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

2015-03-14 11:16 來源：http://www.elinglong.com/ 閱讀：次

我國高溫超導(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)實現(xiàn)規(guī)模貿(mào)易應(yīng)用

●記者趙姝婧

　　2012年10月22日，一個令人振奮的新聞從在清華召開的高溫超導(dǎo)濾波技術(shù)成果鑒定會上傳出：我國自主研制、領(lǐng)有完全自主常識產(chǎn)權(quán)的高溫超導(dǎo)濾波系統(tǒng)首批產(chǎn)品訂貨已實現(xiàn)出產(chǎn)并交付用戶使用，在全國16個省市的通信裝備上投入了長期實際應(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26年的長期研究，我國高溫超導(dǎo)終于實現(xiàn)了面向終極用戶的規(guī)模商業(yè)應(yīng)用，進入了產(chǎn)業(yè)化階段。這是我國高溫超導(dǎo)應(yīng)用研究的重大沖破。

　　高溫超導(dǎo)濾波技術(shù)成果鑒定會專家對名目成果給予高度評估。鑒定看法指出，項目總體技術(shù)達到國際先進水平，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實的技術(shù)基本，為我國通信古代化作出了重大奉獻。

圖為物理系曹必松傳授（中）率領(lǐng)的科研團隊在探討中。

　　而實現(xiàn)高溫超導(dǎo)濾波器規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的科研團隊，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多人組成的研究團隊。世界上目前除了美國之外，只有曹必松團隊實現(xiàn)了高溫超導(dǎo)在移動通信領(lǐng)域的規(guī)模長期應(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)。因為其宏大的潛在市場，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，我國成破超導(dǎo)研究核心，設(shè)立高溫超導(dǎo)專項經(jīng)費，開展了高校和研究所的高溫超導(dǎo)“研發(fā)兵團作戰(zhàn)”。

　　當(dāng)時清華在全國超導(dǎo)界的研究力氣并不強，物理系分到的是超導(dǎo)天線的研制義務(wù)，年研究經(jīng)費只有20萬元左右。

　　當(dāng)時美國超導(dǎo)模塊的市場售價已在數(shù)萬美元，曹必松團隊得到的這些經(jīng)費堪稱顧此失彼。

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

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

　　1997年，曹必松課題組決定調(diào)劑研究方向。他們在不國家研究經(jīng)費支撐、海內(nèi)其他多個研究單位已發(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，與清華電子系的高葆新教學(xué)等配合，在物理系實驗室里搞起了自己的超導(dǎo)濾波器研究。

　　沒想到，他們起步雖晚，卻“趕了個早集”。2001年，清華大學(xué)研制成功了國際上第一個達到GSM移動通信應(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)它的性能到達國際進步水溫和國內(nèi)當(dāng)先水平。但是，教導(dǎo)部鑒定的“國際先進程度”只能鎖在高校的實驗室里，可以當(dāng)展品，卻成不了通信、科研市場一線急需的產(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？

　　曹必松團隊注定要被繼承“煎熬”著。那段時間，即使是在全家團圓的春節(jié)期間，課題組仍然廢棄休假，群體熱氣騰騰地在實驗室奮力攻關(guān)！

應(yīng)用困難接踵告破

　很快，曹必松研究團隊就用這股“拼勁”初步打破了實際應(yīng)用的瓶頸。

　　2004年，通過三個月的商業(yè)運行實驗，團隊勝利研制出中國第一臺 CDMA移動通信譽高溫超導(dǎo)濾波系統(tǒng)，并在中國聯(lián)通唐山分公司的移動通信基站投入了長期實際應(yīng)用。

　　這是自高溫超導(dǎo)材料1986年發(fā)現(xiàn)以來首次在中國通信領(lǐng)域得到實際應(yīng)用。它使我國成為繼美國之后，世界上第二個成功地將高溫超導(dǎo)接受前端應(yīng)用于移動通信的國家。中國聯(lián)通的測試表明，應(yīng)用高溫超導(dǎo)濾波系統(tǒng)能夠把原來輻射強度已經(jīng)很低的 CDMA手機的輻射再下降一半，通信基站的多項性能大幅進步。

　　此項成果一經(jīng)公然，就在國際、國內(nèi)同行中引起了強烈反應(yīng)，并得到國家有關(guān)部門的高度器重，團隊的研究前提從此大為改觀。

　　然而，曹必松團隊清醒地認(rèn)識到，這僅僅是在一個方面的應(yīng)用，還不是他們想要的終點。而且，那時多國同時投入研發(fā)，時間緊急，速者為勝，因而一刻都不敢放松。

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

圖為超導(dǎo)濾波系統(tǒng)在高溫超導(dǎo)移動通信應(yīng)用示范小區(qū)運行。

　　2005年底，團隊在北京市海淀區(qū)大鐘寺地域建成了我國第一個高溫超導(dǎo)前端移動通信應(yīng)用示范基地，包含中國聯(lián)通的5個CDMA移動通信基站，籠罩10多萬居民，天天24小時為用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，而且順利實現(xiàn)了連續(xù)運行三年以上。

　　誰也沒有想到，在這么短的時間里高溫超導(dǎo)便走進了北京繁榮的鬧市區(qū)，為人們?nèi)粘Ｍㄐ艓砹烁咝阅堋⒌凸牡?ldquo;福音”。

　　天經(jīng)地義，團隊大幅前進的步調(diào)很快就引起了其余國度的注視。國外多個團隊來到北京，現(xiàn)場考核超導(dǎo)濾波系統(tǒng)在挪動通訊基站運用的情形。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，在先容國際上研討跟利用高溫超導(dǎo)濾波系統(tǒng)的研究結(jié)果時，將美國的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。

“咱們是為國家和人民服務(wù)的！”

　　2010年4月14日，一場從天而降的偉大災(zāi)害來臨青海玉樹，7.1級的地震給災(zāi)區(qū)人民生命財產(chǎn)造成重大喪失,清華酒店培訓(xùn)班，10萬多人民霎時失去家園。就在這時，青海玉樹地震災(zāi)區(qū)履行救援保障任務(wù)的車載雷達受到了移動通信基站信號的煩擾，無奈觀測飛機，重大影響救濟任務(wù)的進行。

　　在這緊急時刻，國家有關(guān)部門給曹必松打來電話，“這個問題我們有解決措施！”曹必松確定地答復(fù)。

　　從放下電話開端，團隊分成5個小組，每天24小時不停地連續(xù)工作。經(jīng)過60個小時的不眠突擊，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？擔(dān)憂裝備被破壞；坐火車？當(dāng)時千軍萬馬奔災(zāi)區(qū)，基本買不到火車票。

　　為了第一時光挽救災(zāi)區(qū)國民的性命財產(chǎn)，曹必松團隊成員們決議晝夜兼程，開車去現(xiàn)場！團隊派出的三位成員經(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，但因為工作地點的海拔高達 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。第二批團隊成員不顧艱險，再次勇赴災(zāi)區(qū)現(xiàn)場，終于將超導(dǎo)濾波器裝置在雷達上，使雷達恢復(fù)了畸形工作，探測目的變得清楚。

　　“我們是為國家和人民服務(wù)的，時間就是生命！”談起當(dāng)時的情況，曹必松動搖地說。

逾越！真正實現(xiàn)規(guī)模商業(yè)應(yīng)用

　固然曹必松團隊研制的高溫超導(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，還不是真正的實際應(yīng)用。“國家投入大量經(jīng)費，經(jīng)過數(shù)百個單位20多年的研究，最終目的就是為了實現(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)濾波體系試驗職員在做實驗。

　　于是，曹必松研究團隊繼續(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。

　　2011年1月19日，超導(dǎo)濾波系統(tǒng)通過了國家主管部分組織的技術(shù)鑒定，獲得了在我國通信設(shè)備實際應(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種型號超導(dǎo)濾波系統(tǒng)產(chǎn)品的訂貨合同，在全國10多個省市區(qū)推廣應(yīng)用。其他型號超導(dǎo)濾波系統(tǒng)產(chǎn)品也將在未來幾年內(nèi)陸續(xù)投入市場。

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

　　“全國超導(dǎo)界和其他科學(xué)界長期渴望的高溫超導(dǎo)真正的實際應(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)過了26年，終于由清華大學(xué)首創(chuàng)的技術(shù)實現(xiàn)了！”曹必松沖動地說。

持續(xù)斗爭打造大范圍高溫超導(dǎo)工業(yè)

　　曹必松說明道，在微波頻段，高溫超導(dǎo)材料的電阻比一般金屬低2~3個數(shù)目級，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)用于各種無線通信裝備，同時大幅提高敏銳度和抉擇性、提高抗干擾才能和探測間隔。據(jù)國際威望估量，市場規(guī)模在數(shù)千億量級。

　　高溫超導(dǎo)被發(fā)現(xiàn)26年后實現(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，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)進行技術(shù)攻關(guān)。”他說。

　　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，高溫超導(dǎo)濾波技術(shù)在移動通信、衛(wèi)星通信、地理觀測和重大迷信工程等領(lǐng)域存在遼闊的應(yīng)用遠景。所以他一點都沒放慢自己的步伐，已經(jīng)在打算下一步的擴大應(yīng)用領(lǐng)域。

　　預(yù)計經(jīng)過將來多少年的盡力，高溫超導(dǎo)濾波技術(shù)將在更多無線通信范疇取得大規(guī)模應(yīng)用，并帶動超導(dǎo)薄膜、制冷機、專用微波元器件等相干產(chǎn)業(yè)鏈的造成和發(fā)展。“那時候，將在我國形成一個全新的高溫超導(dǎo)高技巧產(chǎn)業(yè)，為我國通信技術(shù)的進級換代供給一種全新的、機能優(yōu)良的解決計劃。”對未來，曹必松充斥信念。

　　起源：新清華第1905期 2012-12-21