5G技术在不断发展和普及。5G通信基站设备正朝着轻量化、大功率方向发展。系统的热耗密度在增加，而体积却在减少。由于高可靠性要求，通常采用被动散热来实现整机散热。

 

随着5G基站产生更多热量，温度控制的难度也在上升。5G基站的功耗是4G基站的2.5~4倍，主要由AAU和BBU进行信号转换、处理和传输产生。基站功耗的增加意味着发热量的增加。

 

5G基站通常安装在建筑物屋顶和野外高处的铁架上。因此，减小设备的尺寸和重量对于安装的便利性至关重要。势必会给5G基站的散热带来更显着的挑战。更好地解决5G基站的散热问题。要求在有限的空间内尽可能提高基站的热交换效率，降低传热阻力。

 

导热硅胶片和铜散热片可以很好的解决复杂环境下通信基站中的AAU、RRU、基站机柜等设备设备的可靠性和电磁兼容问题。此外，铜材料具有良好的稳定性，可以在电磁环境中正常工作。不仅是5G基站，服务器散热片和IGBT散热片大部分也是由铜散热片等导热模块组成。但这对铜散热器的精度提出了很高的要求。

 

因为铜散热片是金属材质的，所以硅胶导热垫等材质的质地比较柔软。高温工作条件下的微小尺寸偏差可能会导致其他散热模块损坏。散热模块的损坏会直接导致昂贵的服务器和基站超载烧毁。因此，KINGKA采用高精度5轴CNC加工来加工Passive Heat Sink，确保零件的精度合格。

 

5G 的问题和挑战围绕着 5G 的神奇之处。借助 5G，我们将拥有更大的通道，以更快地下载和上传数据。它大大减少了自动驾驶汽车等应用程序所需的响应时间的延迟。比以往更多的设备可以同时连接到互联网，从而支持对更多智能设备的需求。那么5G怎么会有问题呢？

这些技术包括在狭小空间中更高密度的组件。随之而来的是所需的功率增加。5G 能源消耗会产生热量，这可能导致组件故障——并造成 5G 网络问题，即下降甚至完全中断和停机。随着越来越多的数据在云中收集和处理，处理卸载的数据会消耗越来越多的电力，并产生更多的热量。

高温会带来电迁移。嵌入式天线的辐射在所需频率处减弱。因此，要大规模部署 5G，热管理是 5G 基站设计的重中之重。

这些 5G 问题必须在设计阶段通过主动热管理解决方案加以解决。

 

5G 连接问题

5G 的挑战不仅包括基站，还包括智能手机等设备形式因素。散热会影响设备的最大接收速率。如果设备无法管理热量，其数据处理性能就会受到影响。任何解决基站 5G 散热问题的解决方案都需要与设备外形尺寸的要求兼容，同时与核心功能无缝协作。

 

基站和大规模 MIMO

5G 需要更多天线。

5G 基站是一种无线接收器和短程收发器，可将无线设备连接到中央集线器。它的天线和模数转换器 (ADC) 将射频 (RF) 信号转换为数字信号，然后再转换回来。基站依赖于先进的天线技术。

该技术采用波束成形大规模多输入多输出 (MIMO) 天线阵列的形式。这些天线使用毫米波或毫米波将多个波束引导至地面目标，同时还减少了用户间干扰并增加了网络容量。每个通道将独立的信息传送到接收器。

大规模 MIMO 实际上是 MIMO，但更多。也就是说，它超越了 4G 传统系统，在基站上增加了更多的天线。更多的天线有助于集中能量。这就是提高吞吐量和效率的原因。借助大规模 MIMO，我们看到了以下方面的增长：

· 每个安装中的射频链数量

· 波束成形能力

· 网络使用的天线元件数量

虽然天线元件的数量增加，但较小的波长意味着天线可以更小。这有助于减轻组件的密度，但也导致必须集成更多的功率放大器和波束成形组件。

数字波束成形意味着每个天线都应该有自己的射频收发器。当天线的电路元件集成到靠近天线的单个收发器芯片中时，信号完整性就不是问题了。如果您有一个 4x4 天线阵列，那么您在一块板上就有 16 个收发器芯片。随着 5G 基带架构中的处理单元越来越多，功率需求很高，随之产生的热量和 5G 过热的可能性。

电子设备和基站的热管理

需要新的集成热解决方案。目前，5G 的主要挑战之一是外形尺寸限制了基站的热管理系统这一事实。请记住，开发的解决方案必须协同工作。可以在基站中工作的强大冷却风扇显然不适合手机。然后，来自风扇的有害 EMI 会干扰基站接收低电平信号的能力，从而引发另一个 5G 技术问题。

让我们看看您的一些选项，它们在大多数情况下可以协同工作——一种方法很少足以单独工作。

液体冷却

空气冷却是一种选择，但很耗电。这将我们带到液体冷却。当液体（通常是冷却剂）通过水冷块时，它会从底板吸收热量。然后液体通过系统并通过管道到达散热器。在这里，散热器将液体暴露在空气中，帮助其冷却。连接到散热器的风扇然后将热量带走。然后冷却剂重新进入水冷块以重新开始该过程。

液体冷却设备结构紧凑，这使其成为空间有限的绝佳选择。根据品牌的不同，它还可以将功耗降低多达 30%，从而减少多达 80% 的二氧化碳排放量。所有这些原因都是液体冷却在数据中心越来越受欢迎的原因。

电路板材料

高频层压板提供了与毫米波兼容的基板。但是，对于导热性，选择复合材料、陶瓷或金属芯 PCB 基板。陶瓷的导热性特别好，并且具有不受纤维编织效应影响的额外好处，纤维编织效应会影响其他 PCB 基板。

也为您的 PCB 组件使用陶瓷，例如这些非螺纹垫片。

蒸汽室冷却

铜板可以通过将热量分散到 PCB 底部来帮助散热。这不是 100% 有效的，因为仍有热点需要应对。夹在液体腔之间的两块铜板之间的非常薄的蒸汽室可以提供帮助。随着液体升温，它会蒸发，从而在冷凝回液体之前消散热量。

散热器原理

电子产品的传热热管理可能是有效的。这涉及热界面材料 (TIM)，它有不同的配方和形式。这些材料将热能从组件传递到散热器，但这里又会出现 EMI 问题，因此散热器应该由铜或铝制成。

先进的热管理材料还包括用于大型基础设施的高速散热的热凝胶。相变 5G 材料增强了热量向散热器的传递，从而使组件能够在较低的温度下运行，从而最大限度地降低基站功耗。

 

氮化镓

在构成射频收发器的所有组件中，功率放大器需要的能量最多。这些非常低效，占传输过程中总功耗的 75%。但是没有功放，就没有5G。这使得氮化镓（俗称 GaN）成为毫米波 5G 网络不可或缺的一部分。它在现场相对较新，但在改善电子设备和系统的热管理方面显示出巨大的希望。

GaN 是一种直接带隙半导体技术，能够处理更广泛的频率。它是大规模 MIMO 基站的理想选择，可提供：

· 更高的效率

· 出色的高压可持续性

· 降低功耗

· 更高的温度属性

· 功率处理特性

GaN 非常适合被动冷却的基站电子设备，用不了多久就会用于手机。尽管如此，如果没有有效的热结构，热管理仍然是一个挑战。GaN 器件上的应力热量会影响可靠性并限制其射频性能。您还应该考虑使用自然冷却配置。如果热密度特别高，请查看空气或液体冷却系统。

射频

RoF 代表 Radio-over-Fiber，以毫米波频率提供宽带无线服务。无线电波从基带信号上变频。然后将其应用于调制红外光源，特别是激光二极管。调制信号通过光纤链路传输。这种高效的通信方法完全是光学的，使用具有密集波分复用 (DWDM) 的 SMF 或 MMF 光纤远距离向基站传输数千兆比特。

 

结果是更高的带宽。它还可以替代多条有损同轴电缆。缺点是数字和射频模拟脉冲之间的转换会产生热量，必须将其去除。到目前为止提到的每种热管理方法都可以在这里应用。

热管理设计

在开始设计之前，需要考虑使用哪种热管理解决方案或解决方案组合。一旦确定了您需要什么，您就可以为您需要的组件做出更好的决定。您还应该查看我们的热方案设计，联系我们并索取免费样品，这些样品可用于我们的大多数解决方案。这是确保您准确选择所需产品的好方法。如果您不太确定哪种产品最适合您的基站热资源管理，请不要担心。我们的专家很乐意为您提供建议。无论您有什么要求，我们散热专家团队为您提出合理解决方案，并可以快速发货。

如果还有问题请立即发送电子邮件至info@toneheatsink.com

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