a. Самонесущий Towers (Решетка/монополь)

Самонесущие башни, в том числе дизайн решетки и монополей, широко используются для их стабильности и адаптивности.

• решетчатые башни: Характеризуется треугольными или квадратными поперечными сечениями, Эти башни обеспечивают высокую жесткость и несущую грузоподъемность, Идеально подходит для монтажа нескольких антенн . Их широкая база снижает влияние, Обеспечение согласованного выравнивания антенны и радиации. Однако, Их громоздкая структура может увеличить напряжение нагрузки ветра, Потенциально изменение уровня бокового покрытия антенной .
• Монопольные башни: Однополюсные конструкции, такие как трубчатые или конические монополи, эффективны и эстетически подходят для городских районов. В то время как их компактный дизайн сводит к минимуму визуальное вторжение, Ограниченное монтажное пространство может ограничить расположение антенны, влияет на направленное покрытие и оптимизация усиления .

б. Башни с оттяжками

Башни парня полагаются на напряженные кабели для стабильности, обеспечение более высоких высот при более низких затратах на материалы. Однако:

• Скальон и колебание: Guy Wires вносят восприимчивость к колебаниям, вызванным ветром, который может дестабилизировать выравнивание антенны. Это может ухудшить согласованность сигнала, Особенно для высокочастотных групп (например, 5G Amwave) Требование точной прямой видимости .
• Электромагнитное помехи (ЭМИ): Стальные парни провода могут выступать в качестве паразитических дирижеров, Введение EMI, которая искажает антенны радиационные паттерны или увеличивает шум .

с. Башни, установленные на крыше

Конструкции, установленные на крыше (например, мачты или рамки) столкнуться с уникальными проблемами:

• Ограничения высоты: Ограничен высотой здания, антенны могут пострадать от радиуса охвата уменьшенным. Например, 30 -метровая башня на крыше обычно покрывает 1–3 км, в то время как башня 40 м+ распространяется на 5 км .
• Структурная нагрузка и вибрация: Строительный резонанс и тепловое расширение/сокращение может сдвинуть позиции антенны, изменение эффективности радиации и чистоты поляризации .

2. Высота башни и производительность антенны

Высота башни напрямую коррелирует с распространением сигнала и охватом:

• Радиус покрытия: Высшие башни расширяют радио Horizon, Преодоление кривизны Земли. Башня 305 м достигает ~ 40 км, в то время как 3000-метровая антенна, установленная на баллон, распространяется на 200 км . Однако, Чрезмерная высота вводит компромиссы потери пути и задержку сигнала из-за увеличения отражающих поверхностей (например, местность или здания) .
• Получить и направленность: Повышенные антенны уменьшают отражения земли и вмешательство многолучевого, Увеличение усиления. Например, Увеличение повышения с 0 ° до 60 ° улучшает качество сигнала на 9.1 дБ на частотах UHF .
• 

3. Свойства материала и диэлектрические эффекты

Материалы башни влияют на эффективность антенны посредством проводимости и диэлектрических потерь:

• Проводящие материалы: Медь и алюминий минимизируют резистивные потери (кожный эффект), критическое для высокочастотных антенн. Железо или сталь, Несмотря на более высокую силу, Увеличить омические потери, снижение эффективности радиации до 2.65 дБ в массивах с низким импедансом .
• Диэлектрические субстраты: Башни с композитными материалами (например, Стекловолокно Радины) Должен сбалансировать диэлектрическую постоянную (эн) и потеря касательной (тан). Высокие ε материалы сокращают размер антенны, но увеличивают потери, вызванные влаги, в то время как низкие ε подложки (например, Rogers® Laminates) оптимизировать пропускную способность и усиление .

4. Экологические и механические стрессоры

a. Ветровая нагрузка

Ветер прижимает кручение (K-фактор) и боковые силы на башнях:

• Структурный резонанс: Антенны действуют как паруса, усиливающая ветровая нагрузка. Например, a 30 Ветром миль в час генерирует достаточную инерцию для обрушения плохо закрепленных решетки .
• Искажение радиации: Качающиеся антенны разрушают точность формирования луча, Увеличение уровня бокового вещества и снижение направления .

б. Изменение температуры

Тепловое расширение/сокращение изменяет геометрию башни:

• Материальная усталость: Повторная термическая езда на велосипеде ослабляет суставы, вызывая смещение. Стальные башни расширяются ~ 1,2 мм на 10 ° C на 100 м, потенциально смещающая антенна азимут .
• Диэлектрическое свойство сдвигается: Колебания температуры изменяют субстрат ε и tanδ, Разрушение резонансных антенн и сужение полосы пропускания .

5. Тематические исследования и стандарты дизайна

Исследования подчеркивают взаимодействие между дизайном башни и производительности антенны:

• Стандарты TIA-222: Сравнительные исследования показывают башни решетки, разработанные в соответствии с TIA-222-G 15% более высокие ветровые нагрузки, чем конструкции, соответствующие TIA-222-H, Обеспечение стабильного излучения в экстремальных условиях .
• Укрепление методов: Подкрепление уровня компонента (например, Углевая сечение) уменьшает смещение 20% в модернизированных башнях, Улучшение устойчивости монтажа антенны .

6. Стратегии оптимизации

Смягчить побочные эффекты:

• Аэродинамический дизайн: Обтекаемые монополи или окутанные решетки уменьшают ветровую нагрузку на 30% .
• Выбор материала: Высокая прочность, сплавы с низким потерей (например, оцинкованная сталь) баланс долговечности и проводимости .
• Динамические демпферы: Настроенные массовые амортизаторы подавляют колебания башни, поддержание выравнивания антенны в пределах ± 0,5 ° во время штормов .

Вывод

Башня глубоко влияет на производительность антенны посредством механической стабильности, свойства материала, и экологическая устойчивость. Оптимальный дизайн требует балансировки структурной надежности с электромагнитной эффективностью, руководствуясь такими стандартами, как TIA-222 и моделирование конкретного случая. Будущие тенденции, такие как башни с беспилотниками , может дополнительно отделять ограничения высоты от структурных ограничений, Революция архитектуры беспроводной коммуникации.