Thermal Properties of a 5G Telecom Equipment Casing Design for Noise Suppression

• Main Author: Rundström, Per
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM) 2021
• Subjects: Acoustics; Casing; Shroud; Telecom; Thermal; Akustik; Hölje; Strömningsmekanik; Värmeöverföring; Engineering and Technology; Teknik och teknologier
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-299742

Around the world the implementation of the 5G mobile network is under way. With this latest generation of mobile data transfer comes many advantages compared to the previous generations. One tradeoff however is the reduced range of the transmitting radios due to the higher frequencies of the signal. One way to solve this is to place smaller radios closer to where the user is. This work studies one such radio and since it is cooled by fans and meant to be placed close to where people live and reside it is favorable to be able to reduce the noise transmitted to its surrounding. This work has therefor developed a proof of concept for a noise suppressing casing that accommodates three radios in order to reduce the total A-weighted sound power level that reaches its surrounding. This was done by using ducts with micro-perforated plates (MPPs) as a sound dampening element. To assist in the design process as well as to verify that placing the radios inside the casing did not raise the temperature of the radio’s component beyond acceptable levels a CFD-simulation was performed. The results of the CFD-simulations were also verified using an experiment where the radio’s temperature was recorded during different fan speeds. When measured, the casing lowered the total A-weighted sound power level of three radios by between 11.6 dB(A) and 14.2 dB(A) depending on the fan speed. The result of the thermal experiment show that the temperature was raised by between 2.8 °C and 5.9 °C depending on the fan speed, with higher fan speeds showing less difference when compared to the radio’s standalone performance. The results are deemed to show promise for the future use of casings fitted with Micro-perforated plates being used to reduce the noise transmitted by telecom radios. === Runt om i världen pågår implementeringen av 5G-mobilnätet. Med den senaste generationens mobila dataöverföring kommer många nya fördelar jämfört med tidigare generationer. En nackdel är däremot den kortare räckvidden hos signalen på grund av den högre frekvens som sänds ut av radion. Ett sätt att kringgå detta är att placera mindre radior närmare där användaren befinner sig. Detta examensarbete utgår från en sådan radio och eftersom den kyls med fläktar och ska placeras nära där människor bor och vistas är det fördelaktigt att kunna sänka ljudet som når omgivningen. Därför har ett ljudisolerande hölje utvecklats med plats för tre telekomradior med syfte att sänka den totala A-vägda ljudeffektnivån som når dess omgivning. För att åstadkomma detta användes kanaler i kombination med mikroperforerade plåtar (MPPs) tillsammans som ett ljuddämpande element. Som ett verktyg i designprocessen och för att säkerställa att radions komponenter inte blev för varma gjordes en CFD-simulering. Resultatet av simuleringen verifierades även med ett experiment där temperaturen hos radions kylflänsar mättes under olika fläktvarvtal. När den totala A-vägda ljudeffektnivån mättes för höljet tillsammans med tre radior uppstod en sänkning med mellan 11,6 dB(A) och 14,2 dB(A) beroende på aktuellt fläktvarvtal. Resultatet från experimentet visade även att temperaturen på radions kylfläns höjdes med mellan 2,8 och 5,9 °C beroende på fläktvarvtal, med mindre skillnad för högre fläktvarvtal vid jämförelse med radions temperatur vid drift utan hölje. Resultaten anses visa på den goda potentialen av att använda höljen utrustade med mikroperforerade plåtar för att minska överfört ljud från telekomradior.