a. Towers ตัวเองสนับสนุน (ตาข่าย/โมโนโพล)

อาคารตัวเองสนับสนุน, รวมถึงการออกแบบ lattice และ monopole, มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อความมั่นคงและความสามารถในการปรับตัว.

• ทาวเวอร์ตาข่าย: โดดเด่นด้วยรูปสามเหลี่ยมหรือสี่เหลี่ยมจัตุรัส, หอคอยเหล่านี้ให้ความแข็งแกร่งและความสามารถในการรับน้ำหนักสูง, เหมาะสำหรับการติดตั้งเสาอากาศหลายเสา . ฐานกว้างของพวกเขาลดการแกว่ง, สร้างความมั่นใจในการจัดตำแหน่งเสาอากาศและรูปแบบการแผ่รังสีที่สอดคล้องกัน. อย่างไรก็ตาม, โครงสร้างขนาดใหญ่ของพวกเขาอาจเพิ่มความเครียดจากลม, อาจมีการเปลี่ยนแปลงระดับเสาอากาศ sidelobe .
• โมโนโพลทาวเวอร์: โครงสร้างขั้วเดี่ยวเช่นโมโนโพลแบบท่อหรือเรียวมีประสิทธิภาพในพื้นที่และเหมาะสำหรับพื้นที่ในเมือง. ในขณะที่การออกแบบขนาดกะทัดรัดช่วยลดการบุกรุกทางสายตา, พื้นที่ติดตั้งที่ จำกัด สามารถ จำกัด ตำแหน่งเสาอากาศได้, ส่งผลกระทบต่อการครอบคลุมทิศทางและการเพิ่มประสิทธิภาพ .

ข. กายด์ ทาวเวอร์ส

หอคอย Guyed พึ่งพาสายเคเบิลที่มีความตึงเพื่อความมั่นคง, ช่วยให้ความสูงสูงขึ้นในราคาวัสดุที่ต่ำกว่า. อย่างไรก็ตาม:

• แกว่งไปแกว่งมา: Guy Wires แนะนำความไวต่อการแกว่งที่เกิดจากลม, ซึ่งอาจทำให้การจัดตำแหน่งเสาอากาศไม่มั่นคง. สิ่งนี้สามารถลดความสอดคล้องของสัญญาณ, โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวงดนตรีความถี่สูง (เช่น, 5g amwave) ต้องการการมองเห็นที่แม่นยำ .
• สัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (อีเอ็มไอ): สายไฟ Steel Guy อาจทำหน้าที่เป็นตัวนำกาฝาก, แนะนำ EMI ที่บิดเบือนรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศหรือเพิ่มเสียงรบกวน .

ค. หอคอยที่ติดตั้งบนหลังคา

โครงสร้างที่ติดตั้งบนหลังคา (เช่น, เสากระโดงหรือเฟรมเวิร์ก) เผชิญกับความท้าทายที่ไม่เหมือนใคร:

• ข้อจำกัดความสูง: ถูก จำกัด โดยความสูงของอาคาร, เสาอากาศอาจได้รับรัศมีความครอบคลุมที่ลดลง. ตัวอย่างเช่น, หอหลังคาขนาด 30 ม. ครอบคลุม 1-3 กม., ในขณะที่หอคอย 40 ม.+ ขยายไปถึง 5 กม. .
• โหลดโครงสร้างและการสั่นสะเทือน: การสั่นพ้องของอาคารและการขยายตัว/การหดตัวของความร้อนสามารถเปลี่ยนตำแหน่งเสาอากาศได้, การเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพการแผ่รังสีและความบริสุทธิ์ของโพลาไรเซชัน .

2. ความสูงของหอคอยและเสาอากาศ

ความสูงของหอคอยมีความสัมพันธ์โดยตรงกับการแพร่กระจายของสัญญาณและความครอบคลุม:

• รัศมีความครอบคลุม: หอคอยที่สูงกว่าจะขยายขอบฟ้าวิทยุ, การเอาชนะความโค้งของโลก. หอคอย 305 ม. ประสบความสำเร็จ ~ 40 กม., ในขณะที่เสาอากาศที่ติดตั้งบอลลูน 3,000 เมตรขยายไปถึง 200 กม. . อย่างไรก็ตาม, ความสูงที่มากเกินไปแนะนำการแลกเปลี่ยนการสูญเสียเส้นทางและการหน่วงของสัญญาณเนื่องจากพื้นผิวที่สะท้อนเพิ่มขึ้น (เช่น, ภูมิประเทศหรืออาคาร) .
• ได้รับและทิศทาง: เสาอากาศที่สูงขึ้นช่วยลดการสะท้อนกลับของพื้นดินและการรบกวนหลายครั้ง, เพิ่มกำไร. อย่างเช่น, การเพิ่มระดับความสูงจาก 0 °เป็น 60 °ช่วยเพิ่มคุณภาพของสัญญาณโดย 9.1 DB ที่ความถี่ UHF .
• 

3. คุณสมบัติของวัสดุและผลกระทบอิเล็กทริก

วัสดุหอคอยมีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพของเสาอากาศผ่านการนำไฟฟ้าและการสูญเสียอิเล็กทริก:

• วัสดุนำไฟฟ้า: ทองแดงและอลูมิเนียมลดการสูญเสียความต้านทาน (ผลกระทบต่อผิวหนัง), สำคัญสำหรับเสาอากาศความถี่สูง. เหล็กหรือเหล็กกล้า, แม้จะมีความแข็งแรงสูงกว่า, เพิ่มความสูญเสียของโอห์มมิก, ลดประสิทธิภาพการแผ่รังสีได้มากถึง 2.65 DB ในอาร์เรย์ที่มีความต้านทานต่ำ .
• พื้นผิวอิเล็กทริก: หอคอยที่มีวัสดุคอมโพสิต (เช่น, Radomes ไฟเบอร์กลาส) ต้องสมดุลค่าคงที่ไดอิเล็กตริก (อี) และการสูญเสียแทนเจนต์ (สีแทน). วัสดุεสูงขนาดเสาอากาศหดตัว แต่เพิ่มความสูญเสียที่เกิดจากความชื้น, ในขณะที่พื้นผิวต่ำε (เช่น, ลามิเนตRogers®) เพิ่มประสิทธิภาพแบนด์วิดท์และกำไร .

4. แรงกดดันด้านสิ่งแวดล้อมและเชิงกล

a. แรงลม

ลมแรงบิดเบี้ยว (K-factor) และกองกำลังด้านข้างบนหอคอย:

• กำทอนโครงสร้าง: เสาอากาศทำหน้าที่เป็นใบเรือ, ขยายภาระลม. ตัวอย่างเช่น, a 30 ลม MPH สร้างความเฉื่อยเพียงพอที่จะยุบส่วนตาข่ายที่ค้ำยันได้ไม่ดี .
• การบิดเบือนรูปแบบการแผ่รังสี: เสาอากาศที่แกว่งไปมารบกวนความแม่นยำของลำแสง, เพิ่มระดับ sidelobe และลดคำสั่ง .

ข. การแปรผันของอุณหภูมิ

การขยายตัวทางความร้อน/การหดตัวเปลี่ยนเรขาคณิตของหอคอย:

• ความเหนื่อยล้าของวัสดุ: การปั่นจักรยานด้วยความร้อนซ้ำ ๆ ทำให้ข้อต่ออ่อนแอลง, ก่อให้เกิดความไม่ถูกต้อง. อาคารเหล็กขยาย ~ 1.2 มม. ต่อ 10 ° C ต่อ 100 ม., อาจมีการเปลี่ยนเสาอากาศ azimuth .
• การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติอิเล็กทริก: ความผันผวนของอุณหภูมิเปลี่ยนสารตั้งต้นεและtanΔ, Detuning เสาอากาศเรโซแนนท์และแบนด์วิดธ์ที่แคบลง .

5. กรณีศึกษาและมาตรฐานการออกแบบ

การวิจัยเน้นการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างการออกแบบหอคอยและประสิทธิภาพของเสาอากาศ:

• มาตรฐาน TIA-222: การศึกษาเปรียบเทียบแสดงหอคอยตาข่ายที่ออกแบบภายใต้ TIA-222-G ทนทานต่อ 15% โหลดลมสูงกว่าโครงสร้างที่สอดคล้องกับ TIA-222-H, สร้างความมั่นใจในรูปแบบการแผ่รังสีที่มั่นคงภายใต้สภาวะที่รุนแรง .
• เทคนิคการเสริมสร้างความเข้มแข็ง: การเสริมแรงระดับส่วนประกอบ (เช่น, การค้ำยันมุม) ลดการกระจัดโดย 20% ในหอคอยที่ติดตั้ง, การปรับปรุงความเสถียรในการติดตั้งเสาอากาศ .

6. กลยุทธ์การเพิ่มประสิทธิภาพ

เพื่อลดผลข้างเคียง:

• การออกแบบตามหลักอากาศพลศาสตร์: monopoles ที่มีความคล่องตัวหรือส่วนขัดแตะที่ปกคลุม 30% .
• การเลือกใช้วัสดุ: มีความแข็งแรงสูง, โลหะผสมที่สูญเสียต่ำ (เช่น, เหล็กชุบสังกะสี) สมดุลความทนทานและการนำไฟฟ้า .
• แดมเปอร์แบบไดนามิก: ตัวหน่วงมวลที่ถูกปรับจะยับยั้งการแกว่งของหอคอย, การรักษาการจัดตำแหน่งเสาอากาศภายใน± 0.5 °ในช่วงพายุ .

ข้อสรุป

โครงสร้างหอคอยมีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพของเสาอากาศอย่างลึกซึ้งผ่านความเสถียรเชิงกล, คุณสมบัติของวัสดุ, และความยืดหยุ่นด้านสิ่งแวดล้อม. การออกแบบที่ดีที่สุดต้องมีความสมดุลของโครงสร้างที่มีประสิทธิภาพด้วยประสิทธิภาพแม่เหล็กไฟฟ้า, ได้รับคำแนะนำตามมาตรฐานเช่น TIA-222 และแบบจำลองเฉพาะกรณี. แนวโน้มในอนาคต, เช่นหอคอยที่ติดตั้งโดรน , อาจแยกข้อ จำกัด ความสูงจากข้อ จำกัด เชิงโครงสร้างเพิ่มเติม, ปฏิวัติสถาปัตยกรรมการสื่อสารไร้สาย.