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光 通 信
一种仿生散热技术在无线通信模块上的应用
黄振伟 上海华为技术有限公司
摘要：通过对无线通信模块散热能力的分析，介
绍一种仿生原理及其在4G通信产品上的实际应用效
果，指出了应用中存在的问题，并对后续通信散热
技术发展进行了初步的展望。
关键词：无线通信；RRU模块；仿生散热；烟囱
效应；4G
引言 差。这种以室内外温度差引起的压力差为动力的自然通风，热
国际电信联盟（ITU）于2010年正式确立4G标准，4G进入商 压作用产生的通风效应又称为“烟囱效应”，属于热交换形式
用期。至2017年三季度，4G网络已基本实现全球覆盖，仅我国 的一种表现。烟囱效应的强度与建筑室内外温度有关，一般情
4G基站总量就有约341万个。到2018年我国已建成一批全光纤网 况下，建筑物愈高，室内外温差越大，烟囱效应愈强。
络城市，4G网络全面覆盖城市和乡村，平均接入速率达到30Mb/ 如在有共享中庭、竖向通风（排烟）风道、楼梯间等具有
s。 类似烟囱特征———即从底部到顶部具有通畅的流通空间的建
4G应用场景丰富，目前主要应用在智能手机、无线路由 筑物、构筑物（如水塔）中，空气（包括烟气）靠密度差的作
器、便携式Wi-Fi设备、数据卡等个人消费领域，而车联网、高 用，沿着通道很快进行扩散或排出建筑物的现象，都是烟囱效
清视频监控、电力抄表、工业路由器、金融支付、智慧城市、 应的体现，如图1所示。
智能物流、虚拟现实、人工智能、无人驾驶、云办公、大数据
图1 烟囱效应示意图
采集和VoLTE高清晰语音等领域也都离不开4G通信技术的支撑。
随着技术变革的不断加深，4G将进一步影响人们的生活方
式，更多的应用场景也将不断涌现。
目前，4G站点的主流布局都是采用室外机柜加射频拉远单
元（RRU）的方式。RRU作为关键的数据处理单元，随着各应用
场景的发展，移动数据量不断增加，站点越来越密，站点获
得越来越困难，移动运营商为提升盈利能力，对RRU模块性
能要求也越来越高。目前影响RRU竞争力的主要因素有集成度、
输出功率、带宽、频段、成本、体积、重量和设备在网可靠性
等，尤其是体积小和轻量化因素。 日常生活中，带有烟囱的火炉、锅炉以及为大众所喜爱的
为适应全球各种室外环境和免维护要求，RRU模块对防腐、 炭火锅都是常见的烟囱效应的应用场景。燃烧时，底部火源处
防水、防尘设计要求极高，以实现在网运行可靠。设计上采用 的空气密度小，温度高，压强小，在内外压力差的作用下，底
上、下两压铸铝合金外壳对扣密闭保护电路板，外壳上设计有 部形成一个抽力，把外界新鲜的空气不断吸入，在烟囱效应作
散热齿片用于自然散热（传导、自然对流和辐射）。随着体积 用下，加剧了燃烧。例如，炭火锅可以通过改变烟囱口的大小
和重量要求越来越极限化，当前RRU模块的设计已无法满足更高 来控制炉内的火势。
的性能要求。为了提升单位体积的散热能力，本文从加大自然 同理，烟囱效应应用于RRU模块散热就是人为创造条件，在
对流能力入手开发了一种新的散热技术———仿生散热。 设备表面形成压力差，加强散热齿表面的空气对流，带走更多
的热量，达到降温目的。
一、基本原理
仿生散热的基本原理是模拟自然界的烟囱效应，这是一 二、RRU介绍
种户内空气沿着有垂直坡度的空间上升或下降，造成空气加强 RRU（Radio-frequency Remote Unit，射频拉远单元）可
对流的现象。热压是由于室内外空气温度不同而形成的重力压 以实现射频信号收发处理功能，在发射通道通过变频将上行信
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