清華研制的高溫超導(dǎo)濾波體系實(shí)現(xiàn)范圍貿(mào)易利用清-T:09449

2015-03-14 11:16 來(lái)源：http://www.elinglong.com/ 閱讀：次

我國(guó)高溫超導(dǎo)應(yīng)用研究獲得重大突破

清華研制的高溫超導(dǎo)濾波系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)規(guī)模貿(mào)易應(yīng)用

●記者趙姝婧

　　2012年10月22日，一個(gè)令人振奮的新聞從在清華召開(kāi)的高溫超導(dǎo)濾波技術(shù)成果鑒定會(huì)上傳出：我國(guó)自主研制、領(lǐng)有完全自主常識(shí)產(chǎn)權(quán)的高溫超導(dǎo)濾波系統(tǒng)首批產(chǎn)品訂貨已實(shí)現(xiàn)出產(chǎn)并交付用戶使用，在全國(guó)16個(gè)省市的通信裝備上投入了長(zhǎng)期實(shí)際應(yīng)用。

　　這標(biāo)記著自1986年高溫超導(dǎo)材料發(fā)現(xiàn)至今，經(jīng)過(guò)26年的長(zhǎng)期研究，我國(guó)高溫超導(dǎo)終于實(shí)現(xiàn)了面向終極用戶的規(guī)模商業(yè)應(yīng)用，進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化階段。這是我國(guó)高溫超導(dǎo)應(yīng)用研究的重大沖破。

　　高溫超導(dǎo)濾波技術(shù)成果鑒定會(huì)專家對(duì)名目成果給予高度評(píng)估。鑒定看法指出，項(xiàng)目總體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，為采取高溫超導(dǎo)技術(shù)提高通信裝備的抗帶外干擾性能和電磁兼容性奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基本，為我國(guó)通信古代化作出了重大奉獻(xiàn)。

圖為物理系曹必松傳授（中）率領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)在探討中。

　　而實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)濾波器規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的科研團(tuán)隊(duì)，恰是由我校物理系曹必松教授、張曉平高工、魏斌副教授、郭旭波博士和李宏成研究員等20多人組成的研究團(tuán)隊(duì)。世界上目前除了美國(guó)之外，只有曹必松團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了高溫超導(dǎo)在移動(dòng)通信領(lǐng)域的規(guī)模長(zhǎng)期應(yīng)用。

敢“啃”高溫超導(dǎo)“硬骨頭”

　　1986年，高溫超導(dǎo)資料被發(fā)現(xiàn)。因?yàn)槠浜甏蟮臐撛谑袌?chǎng)，全世界構(gòu)成了“高溫超導(dǎo)熱”。為了更好地組織高溫超導(dǎo)研究，我國(guó)成破超導(dǎo)研究核心，設(shè)立高溫超導(dǎo)專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，開(kāi)展了高校和研究所的高溫超導(dǎo)“研發(fā)兵團(tuán)作戰(zhàn)”。

　　當(dāng)時(shí)清華在全國(guó)超導(dǎo)界的研究力氣并不強(qiáng)，物理系分到的是超導(dǎo)天線的研制義務(wù)，年研究經(jīng)費(fèi)只有20萬(wàn)元左右。

　　當(dāng)時(shí)美國(guó)超導(dǎo)模塊的市場(chǎng)售價(jià)已在數(shù)萬(wàn)美元，曹必松團(tuán)隊(duì)得到的這些經(jīng)費(fèi)堪稱顧此失彼。

　　但清華人硬是“啃”下了這塊“硬骨頭”，在短時(shí)間內(nèi)成功研制出了高溫超導(dǎo)天線。

　　不外曹必松心里清楚，要想實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用，面對(duì)的難度更大，阻礙更多。

　　1997年，曹必松課題組決定調(diào)劑研究方向。他們?cè)诓粐?guó)家研究經(jīng)費(fèi)支撐、海內(nèi)其他多個(gè)研究單位已發(fā)展超導(dǎo)濾波器研究的情況下，從現(xiàn)有課題中硬是擠出了有限的經(jīng)費(fèi)，與清華電子系的高葆新教學(xué)等配合，在物理系實(shí)驗(yàn)室里搞起了自己的超導(dǎo)濾波器研究。

　　沒(méi)想到，他們起步雖晚，卻“趕了個(gè)早集”。2001年，清華大學(xué)研制成功了國(guó)際上第一個(gè)達(dá)到GSM移動(dòng)通信應(yīng)用要求的超導(dǎo)濾波器系統(tǒng)；2002年，經(jīng)教育部組織專家鑒定，確認(rèn)它的性能到達(dá)國(guó)際進(jìn)步水溫和國(guó)內(nèi)當(dāng)先水平。但是，教導(dǎo)部鑒定的“國(guó)際先進(jìn)程度”只能鎖在高校的實(shí)驗(yàn)室里，可以當(dāng)展品，卻成不了通信、科研市場(chǎng)一線急需的產(chǎn)品，不能真正為寬大用戶服務(wù)。

圖為高溫超導(dǎo)濾波器系統(tǒng)。

　　如何才干投入應(yīng)用？

　　曹必松團(tuán)隊(duì)注定要被繼承“煎熬”著。那段時(shí)間，即使是在全家團(tuán)圓的春節(jié)期間，課題組仍然廢棄休假，群體熱氣騰騰地在實(shí)驗(yàn)室?jiàn)^力攻關(guān)！

應(yīng)用困難接踵告破

　很快，曹必松研究團(tuán)隊(duì)就用這股“拼勁”初步打破了實(shí)際應(yīng)用的瓶頸。

　　2004年，通過(guò)三個(gè)月的商業(yè)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)勝利研制出中國(guó)第一臺(tái) CDMA移動(dòng)通信譽(yù)高溫超導(dǎo)濾波系統(tǒng)，并在中國(guó)聯(lián)通唐山分公司的移動(dòng)通信基站投入了長(zhǎng)期實(shí)際應(yīng)用。

　　這是自高溫超導(dǎo)材料1986年發(fā)現(xiàn)以來(lái)首次在中國(guó)通信領(lǐng)域得到實(shí)際應(yīng)用。它使我國(guó)成為繼美國(guó)之后，世界上第二個(gè)成功地將高溫超導(dǎo)接受前端應(yīng)用于移動(dòng)通信的國(guó)家。中國(guó)聯(lián)通的測(cè)試表明，應(yīng)用高溫超導(dǎo)濾波系統(tǒng)能夠把原來(lái)輻射強(qiáng)度已經(jīng)很低的 CDMA手機(jī)的輻射再下降一半，通信基站的多項(xiàng)性能大幅進(jìn)步。

　　此項(xiàng)成果一經(jīng)公然，就在國(guó)際、國(guó)內(nèi)同行中引起了強(qiáng)烈反應(yīng)，并得到國(guó)家有關(guān)部門的高度器重，團(tuán)隊(duì)的研究前提從此大為改觀。

　　然而，曹必松團(tuán)隊(duì)清醒地認(rèn)識(shí)到，這僅僅是在一個(gè)方面的應(yīng)用，還不是他們想要的終點(diǎn)。而且，那時(shí)多國(guó)同時(shí)投入研發(fā)，時(shí)間緊急，速者為勝，因而一刻都不敢放松。

　　很快，一個(gè)新的嘗試便在他們的心里生根發(fā)芽：下階段樹(shù)立一個(gè)應(yīng)用示范基地！只有步步為營(yíng)，能力逐漸開(kāi)辟。

圖為超導(dǎo)濾波系統(tǒng)在高溫超導(dǎo)移動(dòng)通信應(yīng)用示范小區(qū)運(yùn)行。

　　2005年底，團(tuán)隊(duì)在北京市海淀區(qū)大鐘寺地域建成了我國(guó)第一個(gè)高溫超導(dǎo)前端移動(dòng)通信應(yīng)用示范基地，包含中國(guó)聯(lián)通的5個(gè)CDMA移動(dòng)通信基站，籠罩10多萬(wàn)居民，天天24小時(shí)為用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，而且順利實(shí)現(xiàn)了連續(xù)運(yùn)行三年以上。

　　誰(shuí)也沒(méi)有想到，在這么短的時(shí)間里高溫超導(dǎo)便走進(jìn)了北京繁榮的鬧市區(qū)，為人們?nèi)粘Ｍㄐ艓?lái)了高性能、低功耗的“福音”。

　　天經(jīng)地義，團(tuán)隊(duì)大幅前進(jìn)的步調(diào)很快就引起了其余國(guó)度的注視。國(guó)外多個(gè)團(tuán)隊(duì)來(lái)到北京，現(xiàn)場(chǎng)考核超導(dǎo)濾波系統(tǒng)在挪動(dòng)通訊基站運(yùn)用的情形。2006年5月，日本《日經(jīng)消息》發(fā)表文章留念高溫超導(dǎo)發(fā)明20周年，在先容國(guó)際上研討跟利用高溫超導(dǎo)濾波系統(tǒng)的研究結(jié)果時(shí)，將美國(guó)的STI公司放在第一位，將清華大學(xué)放在第二位，而把日本本人的富士通公司放在了第三位。

“咱們是為國(guó)家和人民服務(wù)的！”

　　2010年4月14日，一場(chǎng)從天而降的偉大災(zāi)害來(lái)臨青海玉樹(shù)，7.1級(jí)的地震給災(zāi)區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)造成重大喪失,清華酒店培訓(xùn)班，10萬(wàn)多人民霎時(shí)失去家園。就在這時(shí)，青海玉樹(shù)地震災(zāi)區(qū)履行救援保障任務(wù)的車載雷達(dá)受到了移動(dòng)通信基站信號(hào)的煩擾，無(wú)奈觀測(cè)飛機(jī)，重大影響救濟(jì)任務(wù)的進(jìn)行。

　　在這緊急時(shí)刻，國(guó)家有關(guān)部門給曹必松打來(lái)電話，“這個(gè)問(wèn)題我們有解決措施！”曹必松確定地答復(fù)。

　　從放下電話開(kāi)端，團(tuán)隊(duì)分成5個(gè)小組，每天24小時(shí)不停地連續(xù)工作。經(jīng)過(guò)60個(gè)小時(shí)的不眠突擊，成功研制出了兩通道高溫超導(dǎo)濾波器系統(tǒng)。

　　研制成功了，如何將超導(dǎo)濾波器送至青海災(zāi)區(qū)？用空運(yùn)？擔(dān)憂裝備被破壞；坐火車？當(dāng)時(shí)千軍萬(wàn)馬奔災(zāi)區(qū)，基本買不到火車票。

　　為了第一時(shí)光挽救災(zāi)區(qū)國(guó)民的性命財(cái)產(chǎn)，曹必松團(tuán)隊(duì)成員們決議晝夜兼程，開(kāi)車去現(xiàn)場(chǎng)！團(tuán)隊(duì)派出的三位成員經(jīng)由一天一夜的緊迫奔走，將超導(dǎo)濾波器順利送到了災(zāi)區(qū)指揮現(xiàn)場(chǎng)，但因?yàn)楣ぷ鞯攸c(diǎn)的海拔高達(dá) 4600米，持續(xù)的操勞和高原反映讓三位成員都病倒了。

　　“第一批人倒下了，第二批人接著上！”曹必松說(shuō)。第二批團(tuán)隊(duì)成員不顧艱險(xiǎn)，再次勇赴災(zāi)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)，終于將超導(dǎo)濾波器裝置在雷達(dá)上，使雷達(dá)恢復(fù)了畸形工作，探測(cè)目的變得清楚。

　　“我們是為國(guó)家和人民服務(wù)的，時(shí)間就是生命！”談起當(dāng)時(shí)的情況，曹必松動(dòng)搖地說(shuō)。

逾越！真正實(shí)現(xiàn)規(guī)模商業(yè)應(yīng)用

　固然曹必松團(tuán)隊(duì)研制的高溫超導(dǎo)濾波系統(tǒng)的應(yīng)用一次又一次獲得了成功，但他們蘇醒地意識(shí)到，這些應(yīng)用是部分的、或是以研究為目的的，還不是真正的實(shí)際應(yīng)用。“國(guó)家投入大量經(jīng)費(fèi)，經(jīng)過(guò)數(shù)百個(gè)單位20多年的研究，最終目的就是為了實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)材料的規(guī)模商業(yè)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化，讓高溫超導(dǎo)這一高技術(shù)為國(guó)家的技術(shù)發(fā)展和人們的生涯服務(wù)。”曹必松指出。

圖為超導(dǎo)濾波體系試驗(yàn)職員在做實(shí)驗(yàn)。

　　于是，曹必松研究團(tuán)隊(duì)繼續(xù)奮斗，連續(xù)攻克了高性能超導(dǎo)濾波器和低溫低噪聲放大器設(shè)計(jì)制備技術(shù)、多通道超導(dǎo)濾波器性能一致性研制技術(shù)、滿意裝備刻薄使用請(qǐng)求的環(huán)境適應(yīng)性技術(shù)和超導(dǎo)濾波系統(tǒng)集成技術(shù)等一系列技術(shù)難題，先后獲得超導(dǎo)濾波技術(shù)受權(quán)發(fā)現(xiàn)專利10多項(xiàng)。

　　2011年1月19日，超導(dǎo)濾波系統(tǒng)通過(guò)了國(guó)家主管部分組織的技術(shù)鑒定，獲得了在我國(guó)通信設(shè)備實(shí)際應(yīng)用的允許。同年8月，以清華物理系的超導(dǎo)濾波器技術(shù)為依靠成立的綜藝超導(dǎo)科技有限公司失掉了首批5種型號(hào)超導(dǎo)濾波系統(tǒng)產(chǎn)品的訂貨合同，在全國(guó)10多個(gè)省市區(qū)推廣應(yīng)用。其他型號(hào)超導(dǎo)濾波系統(tǒng)產(chǎn)品也將在未來(lái)幾年內(nèi)陸續(xù)投入市場(chǎng)。

　　這次高溫超導(dǎo)濾波系統(tǒng)由最終用戶洽購(gòu)，在全國(guó)16個(gè)省市區(qū)批量供貨投入運(yùn)行，與個(gè)別以研究或試驗(yàn)為目標(biāo)的應(yīng)用完整不同。

　　“全國(guó)超導(dǎo)界和其他科學(xué)界長(zhǎng)期渴望的高溫超導(dǎo)真正的實(shí)際應(yīng)用——面向最終用戶的規(guī)模商業(yè)應(yīng)用，從高溫超導(dǎo)被發(fā)現(xiàn)起，經(jīng)過(guò)了26年，終于由清華大學(xué)首創(chuàng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了！”曹必松沖動(dòng)地說(shuō)。

持續(xù)斗爭(zhēng) 打造大范圍高溫超導(dǎo)工業(yè)

　　曹必松說(shuō)明道，在微波頻段，高溫超導(dǎo)材料的電阻比一般金屬低2~3個(gè)數(shù)目級(jí)，用超導(dǎo)薄膜材料制備的濾波器帶內(nèi)損耗小、帶邊峻峭、帶外克制好，擁有慣例濾波器無(wú)法比較的、近于幻想的濾波性能。他們研制的超導(dǎo)濾波系統(tǒng)是由超導(dǎo)濾波器、在零下200攝氏度工作的低噪聲放大器和小型制冷機(jī)等部件組成，具備極低的噪聲和極好的頻率取舍性，可應(yīng)用于各種無(wú)線通信裝備，同時(shí)大幅提高敏銳度和抉擇性、提高抗干擾才能和探測(cè)間隔。據(jù)國(guó)際威望估量，市場(chǎng)規(guī)模在數(shù)千億量級(jí)。

　　高溫超導(dǎo)被發(fā)現(xiàn)26年后實(shí)現(xiàn)了規(guī)模商業(yè)應(yīng)用，現(xiàn)在的曹必松終于松了一口吻。“不過(guò)，目前高溫超導(dǎo)濾波技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模還不算大，還有大批的應(yīng)用領(lǐng)域須要繼續(xù)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。”他說(shuō)。

　　曹必松的抽屜里有厚厚的一摞研究資料，他指著這摞整潔的材料說(shuō)，高溫超導(dǎo)濾波技術(shù)在移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、地理觀測(cè)和重大迷信工程等領(lǐng)域存在遼闊的應(yīng)用遠(yuǎn)景。所以他一點(diǎn)都沒(méi)放慢自己的步伐，已經(jīng)在打算下一步的擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域。

　　預(yù)計(jì)經(jīng)過(guò)將來(lái)多少年的盡力，高溫超導(dǎo)濾波技術(shù)將在更多無(wú)線通信范疇取得大規(guī)模應(yīng)用，并帶動(dòng)超導(dǎo)薄膜、制冷機(jī)、專用微波元器件等相干產(chǎn)業(yè)鏈的造成和發(fā)展。“那時(shí)候，將在我國(guó)形成一個(gè)全新的高溫超導(dǎo)高技巧產(chǎn)業(yè)，為我國(guó)通信技術(shù)的進(jìn)級(jí)換代供給一種全新的、機(jī)能優(yōu)良的解決計(jì)劃。”對(duì)未來(lái)，曹必松充斥信念。

　　起源：新清華第1905期 2012-12-21