un. Torri autoportanti (Reticolo/monopolo)

torri autoportanti, Compresi i disegni reticoli e monopoli, sono ampiamente utilizzati per la loro stabilità e adattabilità.

• tralicci: Caratterizzato da sezioni triangolari o quadrate, Queste torri offrono un'elevata rigidità e capacità di carico, Ideale per il montaggio di più antenne . La loro ampia base riduce l'oscillazione, Garantire un allineamento e modelli di radiazioni coerenti. però, La loro struttura voluminosa può aumentare lo stress del carico del vento, Potenzialmente alterando i livelli di sidelobe di antenna .
• Torri unipolari: Strutture a singolo polo come i monopoli tubolari o rastremati sono efficienti in termini di spazio ed esteticamente adatti alle aree urbane. Mentre il loro design compatto riduce al minimo l'intrusione visiva, Lo spazio di montaggio limitato può limitare il posizionamento dell'antenna, influenzare la copertura direzionale e ottenere ottimizzazione .

B. Torri Guyed

Le torri di ragazzo si affidano ai cavi tensiti per la stabilità, Abilitare alte alte alte a costi di materiale più bassi. però:

• Sway e oscillazione: Guy Wires introduce suscettibilità alle oscillazioni indotte dal vento, che può destabilizzare l'allineamento dell'antenna. Questo può degradare la coerenza del segnale, soprattutto per le bande ad alta frequenza (es, 5G amwave) richiedere una linea di vista precisa .
• Interferenza elettromagnetica (EMI): I cavi di acciaio possono agire come conduttori parassiti, Presentazione di EMI che distorce i modelli di radiazione dell'antenna o aumenta il rumore .

c. Torri montati sul tetto

Strutture montate sul tetto (es, alberi o framework) affrontare sfide uniche:

• Limitazioni di altezza: Limitato dall'altezza dell'edificio, Le antenne possono subire un raggio di copertura ridotto. Per esempio, Una torre del tetto da 30 m copre in genere 1-3 km, mentre una torre di 40 m+ si estende a 5 km .
• Carico strutturale e vibrazione: La risonanza dell'edificio e l'espansione/contrazione termica possono spostare le posizioni dell'antenna, alterare l'efficienza delle radiazioni e la purezza di polarizzazione .

2. Altezza della torre e prestazioni dell'antenna

L'altezza della torre è direttamente correlata alla propagazione del segnale e alla copertura:

• Raggio di copertura: Le torri più alte estendono l'orizzonte radio, Superare la curvatura della Terra. Una torre di 305 m raggiunge una linea di vista di ~ 40 km, mentre un'antenna montata a palloncini da 3000 m si estende a 200 km . però, L'altezza eccessiva introduce i compromessi per la perdita del percorso e il ritardo del segnale a causa dell'aumento delle superfici riflettenti (es, terreno o edifici) .
• Guadagno e direzionalità: Le antenne elevate riducono le riflessioni del terreno e l'interferenza multipath, miglioramento del guadagno. Per esempio, L'aumento dell'elevazione da 0 ° a 60 ° migliora la qualità del segnale di 9.1 DB alle frequenze UHF .
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3. Proprietà del materiale ed effetti dielettrici

I materiali della torre influenzano l'efficienza dell'antenna attraverso la conduttività e le perdite dielettriche:

• Materiali conduttivi: Rame e alluminio minimizzano le perdite resistive (Effetto della pelle), critico per antenne ad alta frequenza. Ferro o acciaio, Nonostante la maggiore forza, Aumenta le perdite ohmiche, ridurre l'efficienza delle radiazioni fino a 2.65 DB in array a bassa impedenza .
• Substrati dielettrici: Torri con materiali compositi (es, Radomi in fibra di vetro) deve bilanciare costante dielettrico (e) e perdita tangente (tanΔ). I materiali ε alti riducono le dimensioni dell'antenna ma aumentano perdite indotte dall'umidità, mentre bassi substrati ε (es, Rogers® Laminates) ottimizza la larghezza di banda e guadagna .

4. Stress ambientali e meccanici

un. carico del vento

Il vento esercita torsionale (Fattore k) e forze laterali sulle torri:

• Risonanza strutturale: Le antenne fungono da vele, Amplificazione del carico del vento. Per esempio, un 30 Il vento MPH genera inerzia sufficiente per crollare sezioni reticolari scarsamente rinforzate .
• Distorsione del modello di radiazione: Le antenne ondeggianti interrompono l'accuratezza del beamforming, Aumentare i livelli di sidelobe e ridurre la direttività .

B. Variazioni di temperatura

L'espansione/contrazione termica altera la geometria della torre:

• Affaticamento del materiale: Il ciclo termico ripetuto indebolisce le articolazioni, causando disallineamento. Le torri d'acciaio si espandono ~ 1,2 mm per 10 ° C per 100 m, Azimut di antenna potenzialmente spostante .
• Spostamenti di proprietà dielettrica: Le fluttuazioni della temperatura cambiano il substrato ε e tanΔ, antenne risonanti detuning e restringimento della larghezza di banda .

5. Caso di studi e standard di progettazione

La ricerca evidenzia l'interazione tra il design della torre e le prestazioni dell'antenna:

• Standard TIA-222: Studi comparativi mostrano torri reticolari progettate sotto la resistenza TIA-222-G 15% Carichi del vento più elevati rispetto alle strutture conformi a TIA-222 H, Garantire modelli di radiazioni stabili in condizioni estreme .
• Tecniche di rafforzamento: Rinforzo a livello di componente (es, rinforzo della sezione angolare) riduce lo spostamento di 20% in torri retrofit, Migliorare la stabilità di montaggio dell'antenna .

6. Strategie di ottimizzazione

Per mitigare gli effetti avversi:

• Design aerodinamico: Monopoli semplificati o sezioni reticolari avvolte riducono il carico del vento di 30% .
• Selezione dei materiali: Molta forza, leghe a bassa perdita (es, acciaio galvanizzato) Equilibra la durata e la conducibilità .
• Aumentari dinamici: Gli ammortizzatori di massa sintonizzati sopprimono le oscillazioni della torre, Mantenere l'allineamento dell'antenna entro ± 0,5 ° durante le tempeste .

Conclusione

Le strutture della torre influenzano profondamente le prestazioni dell'antenna attraverso la stabilità meccanica, proprietà dei materiali, e resilienza ambientale. Il design ottimale richiede un bilanciamento della robustezza strutturale con l'efficienza elettromagnetica, Guidati da standard come TIA-222 e simulazioni di casi specifiche. Tendenze future, come torri montate su droni , Può disaccoppiarsi ulteriormente i limiti di altezza dai vincoli strutturali, Rivoluzionando le architetture di comunicazione wireless.