在這樣的背景之下，微基站在設(shè)計(jì)之中必將兼顧容量、可靠性、成本等綜合因素。同時(shí)考慮到能耗的減低，自然散熱方式是微站必須采用的技術(shù)。本文綜合可靠性、成本等幾個(gè)方面來(lái)描述自然散熱的基本原理和主要應(yīng)用。

一．背景概述

通常我們知道，自然界中的熱的傳播方式主要是熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射，在基站的熱設(shè)計(jì)中目前存在著兩種方式，一種是強(qiáng)制散熱方式、一種是被動(dòng)散熱的方式，強(qiáng)制散熱的方式主要采用風(fēng)機(jī)，熱交換器等方式進(jìn)行熱量消耗。被動(dòng)散熱主要是采用自然散熱等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)熱量的耗散。關(guān)于這兩種散熱方式的比較。各有優(yōu)缺點(diǎn)。對(duì)于不同散熱方式，主要特點(diǎn)對(duì)比如下表：
項(xiàng)目　　  強(qiáng)制散熱方式　 自然散熱方式　　  備注
散熱量　　　　  大　　　　　 中等　　　　　  相對(duì)數(shù)據(jù)
成本　　　　　  高　　　　　 低　　　　　　  相對(duì)數(shù)據(jù)
器件可靠性　　  高　　　　　 中等　　　　　  相對(duì)數(shù)據(jù)
系統(tǒng)可靠性　　  持平　　　　 持平　　　　　  相對(duì)數(shù)據(jù)
噪音　　　　　  高　　　　　 無(wú)噪音　　　　  相對(duì)數(shù)據(jù)
體積　　　　　  大　　　　　 小　　　　　　　相對(duì)數(shù)據(jù)
重量　　　　　  大　　　　　 小　　　　　　  相對(duì)數(shù)據(jù)
從上表我們可以看到這兩種散熱方式各有優(yōu)點(diǎn)，同樣也決定了這樣兩種散熱方式應(yīng)用場(chǎng)合的不同，強(qiáng)制散熱更多應(yīng)用在室內(nèi)環(huán)境，室內(nèi)環(huán)境由于具備空調(diào)等外界因素，再加上設(shè)備本身風(fēng)機(jī)等強(qiáng)制散熱的手段，導(dǎo)致在單位體積之內(nèi)更大容量的散熱量，即可以保證設(shè)備有更高的容量和更大的發(fā)射功率。相比較而言，自然散熱的方式散熱量相對(duì)較小。同時(shí)對(duì)可靠性的要求更高，因此更多地應(yīng)用在室外環(huán)境之中。

下面我們首先介紹一些熱設(shè)計(jì)方面的基本知識(shí)。

●熱傳導(dǎo)(Conduction)
物質(zhì)本身或當(dāng)物質(zhì)與物質(zhì)接觸時(shí),能量傳遞的最基本形式(這里所說的物質(zhì)包括氣體,液體,與固體).當(dāng)然氣體與液體(我們統(tǒng)稱為流體)本身因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)不似固體緊密.我們又有另外一個(gè)專有名詞來(lái)形容它,叫做熱擴(kuò)散(Diffusion).

●熱對(duì)流(Convection)
流動(dòng)的流體(氣體或液體)與固體表面接觸,造成流體從固體表面將熱帶走的熱傳遞方式.這一招是三招里面最為博大精深的一招,老祖先依其流體驅(qū)動(dòng)的方式將之轉(zhuǎn)換折成貌和神離的兩招,分別是
A.)自然對(duì)流(Natural Convection):
流體運(yùn)動(dòng)是來(lái)自于溫度差.溫度高的流體密度較低,較輕會(huì)向上運(yùn)動(dòng).相反的,溫度低的流體則向下運(yùn)動(dòng).所以是流體受熱之后產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力.(這里各位要牢記一件事,只要溫差,沿著重力場(chǎng)方向的流體就會(huì)開始運(yùn)動(dòng),帶走熱量!)
B.)強(qiáng)制對(duì)流 (Force Convection) :
顧名思義,流體受外在的強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)力如風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng).驅(qū)動(dòng)力往那兒吹,流體就往那兒跑,與重力場(chǎng)無(wú)關(guān)。

●熱輻射(Radiation)
熱輻射是一種可以在沒有任何介質(zhì)(空氣)的情況下,不需要靠接觸,就能夠達(dá)成熱交換的傳遞方式.一種波的形式達(dá)成熱交換.既然是波,那就會(huì)有波長(zhǎng),有頻率
,而所謂波的能量,就是頻率乘上一個(gè)叫做普郎特的常數(shù)(Planck's Constant ),既然跟頻率有關(guān),那好,頻率的大小依次是Gamma 射線
,X射線,紫外線,可見光,紅外線,微波…而熱輻射能量就介于紫外線與紅外線之間。
從上面的三種熱傳播方式來(lái)看，要實(shí)現(xiàn)微基站的自然散熱，同時(shí)要保證相應(yīng)的容量和覆蓋需求，除了在基站設(shè)計(jì)過程中采用相關(guān)DTRU等設(shè)計(jì)技術(shù)之外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)上必須要采用特定的技術(shù)才能突破原有的技術(shù)瓶頸。

二．自然散熱方式的實(shí)現(xiàn)
中興通訊GSM微基站M8206和S8001都采用的自然散熱的設(shè)計(jì)。這標(biāo)志中興通訊在這個(gè)領(lǐng)域之內(nèi)的突破，即實(shí)現(xiàn)了自然散熱低功耗、靜音、占地少、成本低、安裝方式靈活、開通快速等優(yōu)點(diǎn)，還達(dá)到了原來(lái)宏站的覆蓋效果和可靠性。實(shí)現(xiàn)了這種方式的完美結(jié)合，為用戶提供了一種非常先進(jìn)的解決方案。

以中興微基站M8206為例，如果采用傳統(tǒng)的散熱方式，要實(shí)現(xiàn)大容量、大功率的覆蓋方式，則必須要使用風(fēng)機(jī)等輔助強(qiáng)制散熱的手段，而如果基站設(shè)備工作在室外條件下，則存在著溫度變換、灰塵等多種因素制約了風(fēng)機(jī)（風(fēng)扇）的使用壽命。在這樣的條件下，自然散熱的優(yōu)勢(shì)將得到充分的發(fā)揮。
在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，傳統(tǒng)的熱設(shè)計(jì)方式采用盡量均勻的熱分布方式，將熱量散布在整個(gè)單板之中，然后通過風(fēng)機(jī)等強(qiáng)制手段將熱量帶走，實(shí)際上使用的是熱傳導(dǎo)和強(qiáng)制熱對(duì)流的散熱方式。而自然散熱系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中將熱量盡可能地集中于殼體的上部（如下圖所示），這樣的好處在于充分利用熱傳導(dǎo)的方式將熱量傳導(dǎo)到結(jié)構(gòu)殼體的表面，在利用上下層的溫差形成自然的對(duì)流來(lái)帶走殼體表面的熱量，當(dāng)然實(shí)際工作在室外的環(huán)境下，也可以充分利用自然界的風(fēng)能來(lái)耗散熱量。實(shí)現(xiàn)容量、可靠性、成本的最優(yōu)。

                                                       圖1 傳統(tǒng)散熱方式與自然散熱的比較

在自然散熱的設(shè)計(jì)中，除了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專利之外，對(duì)器件的可靠性設(shè)計(jì)同樣重要，為了保證設(shè)備在大溫度范圍、惡劣的工作環(huán)境之下的正常工作，在微站設(shè)計(jì)之中采用了HALT等可靠性測(cè)試手段和方法，在生產(chǎn)過程中采用了HASS篩選技術(shù)來(lái)有效保證設(shè)備的穩(wěn)定可靠。通過這樣的設(shè)計(jì)最大程度地體現(xiàn)了自然散熱技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)高容量、大功率、穩(wěn)定的輸出。

三． 自然散熱基站的覆蓋效果

通過中興通訊專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)的自然散熱的M8206基站已在全球十多個(gè)地區(qū)得到應(yīng)用。在實(shí)際的覆蓋效果的測(cè)試中，微站的覆蓋不亞于宏站的覆蓋。但是大量節(jié)省了占地空間和功耗，同時(shí)節(jié)省了安裝成本。從最近某個(gè)地區(qū)的應(yīng)用實(shí)例和路測(cè)情況分析，此應(yīng)用案例中微站的最遠(yuǎn)覆蓋達(dá)到了7公里，而占地空間僅是傳統(tǒng)宏站的1/2。功耗是傳統(tǒng)宏站的3/5。綜合TCO成本優(yōu)勢(shì)極其明顯。
四．小結(jié)

總的說來(lái)，自然散熱的設(shè)計(jì)是業(yè)界基站設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，中興通訊在自然散熱設(shè)計(jì)領(lǐng)域有著豐富的積累和數(shù)量眾多的技術(shù)專利。隨著整個(gè)業(yè)界熱設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)的大幅度提升，基于自然散熱的多種技術(shù)解決方案將會(huì)帶給用戶占地空間更少、能耗更低，覆蓋更強(qiáng)的基站。