CN219017896U - 一种mimo矩阵天线 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种MIMO矩阵天线，包括降温板组、设在降温板组工作面上的散热区、设在降温板组工作面上的封装矩阵天线、粘贴在封装矩阵天线上的石墨烯散热膜、填充在散热区内的导热凝胶、设在降温板组上的液冷管道以及与液冷管道连接的液冷模组，石墨烯散热膜的边缘部分与液冷管道接触。本申请公开的MIMO矩阵天线，使用定向热传递配合液冷降温的方式进行物理降温，用以实现温度控制，需要散热空间小，同时还规避了液冷泄露造成的维护困难问题。

Description

一种MIMO矩阵天线

技术领域

本申请涉及通信天线技术领域，尤其是涉及一种MIMO矩阵天线。

背景技术

天线承担收发信号的任务，在通信技术发展（2G-3G-4G-5G）阶段，尤其是5G天线采用了MIMO技术（例如Massive MIMO技术）后，天线的规模阵列程度与功率也在不断上升。规模阵列程度与天线的性能成正相关，但是随之带来的功率上升与发热量也不容忽视。

针对于上述问题，目前采用的解决方案有功率优化和提供更好的物理降温方式，功率优化的目的是降低天线的能耗；物理降温方式是通过额外的手段来降低天线的温度。常用的物理降温方式有风冷降温与液冷降温，风冷降温方式需要更多的风道面积，这会导致天线的体积变大，并且随着规模阵列程度的增加，天线中心处的降温效果下降明显。

液冷降温对天线的体积影响有限，但是漏液问题可能导致天线损坏，尤其是考虑到天线的安装位置以及维护难度，导致液冷降温方案几乎不被采用。

实用新型内容

本申请提供一种MIMO矩阵天线，使用定向热传递配合液冷降温的方式进行物理降温，用以实现温度控制，需要散热空间小，同时还规避了液冷泄露造成的维护困难问题。

本申请的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

本申请提供了一种MIMO矩阵天线，包括：

降温板组；

散热区，设在降温板组的工作面上；

封装矩阵天线，设在降温板组的工作面上；

石墨烯散热膜，粘贴在封装矩阵天线上；

导热凝胶，填充在散热区内；

液冷管道，设在降温板组上，石墨烯散热膜的边缘部分与液冷管道接触；以及

液冷模组，与液冷管道连接。

在本申请的一种可能的实现方式中，降温板组上设有凹槽；

液冷管道位于凹槽内；

石墨烯散热膜的边缘部分位于凹槽和液冷管道之间。

在本申请的一种可能的实现方式中，降温板组上设有固定压环，石墨烯散热膜的边缘部分位于固定压环和液冷管道之间。

在本申请的一种可能的实现方式中，散热区内设有分隔板，分隔板用于将散热区划分为多个独立空间；

分隔板的高度小于散热区的深度。

在本申请的一种可能的实现方式中，降温板组设有多个注射通道，每个注射通道与一个独立空间连通；

还包括用于封堵注射通道的封堵螺栓。

在本申请的一种可能的实现方式中，独立空间的形状为矩形和/或环形。

在本申请的一种可能的实现方式中，降温板组上设有多个散热区。

在本申请的一种可能的实现方式中，多个散热区在降温板组上顺序设置。

附图说明

图1是本申请提供的一种MIMO矩阵天线的平面结构示意图。

图2是本申请提供的一种MIMO矩阵天线的截面结构示意图。

图3是基于图2给出的一种MIMO矩阵天线的截面结构示意图，图中显示了导热凝胶。

图4是本申请提供的一种带有凹槽在降温板组上的形状示意图。

图5是本申请提供的另一种MIMO矩阵天线的平面结构示意图。

图6是本申请提供的一种分隔板对散热区进行划分的示意图。

图7是本申请提供的一种多个散热区在降温板组上的示意图。

图8是本申请提供的另一种多个散热区在降温板组上的示意图。

图中，1、降温板组，2、散热区，3、封装矩阵天线，4、石墨烯散热膜，5、导热凝胶，6、液冷管道，7、液冷模组，11、凹槽，12、固定压环，13、注射通道，14、封堵螺栓，21、分隔板。

实施方式

以下结合附图，对本申请中的技术方案作进一步详细说明。

本申请公开了一种MIMO矩阵天线，由降温板组1、封装矩阵天线3、石墨烯散热膜4、液冷管道6和液冷模组7等组成，借助于石墨烯散热膜4优秀的横向导热能力，将封装矩阵天线3工作过程中产生的热量进行快速转移；同时使用导热凝胶5来转移石墨烯散热膜4在纵向方向上导出的热量，两种降温方式相结合，可以有效控制封装矩阵天线3的工作温度。

请参阅图1至图3，降温板组1的工作面上设有散热区2，散热区2是位于降温板组1的工作面上的一个凹陷区域，该凹陷区域内填充有导热凝胶5。封装矩阵天线3固定在降温板组1的工作面上，其上粘贴有石墨烯散热膜4，具体的说，石墨烯散热膜4粘贴在封装矩阵天线3的背面。

应理解，封装矩阵天线3由PCB板、中间层、天线地和辐射单元等组成，PCB板、中间层、天线地和辐射单元顺序设置。石墨烯散热膜4粘贴在PCB板的背面上。

液冷管道6设在降温板组1上，同时，石墨烯散热膜4的边缘部分与液冷管道6接触，二者的接触部分进行热交换。液冷模组7与液冷管道6连接并组成回路，工作过程中，液冷管道6内的冷却液循环流动，使液冷管道6保持在低温状态。

还应理解，石墨烯散热膜4具有独特的晶粒取向，沿两个方向均匀导热，片层状结构可很好地适应任何表面，并具有较好的柔韧性。石墨烯散热膜4的水平导热系数在100 W/mK -1500W/mK，垂直导热系数在5 W/mK -20W/mK。

使用石墨烯散热膜4可以有效降低散热的需求高度，例如和风冷方式对比，封装矩阵天线3的背面需要设置散热风道，散热风道的高度与封装矩阵天线3的功率成正相关。

工作过程中，石墨烯散热膜4将封装矩阵天线3产生的热量向四周，也就是液冷管道6处传递，二者在接触位置处发生热交换，热交换产生的热量由冷却液转移至液冷模组7处进行释放。

这种方式在满足散热的同时降低了高度需求，同时还从物理上隔绝了冷却液与封装矩阵天线3发生接触的可能。还应理解，本申请提供的技术方案，将泄露发生处限制在了液冷管道6与液冷模组7的连接处。在实际的应用场景中，液冷模组7可以部署在封装矩阵天线3下方甚至使用外挂的方式进行安装。

这样，即使发生了泄露情况，冷却液在重力的作用下也会向下流动，不会与封装矩阵天线3发生接触。

对比图1和图4，在一些例子中，在降温板组1上增加了凹槽11，同时将液冷管道6转移至凹槽11内，这种方式能够将降低散热所需要的高度，将有限的空间供给封装矩阵天线3使用。

进一步地，将石墨烯散热膜4的边缘部分转移到凹槽11和液冷管道6之间。这种结构在增加石墨烯散热膜4的固定效果的同时还能够增大石墨烯散热膜4和液冷管道6的接触面积。

当然，请参阅图5，也可以使用固定压环12来固定石墨烯散热膜4，此时，石墨烯散热膜4的边缘部分位于固定压环12和液冷管道6之间。

在一些例子中，请参阅图6，使用分隔板21对散热区2内的空间进行划分，划分的目的是降低导热凝胶5的流动性，使导热凝胶5能够在散热区2内的分布趋于均匀。因为在实际的使用场景中，本申请公开的MIMO矩阵天线多采用竖直安装的方式，在重力作用下，导热凝胶5具有向地面流动的趋势。增加分隔板21可以避免散热区2内出现空鼓区域。

同时，分隔板21的高度要小于散热区2的深度，避免与石墨烯散热膜4直接接触。

降温板组1设置有多个注射通道13，每个注射通道13与一个独立空间连通，注射通道13的作用是向独立空间内注入导热凝胶5，注射通道13使用封堵螺栓14封闭。

独立空间的形状为矩形和/或环形。

导热凝胶5的作用有以下几个：

吸收石墨烯散热膜4在垂直方向上导出的热量并将其传递给降温板组1。

向石墨烯散热膜4施加压力，使其能够与封装矩阵天线3的背面完全贴合。

降温板组1使用具有较高传热系数的材料，例如铝材制作。

在一些例子中，如图7和图8所示，在降温板组1上设置有多个散热区2，增加散热区2数量的目的是控制单个散热区2的面积，因为随着散热区2面积的增加，会导致热传递路径延长，进而影响降温效果。

散热区的数量增加后，降温板组1上液冷管道6的数量也会增加，这些液冷管道6采用并联的方式连通。多个散热区2在降温板组1上顺序设置，目的是使液冷管道6能够规则排列。

应理解，石墨烯散热膜4具有均热能力，能够使封装矩阵天线3上的温度分布趋于均匀，但是当封装矩阵天线3的尺寸较大时，依然存在局部温度过高的可能，因此在本申请中使用了散热区2划分的方式来解决该问题。通过对散热区2的划分，缩短了石墨烯散热膜4上的热传递路径，有助于使大尺寸的封装矩阵天线3在工作时的表面温度分布趋于一致。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种MIMO矩阵天线，其特征在于，包括：

降温板组（1）；

散热区（2），设在降温板组（1）的工作面上；

封装矩阵天线（3），设在降温板组（1）的工作面上；

石墨烯散热膜（4），粘贴在封装矩阵天线（3）上；

导热凝胶（5），填充在散热区（2）内；

液冷管道（6），设在降温板组（1）上，石墨烯散热膜（4）的边缘部分与液冷管道（6）接触；以及

液冷模组（7），与液冷管道（6）连接。

2.根据权利要求1所述的MIMO矩阵天线，其特征在于，降温板组（1）上设有凹槽（11）；

液冷管道（6）位于凹槽（11）内；

石墨烯散热膜（4）的边缘部分位于凹槽（11）和液冷管道（6）之间。

3.根据权利要求1所述的MIMO矩阵天线，其特征在于，降温板组（1）上设有固定压环（12），石墨烯散热膜（4）的边缘部分位于固定压环（12）和液冷管道（6）之间。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的MIMO矩阵天线，其特征在于，散热区（2）内设有分隔板（21），分隔板（21）用于将散热区（2）划分为多个独立空间；

分隔板（21）的高度小于散热区（2）的深度。

5.根据权利要求4所述的MIMO矩阵天线，其特征在于，降温板组（1）设有多个注射通道（13），每个注射通道（13）与一个独立空间连通；

还包括用于封堵注射通道（13）的封堵螺栓（14）。

6.根据权利要求4所述的MIMO矩阵天线，其特征在于，独立空间的形状为矩形和/或环形。

7.根据权利要求1所述的MIMO矩阵天线，其特征在于，降温板组（1）上设有多个散热区（2）。

8.根据权利要求7所述的MIMO矩阵天线，其特征在于，多个散热区（2）在降温板组（1）上顺序设置。

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