CPU散热器的电磁辐射仿真分析

文章摘要：从图4中看出，(1)当长宽比>1．25时，谐振频率变化并不明显，保持在2．6～2．65 GHz。当长宽比减小时，谐振点将明显向低频偏移，例如，长宽比约为0．93时，谐振点已降到2．4 GHz。这是因为，当宽边<长边时，长边是优势尺寸，它决定了散热器谐振频率。当长边为88．9 mm时，它的谐振点在2．65 GHz左右，当宽边>88．9 mm后，此时宽边变为长边，成为优势尺寸，优势尺寸的变化主要影响了谐振点的变化。另外，在长宽比>1．65时，谐振频率有轻微下移；(2)当长宽比>1．3时，电场增益保持在8 dB以上，这个增益大于大多数无线通信系统中便携式器件的天线增益，

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　　从图4中看出，(1)当长宽比>1．25时，谐振频率变化并不明显，保持在2．6～2．65 GHz。当长宽比减小时，谐振点将明显向低频偏移，例如，长宽比约为0．93时，谐振点已降到2．4 GHz。这是因为，当宽边<长边时，长边是优势尺寸，它决定了散热器谐振频率。当长边为88．9 mm时，它的谐振点在2．65 GHz左右，当宽边>88．9 mm后，此时宽边变为长边，成为优势尺寸，优势尺寸的变化主要影响了谐振点的变化。另外，在长宽比>1．65时，谐振频率有轻微下移；(2)当长宽比>1．3时，电场增益保持在8 dB以上，这个增益大于大多数无线通信系统中便携式器件的天线增益，散热器表现出天线效应。长宽比为1左右时，电场增益下降1 dB以上。另外，电场增益与谐振频率变化趋势基本一致。

　　图5给出了3个不同宽边尺寸时，CPU散热器电场增益二维辐射图(3=0)，可以看出，辐射方向在θ=30左右。图6(a)～图6(c)给出了随宽边尺寸的增加，CPU散热器3维辐射图的变化。图6(a)是宽边为40 mm时的辐射图；图6(b)是宽边为60 mm时的辐射图；图6(c)是宽边等于长边为88．9 mm时的辐射图。由图6(a)到图6(c)的变化，可以看出随着宽边尺寸的增加，辐射方向由xz面的两个辐射方向渐渐变化为xz面和yz面4个辐射方向，这是因为长边对谐振点是优势尺寸，它主要影响了在谐振点处散热器的辐射方向特性。当宽边小于长边时，长边决定辐射特性，此时有两个辐射方向，如图6(a)和图6(b)所示；当宽边接近长边时，宽边将和长边一起决定辐射特性，此时出现4个辐射方向，如图6(c)所示。

　　2．2 散热器的鳍取向及高度对谐振频率、电场增益及辐射方向影响

　　这里，采用散热器的底面长宽为88．9 mm×63．5 mm。鳍厚度为2 mm，鳍间隔2 mm，散热器底部的高为5 mm。

　　2．2．1 横向鳍的影响

　　横向鳍，即鳍走向沿着x轴，以z轴对称两边各8个。当鳍的高度在0～60 mm时，间隔5 mm，进行仿真分析，得到谐振频率及此频率处电场的增益随鳍高度的变化曲线，如图7所示。从图7可以看出，鳍高度在0～60 mm变化时，谐振频率在2．5～2．65 GHz。随着鳍高度的增加，电场增益增大，当鳍高过20 mm后，电场辐射增益基本保持在8 dB左右。

　　分别取鳍高为O mm，35 mm和55 mm时，由散热器的电场增益2D图看到，随着横向鳍高度的增加，在散热器底部产生了明显的辐射，并且其辐射方向随鳍高度的增加也在变化，如图8所示，但对其两个主要辐射方向影响不大。

　　2．2．2 纵向鳍的影响

　　纵向鳍，即鳍走向沿着y轴，以z轴对称两边各11个，鳍高度为0～50 mm变化，间隔5 mm进行仿真分析，得出第一谐振频率及此频率时电场增益随鳍高度的变化曲线，如图9所示。从图9中可以看出。纵向鳍的变化对谐振频率的影响较大，而且比较复杂，尤其是在鳍的高度<20 mm时，随着鳍高度的增加，第一谐振频率有350 MHz的漂移，在鳍高为20 mm时，出现了多个不同的谐振点。当鳍的高度>20 mm时，谐振频率基本保持在2．65～2．7 GHz。同时也观察到纵向鳍高度的变化对电场增益影响不大，其保持在8．0 dB，偏差0．4 dB左右。20 mm是个特殊点，此时仿真中出现3个接近的谐振点，只观察了谐振最强的2．7 GHz，所以得出较小的电场增益。

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