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5G技術在不斷髮展和普及。5G通信基站設備正朝着輕量化、大功率方向發展。系統的熱耗密度在增加，而體積卻在減少。由於高可靠性要求，通常採用被動散熱來實現整機散熱。

 

隨着5G基站產生更多熱量，溫度控制的難度也在上升。5G基站的功耗是4G基站的2.5~4倍，主要由AAU和BBU進行信號轉換、處理和傳輸產生。基站功耗的增加意味着發熱量的增加。

 

5G基站通常安裝在建築物屋頂和野外高處的鐵架上。因此，減小設備的尺寸和重量對於安裝的便利性至關重要。勢必會給5G基站的散熱帶來更顯着的挑戰。更好地解決5G基站的散熱問題。要求在有限的空間內盡可能提高基站的熱交換效率，降低傳熱阻力。

 

導熱硅膠片和銅散熱片可以很好的解決複雜環境下通信基站中的AAU、RRU、基站機櫃等設備設備的可靠性和電磁兼容問題。此外，銅材料具有良好的穩定性，可以在電磁環境中正常工作。不僅是5G基站，服務器散熱片和IGBT散熱片大部分也是由銅散熱片等導熱模塊組成。但這對銅散熱器的精度提出了很高的要求。

 

因為銅散熱片是金屬材質的，所以硅膠導熱墊等材質的質地比較柔軟。高溫工作條件下的微小尺寸偏差可能會導致其他散熱模塊損坏。散熱模塊的損坏會直接導致昂貴的服務器和基站超載燒燬。因此，KINGKA採用高精度5軸CNC加工來加工Passive Heat Sink，確保零件的精度合格。

 

5G 的問題和挑戰圍繞着 5G 的神奇之處。借助 5G，我們將擁有更大的通道，以更快地下載和上傳數據。它大大減少了自動駕駛汽車等應用程序所需的響應時間的延遲。比以往更多的設備可以同時連接到互聯網，從而支持對更多智能設備的需求。那麼5G怎麼會有問題呢？

這些技術包括在狹小空間中更高密度的組件。隨之而來的是所需的功率增加。5G 能源消耗會產生熱量，這可能導致組件故障——並造成 5G 網絡問題，即下降甚至完全中斷和停機。隨着越來越多的數據在云中收集和處理，處理卸載的數據會消耗越來越多的電力，並產生更多的熱量。

高溫會帶來電遷移。嵌入式天線的輻射在所需頻率處減弱。因此，要大規模部署 5G，熱管理是 5G 基站設計的重中之重。

這些 5G 問題必須在設計階段通過主動熱管理解決方案加以解決。

 

5G 連接問題

5G 的挑戰不僅包括基站，還包括智能手機等設備形式因素。散熱會影響設備的最大接收速率。如果設備無法管理熱量，其數據處理性能就會受到影響。任何解決基站 5G 散熱問題的解決方案都需要與設備外形尺寸的要求兼容，同時與核心功能無縫協作。

 

基站和大規模 MIMO

5G 需要更多天線。

5G 基站是一種無線接收器和短程收發器，可將無線設備連接到中央集線器。它的天線和模數轉換器 (ADC) 將射頻 (RF) 信號轉換為數字信號，然後再轉換回來。基站依賴於先進的天線技術。

該技術採用波束成形大規模多輸入多輸出 (MIMO) 天線陣列的形式。這些天線使用毫米波或毫米波將多個波束引導至地面目標，同時還減少了用戶間干擾並增加了網絡容量。每個通道將獨立的信息傳送到接收器。

大規模 MIMO 實際上是 MIMO，但更多。也就是說，它超越了 4G 傳統系統，在基站上增加了更多的天線。更多的天線有助于集中能量。這就是提高吞吐量和效率的原因。借助大規模 MIMO，我們看到了以下方面的增長：

· 每個安裝中的射頻鏈數量

· 波束成形能力

· 網絡使用的天線元件數量

雖然天線元件的數量增加，但較小的波長意味着天線可以更小。這有助于減輕組件的密度，但也導致必須集成更多的功率放大器和波束成形組件。

數字波束成形意味着每個天線都應該有自己的射頻收發器。當天線的電路元件集成到靠近天線的單個收發器芯片中時，信號完整性就不是問題了。如果您有一個 4x4 天線陣列，那麼您在一塊板上就有 16 個收發器芯片。隨着 5G 基帶架構中的處理單元越來越多，功率需求很高，隨之產生的熱量和 5G 過熱的可能性。

電子設備和基站的熱管理

需要新的集成熱解決方案。目前，5G 的主要挑戰之一是外形尺寸限制了基站的熱管理系統這一事實。請記住，開發的解決方案必須協同工作。可以在基站中工作的強大冷卻風扇顯然不適合手機。然後，來自風扇的有害 EMI 會干擾基站接收低電平信號的能力，從而引發另一個 5G 技術問題。

讓我們看看您的一些選項，它們在大多數情況下可以協同工作——一種方法很少足以單獨工作。

液體冷卻

空氣冷卻是一種選擇，但很耗電。這將我們帶到液體冷卻。當液體（通常是冷卻劑）通過水冷塊時，它會從底板吸收熱量。然後液體通過系統並通過管道到達散熱器。在這裡，散熱器將液體暴露在空氣中，幫助其冷卻。連接到散熱器的風扇然後將熱量帶走。然後冷卻劑重新進入水冷塊以重新開始該過程。

液體冷卻設備結構緊湊，這使其成為空間有限的絕佳選擇。根據品牌的不同，它還可以將功耗降低多達 30%，從而減少多達 80% 的二氧化碳排放量。所有這些原因都是液體冷卻在數據中心越來越受歡迎的原因。

電路板材料

高頻層壓板提供了與毫米波兼容的基板。但是，對於導熱性，選擇復合材料、陶瓷或金屬芯 PCB 基板。陶瓷的導熱性特別好，並且具有不受纖維編織效應影響的額外好處，纖維編織效應會影響其他 PCB 基板。

也為您的 PCB 組件使用陶瓷，例如這些非螺紋墊片。

蒸汽室冷卻

銅板可以通過將熱量分散到 PCB 底部來幫助散熱。這不是 100% 有效的，因為仍有熱點需要應對。夾在液體腔之間的兩塊銅板之間的非常薄的蒸汽室可以提供幫助。隨着液體升溫，它會蒸發，從而在冷凝回液體之前消散熱量。

散熱器原理

電子產品的傳熱熱管理可能是有效的。這涉及熱界面材料 (TIM)，它有不同的配方和形式。這些材料將熱能從組件傳遞到散熱器，但這裡又會出現 EMI 問題，因此散熱器應該由銅或鋁製成。

先進的熱管理材料還包括用於大型基礎設施的高速散熱的熱凝膠。相變 5G 材料增強了熱量向散熱器的傳遞，從而使組件能夠在較低的溫度下運行，從而最大限度地降低基站功耗。

 

氮化鎵

在構成射頻收發器的所有組件中，功率放大器需要的能量最多。這些非常低效，占傳輸過程中總功耗的 75%。但是沒有功放，就沒有5G。這使得氮化鎵（俗稱 GaN）成為毫米波 5G 網絡不可或缺的一部分。它在現場相對較新，但在改善電子設備和系統的熱管理方面顯示出巨大的希望。

GaN 是一種直接帶隙半導體技術，能夠處理更廣氾的頻率。它是大規模 MIMO 基站的理想選擇，可提供：

· 更高的效率

· 出色的高壓可持續性

· 降低功耗

· 更高的溫度屬性

· 功率處理特性

GaN 非常適合被動冷卻的基站電子設備，用不了多久就會用於手機。儘管如此，如果沒有有效的熱結構，熱管理仍然是一個挑戰。GaN 器件上的應力熱量會影響可靠性並限制其射頻性能。您還應該考慮使用自然冷卻配置。如果熱密度特別高，請查看空氣或液體冷卻系統。

射頻

RoF 代表 Radio-over-Fiber，以毫米波頻率提供寬帶無線服務。無線電波從基帶信號上變頻。然後將其應用於調製紅外光源，特別是激光二極管。調製信號通過光纖鏈路傳輸。這種高效的通信方法完全是光學的，使用具有密集波分復用 (DWDM) 的 SMF 或 MMF 光纖遠距離向基站傳輸數千兆比特。

 

結果是更高的帶寬。它還可以替代多條有損同軸電纜。缺點是數字和射頻模擬脈衝之間的轉換會產生熱量，必須將其去除。到目前為止提到的每種熱管理方法都可以在這裡應用。

熱管理設計

在開始設計之前，需要考慮使用哪種熱管理解決方案或解決方案組合。一旦確定了您需要什麼，您就可以為您需要的組件做出更好的決定。您還應該查看我們的熱方案設計，聯繫我們並索取免費樣品，這些樣品可用於我們的大多數解決方案。這是確保您準確選擇所需產品的好方法。如果您不太確定哪種產品最適合您的基站熱資源管理，請不要擔心。我們的專家很樂意為您提供建議。無論您有什麼要求，我們散熱專家團隊為您提出合理解決方案，並可以快速發貨。

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