מבוא

מערך אנטנה חיצונית יוצר את עמוד השדרה של התקשורת המודרנית, שידור, מערכות מכ"ם ומבצעי רדיו חובבניים.תפקידם להעביר ולקבל אותות אלקטרומגנטיים על מרחקים עצומים עם אמינות גבוהה, אך מכיוון שערכים אלה חשופים לצמיתות לאלמנטים, הביצועים שלהם מושפעים באופן בלתי נמנע מתופעות מזג אוויר מקומיות.גשם, שלג, קרח, אנטנות, קיצוניות, ואפילו קרינה סולארית יכולה לגוון איכות, לשנות מחדש, ולקצר את המהנדסים, ולקצר את החיים האלה, ולפתור את המנגנונים חיוניים, ולפתור את התחזוקה, ולפתור את המנגנונים סביבתיים, ולפתור אותם, ולפתור אותם.

הפיזיקה של השפעות מזג האוויר על פיזור RF

תנאי מזג אוויר משפיעים על ביצועי מערך האנטנה באמצעות שני מסלולים עיקריים: שינויים ישירים של התכונות הפיזיות והאלקטרומגנטיות של האנטנה, ושינויים במדיום ה-Proagation (ה-posphere) שבאמצעותו גלי רדיו נעים.שני המסלולים יכולים לפענוח כוח אותות, להציג שגיאות בשלב במערךים בשלבים, ולהגדיל את שיעור השגיאה במעט בתקשורת דיגיטלית.

גשם ונפיחות

גשם פועל כמו פיזור ו סופגנים של אנרגיית תדר רדיו.חומרה של בידוד המושרה על גשם תלויה במידה רבה בתדר התפעולי. בתדרים מתחת ל-1 GHz (למשל, HF ותחת להקות VHF), גשמים מעוגלים נמוכים יותר לגלי גלי חום (DGp) כדי לשלב בין מערכות דלק כבדות, אך במיקרוגל (abo 3GHz), כמו ספקטרום של תאים בגודל של תאים בגודל של 5B) הוא גבוה יותר, כדי לגרור קשר משמעותי של תאים בגודל של תאים בגודל של תאים בגודל של תאים בגודל של 30 גרם למיקרוגל, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, למיקרוגל, עבור GHz, עבור מערכות אלקטרו-מטר, עבור קיבולת גבוהה יותר, 000 ליטרים בגודל של תאים משמעותיים, 000 ליטרים בגודל של תאים משמעותיים, עבור GHz, עבור מערכות אלקטרו-מטר, עבור GHz, 000 ליטרים בגודל של תאים חשמליים, 000 ליטרים בגודל של תאים חשמליים, עבור מערכות אלקטרו-מטר, עבור תאים בגודל של תאים חשמליים, עבור תאים חשמליים, 000 ליטרים בגודל של תאים בגודל של 2GB, עבור GHz, 000 ליטרים בגודל של GHz, 000 ליטרים בגודל של GHz, 000 ליטרים בגודל של תאים בגודל של GHz, 000 ליטר

שלג ואפקטי קרח

שלג יבש יש קבוע דיאלקטרי נמוך יחסית וגורם פחות אינטנסיבי מאשר גשם, אבל שלג רטוב יכול להיות כמעט בעייתי. בעיה קריטית יותר הוא קרח מצטבר על רכיבי האנטנה עצמם.קרח יש קבוע דיאלקטרי קבוע בערך 3-4 פעמים כי של חלל חופשי, וכאשר הוא יוצר שכבה על אלמנט קרינה, ביעילות משנה את אורך החשמל של האלמנט.זה detunes את השינוי, מקטין את התדירות גבוהה יותר של כוח מתפתל, מגביר באופן דרמטי.

Wind-Induced Vibration and Misalignment

הרוח מפעילה כוחות דינמיים על נוסחאות אנטנה, גרימת sway, טוויסט וטטציה. במערך מגובש, אפילו עקירות אנגולריות קטנות של אלמנטים בודדים יכול להציג שגיאות שלב כי degrade beamforming דיוק ו- תבטלות.עבור אנטנה כיוון גבוהה בוהקת עלולה לגרום לנפיחות מהירה של רכיבי מתכת או מטבוליים, כמו גם צמיגים דמויי מתכת, אשר עלולים לגרום לנפיחות מהירה של כמה רמות מתכת.

טמפרטורה ו Humidity

תנודות טמפרטורה משפיעות על ביצועי האנטנה בכמה דרכים.ראשון, ההתרחבות והה התכווצות של רכיבי מתכת משנים את הממדים הפיזיים, אשר יכולים לקלקל את האנטנה מעט.עבור חומרים כמו אלומיניום (היעילות של התרחבות ⁇ 23 × 10igagpLT:0-6,6033sFLT 1/ ° C), גם גלי טמפרטורה 50 מעלות צלזיוס יכולים לשנות את האלמנטים בכ-0.1%, מספיק כדי לשנות את קצב הפחתת התדירות גבוהה על ידי עופרת של עופרת של עופרת של עופרת של סגסוגת רדיו, אך HF, אך טמפרטורות גבוהה יותר, אך HF.

ברק ואלקטרונית Discharge

מערך אנטנה חיצונית הם מטרות עיקריות עבור שביתות ברקים.שביתה ישירה יכולה להרוס אלמנטים אנטנה, קווי להאכיל ואלקטרוניקה מחוברת.אפילו שביתות עקיפות (הפרשות של רעש) יכול לגרום למתחים מזיקים וזרמים באמצעות הפיכה אלקטרומגנטית. הגנה נכונה ברק, כולל מוטות ברקים מעוות, מעכבי גליגה, צינורות גז קואקסיאלי, הוא חובה לכל מתקן חיצוני, במיוחד אלה באזורים ברקים.

קרינה סולארית ו-UV Degradation

חשיפה ממושכת לקרינה אולטרה סגולה (UV) מהשמש מדגמת חומרים רבים המשמשים בבניית אנטנה. radomes פלסטיק, מעילי כבל, ו- Imvalants להיות רזים וסדקים לאורך זמן.זה מאפשר לחות באגרסיביות, המוביל לקורטוזיה וכשלונות חשמליים.בנוסף, חימום סולארי יכול לגרום להבדלים של התרחבות תרמיים בין חומרים מסוכנים (למשל מתכת ופלסטיק), מתחים וחות לאטמוספירה מותקפים.

תדירות - השפעות מזג האוויר של תדירות

חומרת השפעות מזג האוויר משתנה באופן דרמטי עם תדירות הבנה של התלות בתדר זה עוזר מהנדסי עיצוב לבחור אסטרטגיות הסתגלות מתאימות לכל להקה.

HF (3-30 MHz)

בתדר גבוה (HF), ההתפשטות האנדוקרטית שולטת, ומזג האוויר הטרוספירי יש השפעה ישירה יחסית על העצימה של האות.עם זאת, רוח וקרח עדיין יכולים לגרום לבעיות מכניות, במיוחד עבור מערךים גדולים כמו אנטנות בתדרים או דלטה-פרלופ המשמש ברדיו חובבני שידור.

VHF / UHF (30 MHz-3 GHz)

בלהקות VHF ו- UHF, גשם וערפל גורמים לעצימה בינונית, בדרך כלל פחות מ-1 dB / ק"מ למעט במהלך פחת כבד מאוד. Snow and Ice accretion על אלמנטים אנטנה הופכת להיות בעייתית יותר ככל שאורך החשמל משתנה להיות חלק גדול יותר של אורך הגל. Wind-Mosway המושרה הוא בעיה נפוצה עבור מערכות שידורים טלוויזיה ותחנות בסיס אנטנות על מגדלים.

מיקרוגל ומימטר-ואב (3-300 GHz)

בתדרי מיקרוגל ומעל, גשום הוא פגיעה מזג האוויר הדומיננטית. אטנכום יכול לעלות על 20 dB / ק"מ במהלך שטף טרופי. Fog ועננים גם לגרום לתנודה משמעותית, במיוחד בתדרים מעל 30 GHz. גזים אטמוספריים (oxygen ו-Vapor מים) יכולים לשיבוש קווי ספיגה עמידים נוספים, אשר עוד להפחית את עוצמתם זמינה.

אפקטים מכניים ומכניים על אנטנה ארוריס

מעבר לאפקטים האלקטרומגנטיים, מזג האוויר מציב דרישות מכניות משמעותיות על מבני תמיכה האנטנה ומערכות להאכיל.

קרח

הצטברות קרח יכולה להגדיל את משקלה של מערכת אנטנה על ידי מספר פקודות של גודל.לדוגמה, מנה של 2 מטר parabolic עשוי בדרך כלל לשקול 50 ק"ג, אבל עם 5 ס"מ של קרח קורנל, המסה הנוספת יכולה לעלות על 500 ק"ג. מגדלי טעינה אלה, מאסטרים, וחוטי אדם מעבר לגבולות העיצוב שלהם. באזורים עם ערפל תכוף או ערפל, חיזוק מבני הוא חיוני שיטות חימום, כולל אלמנטים כימיים מחוסמים, חסומים, חסמיצים, אנטנות כימיות, אנטנות.

תגית: Wind Loading

עומסי הרוח מחושבים על בסיס אזור אנטנה, צורה, מהירות רוח מקומית.עבור אנטנות, אזור הרוח הכולל את כל האלמנטים, הרפס, וקווי הזנה. גורמים Gust חייבים להיחשב לטעינה דינמי.האגודה האמריקנית של מהנדסים אזרחיים (ASCE) תקן 7 מספק הנחיות עבור חישובים מתאימים, כולל מגדלי רוח, מסגרות קשיחות, ומניעה של לוחות זמנים שלמים, אפילו כדי למנוע עומסי רוח מבוזרים.

קורוזיה

חשיפה לגשם, תרסיס מלח (באזורים החוף), ומזהמים אטמוספריים מאיצים את קורוזיה של חלקי מתכת. Galvanic קורוזיה היא סיכון מסוים כאשר מתכות מתפוררות (למשל, קווי הזנה נחושת ואלמנטים אלומיניום) נמצאים במגע. קורוזיה מגבירה את התנגדות מגע במפרקים, מעדיפה קישוריות RF, וגמישות מבנית כוללת אמצעי הגנה, כולל אלומיניום, החלת, החלת, החלת עם כל ציפויים או מחוספסים.

אסטרטגיות מייגציה ופרקטיקה הטובה ביותר

ניתן לשמור על ביצועיאנטנה באמצעות שילוב של עיצוב חזק, תחזוקה פרואקטיבית, והתאמה תפעולית.

בחירה חומרית

בחר חומרים עם התרחבות תרמית נמוכה, התנגדות קורוזיה טובה, ויציבות UV. אלומיניום 6061-T6 נפוץ עבור אלמנטים, בעוד נירוסטה פלדה או פלדה גלימה חם משמש חומרה מוגברת. Radomes עשוי סיבים PTFE-coated או UV-stabilized פוליאתילן לספק הגנה מכנית תוך צמצום אובדן RF.

מעילים מוגנים ו- Radomes

החלת ציפוי הידרופובי יכול להפחית את המים ואת הדבקות קרח, המאפשר גשמים להתגלגל לפני הקמת אגרגות גדולות. עבור מתקנים קריטיים, מתחם radome מלא מגן על האנטנה מן הרוח, הגשם, הקרח. Radomes חייב להיות מתוכנן עם אובדן כניסה נמוך ולהיות מעוצב כדי למנוע עיוותים קרינה לא רצויים.

עיצוב אינטגרטורי למזג אוויר קיצוני

יש לתכנן את היתרונות של רוח וקרח הגרועים ביותר הצפוי באתר ההתקנה. השתמש קווים של אנשים עם insulators כדי למנוע אינטראקציות RF. Include לחותers רטט (למשל, לחות ההמונים מחוננים) כדי להפחית תנודות הנגרמות על ידי רוח. בדיקה רגילה של ברגים, ריתוך, ומתח חוטים של אדם הוא חיוני.

מערכות De-Icing

עבור אנאנטנות באקלים קר, ניתוק פעיל יכול להיות מיושם באמצעות חוט התנגדות מוטבע (דומה לקלטת חום) המופעל על ידי מקור נמוך-voltage.מערכות אלה ניתן לשלוט על ידי thermostats או חיישני לחות. גישה אחרת משתמשת אוויר מתוחם על ידי אלמנטים חלולים כדי למנוע קרח להרכיב.

פיקוח ותחזוקה

מערכות ניטור מרחוק יכולות למדוד את VSWR, כוח אות, ואת הטיה מכנית.אזהרות אוטומטיות יכול להודיע למפעילים כאשר ביצועים דהונטס, המאפשר התערבות גופנית סדירה צריך לבדוק עבור קורוזיה, קשרים רופפת, צבירה קרח, וקניין חיות.לאחר אירועים חמורים מזג אוויר (hurricanes, סערות קרח), בדיקה מלאה באמצעות מעבר לייזר או תיאודל הוא מומלץ.

הסתגלות

מפעילי רשת יכולים להתאים לתנאי מזג אוויר על ידי:

  • יישום שליטה על כוח הסתגלות כדי להתגבר על הגשם.
  • מעבר לקישורים לגיבוי תדר נמוך יותר במהלך משקעים כבדים.
  • שימוש בקבלת פנים עם אנאנטות נפרדות מרחבית כדי להפחית את אות הקידוד.
  • מראש לנווט במערך של מערכי שלב כדי לפצות על מאחזים ידועים של הרוח (אם calibrated).

מחקרים: שיעורים מהשדה

כמה מקרים אמיתיים בעולם מדגישים את החשיבות של עיצוב אנטנה עמיד מזג האוויר.ב-2014 מגדל שידור טלוויזיה גדול באונטריו, קנדה, התמוטט בשל עומס קרח כי עודף יכולת תמיכה.חקירה חשפה כי קרח הוא צובר אסימטרי, גורם טעינה אקסצנטרית כי עיצוב המגדל לא היווה חשבון.

במגזר התקשורת, קישור מיקרוגל בצפון מערב האוקיינוס השקט חוו הפסקות קישור מתמשך בכל חורף.ניתוח הראה כי ריצוף קרח rime על הרדומה גדל ה- VSWR ליותר מ 3.0, מה שגרם שידור מחלף.הפתרון היה להתקין radome חם עם ציפוי הידרופובי, אשר הפחית את הדבקות קרח ומבצע רגיל באמצעות ערפל.

לחובבי רדיו חובבנית, קבוצה המפעילה תחנת תחרות VHF בהרי הרוקי ניצבת בקביעות בפני גורים רוח מעל 130 ק"מ / H. מערך Yagi שלהם תוכנן עם זמני פרידה שבורה כבדה אל-חלד. לאחר כל סערה, הם השתמשו בכלי היערכות לייזר נייד כדי לשחזר את ה-Vazmuth בתוך 0.5 מעלות, שמירה על רווח של 1.5B מעל שכנים לא-מונים.

מסקנה

תנאי מזג אוויר להטיל אתגרים רב-פנים על מערך האנטנה החיצונית, המשפיעים הן על נתיב הנטואיציה האלקטרומגנטית והן על השלמות המכנית של ההתקנה.גשם, שלג, קרח, רוח, קיצוניות טמפרטורה, וקרינת השמש כל אחת מהן יש מנגנונים נפרדים אשר מכים ביצועים ואמינות.על ידי הבנת תופעות אלה וליישם אסטרטגיות משיכה רלוונטיות יותר של אנטנות חומרים קריטיות, כגון מבחר חומרים עמידים, חיזוק פעיל, חיזוק, חיזוק, גירוי מבני, אוניב, אנטנות, אנטנות, וטכניקות תפעוליות, הסתגלות, ומיומנות, ומיומנות יעילות יותר, וגמישות תפעוליות, וגמישות יותר, וגמישות תפעוליות, מבטיחות יותר ויותר יעילות יותר, כדי להבטיח את הביצועים תפעוליים, וטכניקות יעילות יותר ויותר יעילות יותר, כדי להבטיח את תפקודים מתקדמים יותר, כדי להבטיח את מערכות ניהולית, יעילות יותר, פעילות גופנית, כדי להבטיח את תפקוד יעיל יותר, פעילות גופנית-לטיביים, פעילות גופנית-תרגול יעיל יותר, כמו גם כן, כדי להבטיח את מערכות ניהולית, כדי להבטיח את מערכות ניהולית גבוהה יותר, כמו גם עבור מערכות ניהול יעיל יותר, כמו גם עבור מערכות ניהול יעיל יותר, אנטנות גבוהה יותר, מערכות ניהול יעיל יותר ויותר, יעילות יותר, יעילות גבוהה