Sebuah. Towers Keswadayaan (Kisi/monopole)

menara mandiri, termasuk desain kisi dan monopole, banyak digunakan untuk stabilitas dan kemampuan beradaptasi mereka.

• Towers kisi: Ditandai dengan penampang segitiga atau persegi, Menara-menara ini memberikan kapasitas kekakuan dan penahan beban yang tinggi, Ideal untuk memasang beberapa antena . Basis lebar mereka mengurangi goyangan, Memastikan penyelarasan antena dan pola radiasi yang konsisten. Namun, Struktur besar mereka dapat meningkatkan tegangan beban angin, berpotensi mengubah tingkat antena sidelobe .
• Menara Monopole: Struktur tiang tunggal seperti monopol tubular atau tapered hemat ruang dan secara estetika cocok untuk daerah perkotaan. Sementara desain kompak mereka meminimalkan intrusi visual, Ruang pemasangan terbatas dapat membatasi penempatan antena, mempengaruhi cakupan terarah dan optimalisasi gain .

b. Menara Guyed

Menara guyed mengandalkan kabel yang dikencangkan untuk stabilitas, memungkinkan ketinggian yang lebih tinggi dengan biaya material yang lebih rendah. Namun:

• Goyangan dan osilasi: Kabel Guy memperkenalkan kerentanan terhadap osilasi yang diinduksi angin, yang dapat mengacaukan penyelarasan antena. Ini dapat menurunkan konsistensi sinyal, terutama untuk pita frekuensi tinggi (misalnya, 5G AMWAVE) membutuhkan garis pandang yang tepat .
• Gangguan elektromagnetik (EMI): Kabel baja pria dapat bertindak sebagai konduktor parasit, Memperkenalkan EMI yang mendistorsi pola radiasi antena atau meningkatkan kebisingan .

c. Menara yang dipasang di atap

Struktur yang dipasang di atap (misalnya, tiang atau kerangka kerja) menghadapi tantangan unik:

• Batasan ketinggian: Dibatasi dengan tinggi bangunan, Antena mungkin menderita radius cakupan berkurang. Sebagai contoh, Menara atap 30m biasanya mencakup 1-3 km, sementara menara 40m+ meluas ke 5 km .
• Beban dan getaran struktural: Membangun resonansi dan ekspansi/kontraksi termal dapat menggeser posisi antena, Mengubah efisiensi radiasi dan kemurnian polarisasi .

2. Tinggi Menara dan Kinerja Antena

Tinggi menara berkorelasi langsung dengan perambatan dan cakupan sinyal:

• Radius Cakupan: Menara yang lebih tinggi memperpanjang cakrawala radio, Mengatasi kelengkungan Bumi. Menara 305m mencapai garis pandang ~ 40 km, sementara antena yang dipasang di balon 3.000 m meluas ke 200 km . Namun, Tinggi yang berlebihan memperkenalkan trade-off kehilangan jalur dan penundaan sinyal karena peningkatan permukaan yang mencerminkan (misalnya, medan atau bangunan) .
• Keuntungan dan directionality: Antena yang ditinggikan mengurangi refleksi tanah dan gangguan multipath, peningkatan keuntungan. Misalnya, Peningkatan ketinggian dari 0 ° hingga 60 ° meningkatkan kualitas sinyal dengan 9.1 DB pada frekuensi UHF .
• 

3. Sifat material dan efek dielektrik

Bahan menara mempengaruhi efisiensi antena melalui konduktivitas dan kerugian dielektrik:

• Bahan konduktif: Tembaga dan aluminium meminimalkan kerugian resistif (efek kulit), penting untuk antena frekuensi tinggi. Besi atau baja, meskipun kekuatan yang lebih tinggi, meningkatkan kerugian ohmik, mengurangi efisiensi radiasi hingga 2.65 DB dalam array impedansi rendah .
• Substrat dielektrik: Menara dengan bahan gabungan (misalnya, Radom fiberglass) harus menyeimbangkan konstanta dielektrik (e) dan kerugian singgung (tanΔ). Bahan ε tinggi menyusut ukuran antena tetapi meningkatkan kerugian yang diinduksi kelembaban, sedangkan substrat ε rendah (misalnya, Laminasi Rogers®) mengoptimalkan bandwidth dan mendapatkan .

4. Stresor lingkungan dan mekanik

Sebuah. Beban angin

Angin mengerahkan torsional (K-Factor) dan pasukan lateral di menara:

• Resonansi Struktural: Antena bertindak sebagai layar, memperkuat beban angin. Sebagai contoh, Sebuah 30 Angin mph menghasilkan inersia yang cukup untuk runtuhnya bagian kisi yang kurang kuat .
• Distorsi pola radiasi: Antena yang bergoyang mengganggu akurasi berkasnya, meningkatkan tingkat sidelobe dan mengurangi directivity .

b. Variasi suhu

Ekspansi Termal/Kontraksi Mengubah Geometri Menara:

• Kelelahan material: Bersepeda termal berulang melemahkan sambungan, menyebabkan misalignment. Menara baja mengembang ~ 1,2 mm per 10 ° C per 100m, Potensi menggeser antena azimuth .
• Properti dielektrik bergeser: Fluktuasi suhu mengubah substrat ε dan tanΔ, Detuning antena resonansi dan bandwidth menyempit .

5. Studi Kasus dan Standar Desain

Penelitian menyoroti interaksi antara desain menara dan kinerja antena:

• Standar TIA-222: Studi komparatif menunjukkan menara kisi yang dirancang di bawah TIA-222-G tahan 15% beban angin yang lebih tinggi dari struktur yang sesuai TIA-222-H, memastikan pola radiasi yang stabil dalam kondisi ekstrem .
• Teknik memperkuat: Penguatan tingkat komponen (misalnya, Bracing bagian sudut) Mengurangi perpindahan oleh 20% di menara yang dipasang, Meningkatkan stabilitas pemasangan antena .

6. Strategi Optimasi

Untuk mengurangi efek samping:

• Desain Aerodinamis: Monopole ramping atau bagian kisi yang terselubung mengurangi beban angin 30% .
• Pemilihan Bahan: Kekuatan tinggi, paduan rendah (misalnya, baja galvanis) keseimbangan daya tahan dan konduktivitas .
• Peredam Dinamis: Peredam massa yang disetel menekan osilasi menara, mempertahankan penyelarasan antena dalam ± 0,5 ° selama badai .

Kesimpulan

Struktur Menara sangat mempengaruhi kinerja antena melalui stabilitas mekanis, sifat material, dan ketahanan lingkungan. Desain optimal membutuhkan keseimbangan ketahanan struktural dengan efisiensi elektromagnetik, Dipandu oleh standar seperti TIA-222 dan simulasi khusus kasus. Tren masa depan, seperti menara yang dipasang drone , Dapat lebih jauh membatasi keterbatasan ketinggian dari kendala struktural, merevolusi arsitektur komunikasi nirkabel.