我國高溫超導(dǎo)在通信領(lǐng)域首次長期應(yīng)用取得成功 (2006-03-31)
發(fā)布時間:2007-12-04
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來源:科技日報
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由清華大學(xué)物理系自主研制成功的我國首臺CDMA移動通信用的高溫超導(dǎo)濾波器系統(tǒng),自2004年3月26日安裝于中國聯(lián)通唐山分公司的移動通信基站實際運行以來,至今已連續(xù)無故障使用一年半以上,每天24小時不間斷地為用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。這標(biāo)志著我國高溫超導(dǎo)開展研究18年后,在通信領(lǐng)域首次實際應(yīng)用并長期運行獲得成功。我國也因此成為繼美國之后,世界上第二個靠自主技術(shù)實現(xiàn)高溫超導(dǎo)在移動通信領(lǐng)域應(yīng)用的國家。
由于高溫超導(dǎo)薄膜材料在微波頻段的表面電阻比普通金屬低兩個數(shù)量級以上,用其制備的濾波器具有其他濾波器無法比擬的、近于理想的濾波性能。由高溫超導(dǎo)濾波器、低噪聲前置放大器、小型制冷機和控制系統(tǒng)組成的高溫超導(dǎo)濾波器系統(tǒng),可同時具有極低的噪聲系數(shù)和很高的帶邊陡峭度,將其應(yīng)用于各種微波通信設(shè)備的接收機前端,可以大幅度提高整個系統(tǒng)的靈敏度和選擇性,在移動通信、軍事通信、衛(wèi)星通信等微波通信領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景和巨大的市場潛力。據(jù)權(quán)威估計,全世界超導(dǎo)濾波器的市場規(guī)模約在數(shù)百億美元量級。盡管由于初期成本較高,進入市場需要有一個過程,但在國外已進入規(guī)模商業(yè)應(yīng)用,超導(dǎo)濾波器系統(tǒng)的年銷售額已達到數(shù)億人民幣。美國已有四千多個移動通信基站的接收機改用高溫超導(dǎo)濾波器系統(tǒng)。超導(dǎo)濾波器系統(tǒng)在軍事通信、雷達、電子戰(zhàn)等軍事領(lǐng)域也已得到了廣泛的實際應(yīng)用。
清華大學(xué)物理系曹必松教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組在多年的研究工作中,自主創(chuàng)新,走出了一條與國外不同的、獨立的技術(shù)路線,先后攻克了高性能高溫超導(dǎo)濾波器的設(shè)計、加工、低溫調(diào)諧和系統(tǒng)集成等一系列關(guān)鍵技術(shù),申請了十多項發(fā)明專利,于2002年初研制成功我國第一套GSM1800移動通信系統(tǒng)用的高溫超導(dǎo)濾波器系統(tǒng),經(jīng)專家鑒定,其主要性能指標(biāo)達到了國際同類研究的先進水平。其后又陸續(xù)研制成功我國第一套適合于GSM900和CDMA移動通信系統(tǒng)應(yīng)用的高溫超導(dǎo)濾波器系統(tǒng),并在與超導(dǎo)濾波器系統(tǒng)實際應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)難題上取得了突破,使超導(dǎo)濾波器系統(tǒng)的各項性能指標(biāo)達到了實際應(yīng)用的需要。2004年3月,清華大學(xué)物理系與中國聯(lián)通唐山分公司聯(lián)合,將自主研制的高溫超導(dǎo)濾波器系統(tǒng)安裝于中國聯(lián)通的CDMA移動通信基站進行現(xiàn)場通信試驗獲得成功。
改用高溫超導(dǎo)濾波器系統(tǒng)后,在超導(dǎo)濾波器服務(wù)的區(qū)域內(nèi),手機的發(fā)射功率平均下降了一半,對人體健康可能造成的影響大幅下降,通信網(wǎng)絡(luò)的多項關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)得到較大幅度提高。其后,高溫超導(dǎo)濾波器系統(tǒng)被安裝于基站長期實際運行。
清華大學(xué)以上成果的取得,是產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的結(jié)果。研究工作得到了北京市科委、科技部和國家自然科學(xué)基金委的大力支持。中數(shù)威利超導(dǎo)技術(shù)公司和偉清創(chuàng)新科技有限公司先后給予較大的資金支持,對超導(dǎo)濾波器技術(shù)研究起了重要作用。清華大學(xué)與德國、美國、俄羅斯等相關(guān)研究機構(gòu)的長期交流合作,推動了高溫超導(dǎo)濾波器技術(shù)的發(fā)展。
“十五”期間,我國在高溫超導(dǎo)濾波器技術(shù)研究和應(yīng)用方面已經(jīng)取得了重大的進展和突破,但目前仍處于樣機研制和少量試用的階段,與國際先進水平相比還有不小的差距?!笆晃濉逼陂g,我國將集中力量,攻克與超導(dǎo)濾波器規(guī)模應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù),包括與超導(dǎo)濾波器的安全性、可靠性和長期穩(wěn)定性相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)、與提高成品率和降低成本相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù),與小型化、實用化相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)等。鑒于我國移動通信的高速發(fā)展和我國在超導(dǎo)濾波器研究方面已有的技術(shù)基礎(chǔ),專家預(yù)計經(jīng)過“十一五”期間的努力,我國的高溫超導(dǎo)濾波器技術(shù)將有一個新的飛躍,高溫超導(dǎo)濾波器技術(shù)將在移動通信、軍事通信、衛(wèi)星通信和其他微波通信領(lǐng)域獲得廣泛的、較大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用,從而在我國形成一個全新的高技術(shù)產(chǎn)業(yè),并成為我國高溫超導(dǎo)走向規(guī)模應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化的主要突破口。