CPU散热器的电磁辐射仿真分析

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。

　　分别取鳍高为0 mm，33．1 mm，50 mln时，由散热器的电场增益2D图看到，随着纵向鳍高度的增加，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，但对其两个主要辐射方向影响不大，如图10所示。

　　由纵向鳍和横向鳍的仿真分析可以看出，总体上纵向鳍与横向鳍表现出几乎一致的效应，也就是说鳍的取向对散热器的辐射方向影响不大。但是纵向鳍高度的变化对谐振频率的影响还是很明显的，尤其当鳍的高度在20 mm以下变化时，谐振频率漂移很大。

　　
3 结束语

　　本文重点分析了两个因素对散热器谐振频率、谐振频率处的电场增益及辐射方向的影响，即散热器底面尺寸的长宽比、鳍取向和鳍高度变化。通过研究可以看出，散热器底面长宽比的变化对谐振频率有着明显的影响；鳍的取向和高度对谐振频率也有一定影响，随着鳍的变化，谐振频率有大约100 MHz的漂移，尤其对于纵向鳍，在其高度<20 mm时，影响更加明显；这3个因素对电场增益也有影响，但总体影响不大，基本保持在8．0 dB左右。但电场增益已经大于大多数无线通信系统中便携式器件的天线增益，使得散热器表现出明显的天线效应；另外可以看到散热器电场辐射有明显的方向性，但其也受到散热器底面尺寸及鳍高度的影响。由此，在设计或者选择散热器时，需要综合考虑这些因素，使得散热器的电磁辐射及干扰减到最小。