清華研制的高溫超導濾波體系實現范圍貿易利用清-T:09449

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

我國高溫超導應用研究獲得重大突破

清華研制的高溫超導濾波系統實現規模貿易應用

●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濾波技術成果鑒定會上傳出：我國自主研制、領有完全自主常識產權的高溫超導濾波系統首批產品訂貨已實現出產并交付用戶使用，在全國16個省市的通信裝備上投入了長期實際應用。

　　這標記著自1986年高溫超導材料發現至今，經過26年的長期研究，我國高溫超導終于實現了面向終極用戶的規模商業應用，進入了產業化階段。這是我國高溫超導應用研究的重大沖破。

　　高溫超導濾波技術成果鑒定會專家對名目成果給予高度評估。鑒定看法指出，項目總體技術達到國際先進水平，為采取高溫超導技術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）率領的科研團隊在探討中。

　　而實現高溫超導濾波器規模商業應用的科研團隊，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了高溫超導在移動通信領域的規模長期應用。

敢“啃”高溫超導“硬骨頭”

　　1986年，高溫超導資料被發現。因為其宏大的潛在市場，全世界構成了“高溫超導熱”。為了更好地組織高溫超導研究，我國成破超導研究核心，設立高溫超導專項經費，開展了高校和研究所的高溫超導“研發兵團作戰”。

　　當時清華在全國超導界的研究力氣并不強，物理系分到的是超導天線的研制義務，年研究經費只有20萬元左右。

　　當時美國超導模塊的市場售價已在數萬美元，曹必松團隊得到的這些經費堪稱顧此失彼。

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

　　不外曹必松心里清楚，要想實現高溫超導在航天領域的應用，面對的難度更大，阻礙更多。

　　1997年，曹必松課題組決定調劑研究方向。他們在不國家研究經費支撐、海內其他多個研究單位已發展超導濾波器研究的情況下，從現有課題中硬是擠出了有限的經費，與清華電子系的高葆新教學等配合，在物理系實驗室里搞起了自己的超導濾波器研究。

　　沒想到，他們起步雖晚，卻“趕了個早集”。2001年，清華大學研制成功了國際上第一個達到GSM移動通信應用要求的超導濾波器系統；2002年，經教育部組織專家鑒定，確認它的性能到達國際進步水溫和國內當先水平。但是，教導部鑒定的“國際先進程度”只能鎖在高校的實驗室里，可以當展品，卻成不了通信、科研市場一線急需的產品，不能真正為寬大用戶服務。

圖為高溫超導濾波器系統。

　　如何才干投入應用？

　　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！

應用困難接踵告破

　很快，曹必松研究團隊就用這股“拼勁”初步打破了實際應用的瓶頸。

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

　　這是自高溫超導材料1986年發現以來首次在中國通信領域得到實際應用。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接受前端應用于移動通信的國家。中國聯通的測試表明，應用高溫超導濾波系統能夠把原來輻射強度已經很低的 CDMA手機的輻射再下降一半，通信基站的多項性能大幅進步。

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

　　然而，曹必松團隊清醒地認識到，這僅僅是在一個方面的應用，還不是他們想要的終點。而且，那時多國同時投入研發，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芽：下階段樹立一個應用示范基地！只有步步為營，能力逐漸開辟。

圖為超導濾波系統在高溫超導移動通信應用示范小區運行。

　　2005年底，團隊在北京市海淀區大鐘寺地域建成了我國第一個高溫超導前端移動通信應用示范基地，包含中國聯通的5個CDMA移動通信基站，籠罩10多萬居民，天天24小時為用戶提供優質服務，而且順利實現了連續運行三年以上。

　　誰也沒有想到，在這么短的時間里高溫超導便走進了北京繁榮的鬧市區，為人們日常通信帶來了高性能、低功耗的“福音”。

　　天經地義，團隊大幅前進的步調很快就引起了其余國度的注視。國外多個團隊來到北京，現場考核超導濾波系統在挪動通訊基站運用的情形。2006年5月，日本《日經消息》發表文章留念高溫超導發明20周年，在先容國際上研討跟利用高溫超導濾波系統的研究結果時，將美國的STI公司放在第一位，將清華大學放在第二位，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的！”

　　2010年4月14日，一場從天而降的偉大災害來臨青海玉樹，7.1級的地震給災區人民生命財產造成重大喪失,清華酒店培訓班，10萬多人民霎時失去家園。就在這時，青海玉樹地震災區履行救援保障任務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，重大影響救濟任務的進行。

　　在這緊急時刻，國家有關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。

　　從放下電話開端，團隊分成5個小組，每天24小時不停地連續工作。經過60個小時的不眠突擊，成功研制出了兩通道高溫超導濾波器系統。

　　研制成功了，如何將超導濾波器送至青海災區？用空運？擔憂裝備被破壞；坐火車？當時千軍萬馬奔災區，基本買不到火車票。

　　為了第一時光挽救災區國民的性命財產，曹必松團隊成員們決議晝夜兼程，開車去現場！團隊派出的三位成員經由一天一夜的緊迫奔走，將超導濾波器順利送到了災區指揮現場，但因為工作地點的海拔高達 4600米，持續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，再次勇赴災區現場，終于將超導濾波器裝置在雷達上，使雷達恢復了畸形工作，探測目的變得清楚。

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

逾越！真正實現規模商業應用

　固然曹必松團隊研制的高溫超導濾波系統的應用一次又一次獲得了成功，但他們蘇醒地意識到，這些應用是部分的、或是以研究為目的的，還不是真正的實際應用。“國家投入大量經費，經過數百個單位20多年的研究，最終目的就是為了實現高溫超導材料的規模商業應用和產業化，讓高溫超導這一高技術為國家的技術發展和人們的生涯服務。”曹必松指出。

圖為超導濾波體系試驗職員在做實驗。

　　于是，曹必松研究團隊繼續奮斗，連續攻克了高性能超導濾波器和低溫低噪聲放大器設計制備技術、多通道超導濾波器性能一致性研制技術、滿意裝備刻薄使用請求的環境適應性技術和超導濾波系統集成技術等一系列技術難題，先后獲得超導濾波技術受權發現專利10多項。

　　2011年1月19日，超導濾波系統通過了國家主管部分組織的技術鑒定，獲得了在我國通信設備實際應用的允許。同年8月，以清華物理系的超導濾波器技術為依靠成立的綜藝超導科技有限公司失掉了首批5種型號超導濾波系統產品的訂貨合同，在全國10多個省市區推廣應用。其他型號超導濾波系統產品也將在未來幾年內陸續投入市場。

　　這次高溫超導濾波系統由最終用戶洽購，在全國16個省市區批量供貨投入運行，與個別以研究或試驗為目標的應用完整不同。

　　“全國超導界和其他科學界長期渴望的高溫超導真正的實際應用——面向最終用戶的規模商業應用，從高溫超導被發現起，經過了26年，終于由清華大學首創的技術實現了！”曹必松沖動地說。

持續斗爭打造大范圍高溫超導工業

　　曹必松說明道，在微波頻段，高溫超導材料的電阻比一般金屬低2~3個數目級，用超導薄膜材料制備的濾波器帶內損耗小、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。他們研制的超導濾波系統是由超導濾波器、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。據國際威望估量，市場規模在數千億量級。

　　高溫超導被發現26年后實現了規模商業應用，現在的曹必松終于松了一口吻。“不過，目前高溫超導濾波技術的應用規模還不算大，還有大批的應用領域須要繼續進行技術攻關。”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，高溫超導濾波技術在移動通信、衛星通信、地理觀測和重大迷信工程等領域存在遼闊的應用遠景。所以他一點都沒放慢自己的步伐，已經在打算下一步的擴大應用領域。

　　預計經過將來多少年的盡力，高溫超導濾波技術將在更多無線通信范疇取得大規模應用，并帶動超導薄膜、制冷機、專用微波元器件等相干產業鏈的造成和發展。“那時候，將在我國形成一個全新的高溫超導高技巧產業，為我國通信技術的進級換代供給一種全新的、機能優良的解決計劃。”對未來，曹必松充斥信念。

　　起源：新清華第1905期 2012-12-21