DWDM通信設備的熱設計

當代通信技術的發展極為迅速，通信設備的速度已經從前幾年的155M，發展到現今的622M、2.5G、10G，甚至40G，可以肯定的是，今后還將朝著更高的速度發展。在SDH、DWDM等高速傳輸設備中普遍使用了多層電路板和高密度的表面貼裝元件，但隨之而來的是愈發不容忽視的散熱問題。當這些設備內部的溫度過高時，將可能導致電支路或光支路出現誤碼或者信號中斷等現象，嚴重影響通信質量和設備的長期正常使用，因此必須在系統設計過程中對設備進行認真細致的散熱設計。

密集波分復用(DWDM)設備的散熱設計
　　32波DWDM設備包括光終端設備、光中繼設備和光分插復用設備三大類，采用靈活的模塊式結構，插入到不同的子架構成不同的設備。下面介紹32X2.5G DWDM終端在機械機構方面的特點。
　　32X2.5G DWDM終端由一個光放大與監控子架和兩個光信道子架組成。光放大及監控子架和光信道子架采用靠背椅結構，子架的光、電信號均采用前出線，高度為11U。3U電源子架提供-48V電源，機架采用21″標準機架。子架工作時的功率參數和環境條件見表1與表2。

　　表1子架工作時功率數

自然散熱方式
　　由表1可知DWDM終端的功率并不大，但每個子架中的單盤多達18塊，出于電磁屏蔽的需要，子架的左右側板、上下托盤與單盤的面板之間形成了一個緊密的金屬盒體，影響了子架內單盤與外界環境正常的熱交換，同時設備需要長期在惡劣的環境條件下運行，若沒有良好的散熱，可能會損壞部分對溫度比較敏感的芯片和單盤。圖1是21″DWDM終端設備光信道子架結構圖。

1、左側板 2、前蓋板 3、后蓋板 4、上托盤 5、單盤面板 6、右側板 7、起拔器 8、下托盤

　　子架的熱設計主要包括單盤和子框的熱設計，具體的方法如下。
　　(1)在功率較大的電子元器件上安裝小風扇或銅、鋁導熱條、散熱肋片。
　　(2)PCB板上電子元件安裝的方位要符合冷卻氣流的流動特性，即與氣流流動的方向一致。
　　(3)合理安排元件，把不耐熱的元件放在冷卻氣流的入口處，耐熱性好的元件放在冷卻氣流的出口處。
　　(4)起拔器采用導熱系數高的材料。由于起拔器外側直接暴露在環境空氣中，實際上起到了導熱肋片的散熱作用。數量眾多的起拔器能夠有效地降低子架內部的溫度。
　　(5)面板、上下托盤、左右側板、前后蓋板全部采用導熱系數較高的鋁合金，并且在上下托盤表面對稱位置沖出相同的圓孔，保證氣流的暢通。考慮到電磁屏蔽的需要，圓孔的尺寸一般應小于5毫米。

強迫通風散熱-整機系統的熱設計
　　DWDM設備中僅僅對子架采用自然散熱方式是不夠的，還必須采用風機進行強迫通風散熱。具體的方法是在設備中每一個子架的下面安裝一個風機盒-風扇子架，在機架的頂部安裝一個風扇子架，通過強迫通風降低每個子架內的溫度。機架的結構如圖2所示。
　　采用強迫通風散熱設計的關鍵在于風扇子架的設計和正確選擇風道以便合理地控制和分配氣流。
　　根據DWDM終端的整機功率，確定風扇子架由3個3.5W的直流風扇并聯組成的，子架高度為1U。為了形成風道，在風扇子架的上下表面沖出較大尺寸的圓孔，并且將風扇的軸心安裝在功能子架的中心；同時在機架的頂部安裝一個風扇子架，子架的前后門開小圓孔，這樣風扇可以將環境空氣吸入機架內，空氣在子架旁流過帶走部分熱量，最后由機架頂部的方孔排出，形成風道。這種設計保證了機架的進風和熱空氣的流通，起到很好的散熱作用。
　　為了保證風扇子架和DWDM終端設備的正常工作，在風扇子架面板上設置了告警燈，可以及時檢測風扇的工作情況；在機架頂的電源與環境監控板上設計了溫度檢測功能，當子架的工作溫度超過警戒溫度時發出告警。

對DWDM終端設備的熱設計進行測試
　　對DWDM終端設備的高溫測試結果見表3，該測試結果表明產品的熱設計完全符合ITU-T的要求，可以長期穩定可靠運行。

結束語
　　熱設計是DWDM等高速通信系統設計中必須考慮的問題，設計的好壞與否直接影響到設備工作的穩定性與可靠性。上面介紹的設計方法簡單實用，對其他設備的熱設計也有很好的借鑒作用。