement de l'antenne, affectant la couverture directionnelle et l'optimisation des gains .

b. Tours haubanées

Les tours à gars s'appuient sur des câbles tendus pour la stabilité, permettant des hauteurs plus hautes à des coûts de matériaux inférieurs. toutefois:

• Impluence et oscillation: Guy Wires introduit une sensibilité aux oscillations induites par le vent, qui peut déstabiliser l'alignement de l'antenne. Cela peut dégrader la cohérence du signal, surtout pour les bandes à haute fréquence (par exemple,, 5G Amwave) nécessitant une ligne de vision précise .
• Interférence électromagnétique (EMI): Steel Guy Wires peut agir comme des conducteurs parasites, L'introduction de l'EMI qui déforme les modèles de rayonnement d'antenne ou augmente le bruit .

c. Tours de toit

Structures montées sur le toit (par exemple,, mâts ou frameworks) faire face à des défis uniques:

• Limitations de hauteur: Restreint par la hauteur du bâtiment, Les antennes peuvent subir un rayon de couverture réduit. Par exemple, Une tour de toit de 30 mètres couvre généralement 1 à 3 km, tandis qu'une tour de 40 m + s'étend à 5 km .
• Charge structurelle et vibration: Construire la résonance et l'expansion / contraction thermique peuvent déplacer les positions des antennes, Altération de l'efficacité des radiations et de la pureté de polarisation .

2. Hauteur de tour et performance d'antenne

La hauteur de la tour est directement en corrélation avec la propagation et la couverture du signal:

• Rayon de couverture: Des tours plus élevées étendent l'horizon radio, surmonter la courbure de la Terre. Une tour de 305 m atteint environ 40 km, tandis qu'une antenne montée en ballon de 3 000 m 200 km . toutefois, Une hauteur excessive introduit les compromis de perte de chemin et le délai de signal en raison de l'augmentation des surfaces de réflexion (par exemple,, terrain ou bâtiments) .
• Gain et directionnalité: Les antennes élevées réduisent les réflexions du sol et les interférences multiples, Gain d'amélioration. Par exemple, L'augmentation de l'élévation de 0 ° à 60 ° améliore la qualité du signal par 9.1 db aux fréquences UHF .
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3. Propriétés des matériaux et effets diélectriques

Les matériaux de la tour influencent l'efficacité de l'antenne par la conductivité et les pertes diélectriques:

• Matériaux conducteurs: Le cuivre et l'aluminium minimisent les pertes résistives (effet cutané), critique pour les antennes à haute fréquence. Fer ou acier, Malgré une force plus élevée, Augmenter les pertes ohmiques, réduire l'efficacité des rayonnements jusqu'à 2.65 DB dans des tableaux à faible impédance .
• Substrats diélectriques: Towers avec matériaux composites (par exemple,, radomes en fibre de verre) doit équilibrer la constante diélectrique (e) et perte tangente (tanΔ). Les matériaux ε élevés réduisent la taille de l'antenne mais augmentent les pertes induites par l'humidité, tandis que les substrats ε bas (par exemple,, Stratifiés Rogers®) optimiser la bande passante et le gain .

4. Facteurs de stress environnementaux et mécaniques

une. Charge du vent

Le vent exerce la torsion (Factor K) et forces latérales sur les tours:

• Résonance structurelle: Les antennes agissent comme des voiles, amplification de la charge de vent. Par exemple, une 30 Le vent MPH génère une inertie suffisante pour s'effondrer des sections de réseau mal contreventement .
• Distorsion du modèle de rayonnement: Les antennes de balancement perturbent la précision de la formation des faisceaux, Augmentation des niveaux de lobe latéralement et réduisant la directivité .

b. Variations de température

La dilatation thermique / contraction modifie la géométrie de la tour:

• Fatigue matérielle: Le cyclisme thermique répété affaiblit les articulations, provoquant un désalignement. Les tours en acier développent ~ 1,2 mm par 10 ° C pour 100 m, Azimut d'antenne potentiellement changeante .
• Shifts de propriété diélectrique: Les fluctuations de température changent substrat ε et tanδ, Détourner les antennes résonnantes et réduire la bande passante .

5. Études de cas et normes de conception

La recherche met en évidence l'interaction entre la conception de la tour et les performances de l'antenne:

• Normes TIA-222: Des études comparatives montrent des tours de réseau conçues sous TIA-222-G 15% Charges de vent plus élevées que les structures conformes aux TIA-222-H, Assurer des schémas de rayonnement stables dans des conditions extrêmes .
• Renforcement des techniques: Renforcement au niveau des composants (par exemple,, contreventement de section d'angle) réduit le déplacement de 20% dans des tours modernisées, Amélioration de la stabilité du montage des antennes .

6. Stratégies d'optimisation

Pour atténuer les effets négatifs:

• Conception aérodynamique: Les monopoles rationalisés ou les sections de réseau enveloppées réduisent la charge du vent par 30% .
• Sélection des matériaux: Haute résistance, alliages à perte basse (par exemple,, acier galvanisé) équilibre la durabilité et la conductivité .
• Amortisseurs dynamiques: Les amortisseurs de masse réglés suppriment les oscillations de la tour, Maintenir l'alignement de l'antenne dans ± 0,5 ° pendant les tempêtes .

Conclusion

Les structures de tour influencent profondément les performances de l'antenne par la stabilité mécanique, propriétés matérielles, et la résilience environnementale. La conception optimale nécessite d'équilibrer la robustesse structurelle avec l'efficacité électromagnétique, Guidé par des normes comme le TIA-222 et des simulations spécifiques au cas. Tendances futures, comme des tours montées sur drones , peut découpler davantage les limitations de la hauteur des contraintes structurelles, révolutionner les architectures de communication sans fil.