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5G基站主动天线单元阵列热管理系统设计与优化OA

Design and Optimization of Thermal Management System for Active Antenna Unit Array in 5G Base Station

中文摘要英文摘要

针对 5G基站主动天线单元阵列的散热需求,本文设计了一种基于热界面材料、微通道与纳米流体的 5G 微芯片阵列热管理系统.通过构建一维热阻网络模型,并结合"散热-经济"多目标优化方法,实现了兼顾散热性能与经济性的系统设计.在分析系统运行特性的基础上,进一步针对局部高热流密度芯片提出了均温优化方案.结果表明:权衡设计方案下,芯片加权平均结温为 53.3℃,年化总成本为 329.4元;与自然对流冷却方式相比,微通道液冷显著提升了散热效率;采用高导热系数的氧化铝-硅油复合材料,可使加权平均结温下降 15.1%;不同类型纳米流体对系统散热性能影响较小.在均温优化方案下,芯片平均热点相对温差降低 3.2℃,加权平均结温仅上升 0.8℃,有效提升了温度分布均匀性.

To address the thermal dissipation demands of 5G base station active antenna unit arrays,a thermal management system for 5G microchip arrays based on thermal interface materials,microchannels and nanofluids,is designed in this study.A one-dimensional thermal resistance network model is established and integrated with a bi-objective optimization method,balancing thermal performance and economic cost.The operating characteristics of the system are analyzed,and a temperature uniformity optimization strategy is proposed for chips with high local heat flux density.The results show that,under the trade-off design,the weighted average junction temperature of the chips is 53.3℃,with an annualized total cost of 329.4 yuan.Compared with natural convection cooling,microchannel liquid cooling significantly improves the heat dissipation efficiency.The use of high thermal conductivity Al2O3-silicone oil composites reduces the weighted average junction temperature by 15.1%.The impact of different types of nanofluids on system performance is minimal.Under the uniform temperature optimization strategy,the average hotspot relative temperature difference is reduced by 3.2℃,and the weighted average junction temperature increases by only 0.8℃,effectively improving the temperature distribution uniformity.

林泽键;梁颖宗;卢沛;吴榕君;杨智;陈健勇;罗向龙;陈颖

广东工业大学材料与能源学院,广东 广州 510006广东工业大学材料与能源学院,广东 广州 510006广东工业大学材料与能源学院,广东 广州 510006广东工业大学材料与能源学院,广东 广州 510006广东工业大学材料与能源学院,广东 广州 510006广东工业大学材料与能源学院,广东 广州 510006广东工业大学材料与能源学院,广东 广州 510006广东工业大学材料与能源学院,广东 广州 510006

能源科技

热管理系统优化天线阵列

Thermal management systemOptimizationAntenna array

《制冷技术》 2026 (2)

67-73,7

国家自然科学基金区域创新(No.U20A20299).

10.3969/j.issn.2095-4468.2026.02.205

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