微波射頻網深度訪談：超導現象是20世紀物理學上的一項重大發現。超導技術作為現代科技的前沿領域以及熱門領域，有著廣闊的發展空間及應用前景。隨著科學理論的不斷完善和技術的不斷更新，人們對于超導的研究從未止步，包括美國、歐洲各國、日本、韓國和中國在內的技術大國都競相開展超導技術的研究和應用，競爭十分激烈。超導技術在無線通信領域的應用近年來更是受到了廣泛的關注。

日前，國內資深通信專家、原廣東聯通總工程師、廣州特信網絡技術有限公司董事長廖曉濱教授接受了微波射頻網（MWRF.NET）的專訪，詳細解讀了超導技術、無線通信面臨的挑戰，并重點介紹了超導技術為無線通信所帶來的技術優勢。

廖曉濱是我國第一代、第二代、第三代移動通信引進和推廣的主要負責人，具有46年通信行業工作經驗。兩次打破國際壟斷，研制出達到國際先進水平的軟件系統和超導射頻前端系統產品，是超導電子系統的總設計師，并牽頭打造中國超導電子系統設備產業鏈。

解讀超導技術

·  什么是超導？

超導（Superconductor）是超導電性的簡稱，是指金屬或合金在較低溫度下電阻變為零的性質。早在1911年，超導現象就為世人所知，荷蘭科學家昂內斯（Onnes）將汞冷卻到-268.98℃時，意外地發現汞的電阻突然消失；后來他又發現許多金屬和合金都具有與上述與汞相類似的低溫下失去電阻的特性。這一發現引起了世界范圍內的震動，也吸引了科學家們對于超導的探索研究。

廖曉濱介紹道，“根據臨界溫度的不同，超導材料被分為低溫超導材料和高溫超導材料。

低溫超導材料是指在液氦溫度條件下工作的超導材料。目前發生最低溫度的超導材料是汞，可以冷卻到4K時（約-269℃，熱力學溫度T和攝氏溫度t的換算關系是：T=273.15+t），它的導體電阻幾乎等于0。

高溫超導材料是指在液氮溫度條件下工作的超導材料。液氮的溫區為-196.15℃（相當于77K）左右，因此，這里所說的‘高溫’，其實仍然是遠低于冰點0℃的。現在我們用的是高溫超導材料，基本是銅氧基，中國科學院還做出了鐵基材料。”

·  超導電子國內外研究現狀

“超導技術是具有很高的技術水平和工藝門檻的國際尖端技術。超導電子系統技術更是跨越包括電磁場與微波技術、通信與信息系統工程、超導材料及微波固態電路、無線網絡規劃及優化等在內的十大領域和學科。”廖曉濱介紹道，“目前該產業的技術、器件和工藝等都受到歐盟（德國、法國和荷蘭）、北美（美國）和亞洲（以色列、日本）等具有部分技術發達國家的壟斷封鎖和禁運，目前只有美國具有商品化的系統產品，個別發達國家具有部分關鍵部件產品。雖然中國在超導技術方面的嘗試已有20多年，但目前只有特信公司的超導射頻前端接收系統（超導鏈路系統，BL）、超導遠程無線局域網系統（BA）、超導雷達探測系統（BD）可以做到完全自主知識產權、完全中國國產化制備，并開始進入到商品化、產業化和工業化階段。”

·  超導的特性及應用領域

廖曉濱指出，“超導技術的用途非常廣泛，主要可分三大類應用領域：第一、大電流的領域，比如超導電力傳輸。超導體的基本特性之一是電特性等于零，即在超導臨界轉變溫度之下，電阻基本等于0。其載流能力遠遠強于常規導體，輸電時不產生能量損耗，能夠提供大量能量。第二、磁領域，比如磁懸浮。超導體的另一個基本特性是磁特性等于零，即完全抗磁性。也就是說超導體在處于超導狀態時，可以完全排除磁力線的進入。第三、微電子領域，比如特信所重點研究的超導電子系統設備。”

·  超導電子面臨3大市場需求

“超導的應用，必須以市場需求為動力，只有非常深刻地熟悉市場的應用才能取得成功。”廖曉濱強調。在超導的研究史上，已有五位科學家奪得諾貝爾獎。但在廖曉濱看來，超導技術在電子領域比較成功的應用是無線通信網絡，網絡應用需要豐富的網絡優化和規劃經驗，以及實際的工業化和商品化經驗。

廖曉濱指出，目前超導電子面臨三大市場需求：第一、是無線公眾網，即三大運營商--中國電信、中國移動、中國聯通；第二、是無線專網，如鐵路、石油、漁政、海事、武警、公安、氣象、水利等；第三、是應用于國防的無線通信網絡。

無線通信面臨的挑戰

從中國的第一套FDMA移動通信系統的引進，到第一套TDMA無線通信系統的引進和消化，到第一套CDMA移動通信系統的引進和試驗，再到TD-SCDMA移動通信系統的試驗和推廣，乃至當前TD-LTE的推廣和商業應用，廖曉濱在前線全程經歷和見證著中國通信業的發展，并用自己對中國通信業的深刻認識培養了一批通信行業的精英。

無線通信作為一種利用電磁波進行信息傳遞的先進通信方式，近年來得到了迅猛發展和廣泛應用。然而，廖曉濱指出，“在常溫下，無線通信技術的研發已走到極限，很難再進步，加上實際應用環境的變化和無線傳播條件的限制，許多問題用傳統技術難以得到解決。”

·  抗干擾問題

現在的無線通信系統時常面臨各種干擾的影響，有效的抗干擾技術可以確保數據傳輸的安全、有序和通暢。以接收機為例，需要解決它的抗干擾問題和系統噪聲問題。以前所有無線的接收機接收時都需要抗干擾，但是它前端的濾波器都是損耗很大，會影響整個鏈路的噪聲性能，所以就把濾波器放在后端。以致于原來的接收機是把整個的干擾，包括帶外的干擾（雜散和阻塞），帶外干擾之間和與工作頻率之間產生的有源和無源互調干擾全吸到“肚子里”，然后用放大器放大，在常溫下工作的放大器由于布朗運動會產生熱噪聲，這樣由帶外干擾、互調干擾和熱噪聲合起來的底噪聲，嚴重影響系統性能。只有從根本上降低系統底噪聲，提高對有用信號的靈敏度，才能徹底提高系統性能。

·  弱覆蓋問題

根據多年中國通信行業的工作經驗，廖曉濱指出，一個網絡從正式發放牌照和開展建網起5年內，不可能達到90%以上的覆蓋。即使該網絡運作了5年以后，仍會有5%～8%用現在的技術和設備無法解決的問題。比如它會面臨變化的建筑場景障礙、存在網內外干擾、無法建站、沒有市電、環保和行政管制等諸多問題。網絡初建以后，也會存在日益嚴重的網內外干擾--同頻干擾以及來自其他網的干擾。比如，CDMA和WCDMA系統是自干擾系統，同時，它具有呼吸效應，用戶數量越多，干擾信號越強，基站覆蓋半徑就越小，而且會產生軟切換的導頻污染。這些都是現行網絡存在的難以解決的問題，也是國際難題。

·  建運維成本問題

廖曉濱稱，基站的建設費用方面，除基站設備和電源設備的費用以外，更大一部分來自于基礎設施的費用，如機房、鐵塔、光纜、空調等，約為設備費用的6倍。平均每個基站的建設費用約40萬元的以上，建設100米鐵塔的高山基站約140萬元以上。在運行費用方面，一個基站的電費和房租將花費9萬元一年，某上海一年電費和房租更高達30萬元。在維護費用方面，每年的花費高達10萬元以上。5年內，一個基站的建運維成本在90萬元以上。

·  環保問題

廖曉濱談到，以前中國常用的通信頻段在800～900MHz，而進入LTE時代后，頻段升高至2G～2.6GHz。使用的頻率越高，電磁波衰減得越快，覆蓋半徑越小。這意味著要建更加密集的基站，才能覆蓋原來的地方，才能達到當時的通信水平和覆蓋程度，這是由傳播特性決定的。然而，基站越多，造成的電磁污染越大，信號越不好，手機發射功率就越大，就越不利于人體健康，此外耕地的占用和到處都是天線的市容直接影響環保中的節能減排。

超導技術：無線通信難題逐個擊破

超導電子系統設備產業是世界新興的、國際先進水平的產業。經過四年多的奮斗，特信公司已經全面突破超導關鍵技術，成功研制出完全中國國產化、自主知識產權的系列超導電子系統設備，徹底打破國際壟斷和封鎖，成為是世界第一家研制完全自主知識產權、完全中國國產化制備的超導電子系列產品的公司。近日，特信發布的世界首臺大冷量、最小尺寸的TD-LTE超導鏈路系統室內機（BL-TD-LTE），更是大幅改進LTE基站性能，大大提高通信質量，降低建運維成本，提高實戰通信能力。

“超導技術不僅可以解決現存的2G、3G網絡所解決不了的抗干擾和弱覆蓋等問題，還能解決4G網絡建設建運維成本高和環保等棘手問題。”廖曉濱介紹說。接下來，他從多個方面對超導技術的優勢做了闡釋。

在技術方面，超導技術與傳統技術相比，具備優異的選擇性和噪聲性能。在100MHz-10GHz頻率范圍內，超導技術的選擇性和噪聲性能比其他所有技術都好。首先，從單個指標來看，傳統技術比超導差很遠。其次，傳統技術不能夠同時兼顧到選擇性和噪聲性能。嚴格的講，現在的傳統技術，系統設備的噪聲性能已經做到了極限。若想把噪聲系數再減少0.1dB都很困難。但是，利用超導技術，可以把噪聲系數改善3dB左右，若超導設備放在鐵塔上甚至有望改善6dB，這就是革命性的變化。超導技術可以最高提高通信距離100%，其抗干擾能力比傳統技術強幾千倍，乃至上萬倍。能夠解決3G現存5%～8%覆蓋不好的問題，用不建新站解決基站拆除問題，密集區域深覆蓋的信號滲透問題，以及農村廣覆蓋不足的問題。

在建設速度方面，加裝1個超導射頻前端接收系統（BL）設備平均＜3小時，是建設10萬平方米室內覆蓋系統平均時間的1/250，是建設1個新基站平均時間的1/700。

在經濟效益方面，以民用為例，在原基站上加裝1個BL可能取代1～4個新基站的建設或解決10萬平方米以上的室內覆蓋，對建運維資金的節約是巨大的。

在工程建設方面，BL安裝和維護容易，在很大程度上可以替代光纖拉遠應用，實現宏基站，大大降低工程難度和節約工程費用。

在環保方面，BL是低碳、環保、高效能的產品，可以營造綠色網絡環境，取代高碳低效能產品。

自主知識產權 具備大規模商業化基礎

特信公司擁有高層次專家的領軍團隊，和一支多領域專業化的科研和工程隊伍，具有極強的創新能力和豐富的工作經驗。公司自成立以來，已申請了13項專利，除已授權專利外，還已成功地完成了20多項發明，平均每3個月產生1個可以應用的專利創新。對于一個新型的產品，特信基本在5～6個月，就可以研制出完全可以到現場應用的樣機產品。

廖曉濱表示，特信公司在超導射頻前端接收系統（BL）設計初期就已經充分考慮了生產的一致性，聯手國內合作伙伴，特信公司可以解決從材料到器件、部件、系統設備，再到整個網絡優化和規劃，以及售前、售中、售后的工程服務問題。特信公司可以提供可靠、高質量的產品和良好服務，用戶可放心使用。

特信公司的市場是一個大家都希望得到解決，卻又啃不動的骨頭市場，是只占基站數1%～5%的高端產品的市場，是可以和諧地和現有產品形成互補的市場。

最后一次強調，無線通信的難題不是靠多加鐵塔、機房和多用設備及頻率資源堆積來解決的，從根本上必須依靠高科技創新。

更多關于特信超導射頻前端接收系統（BL）的信息請參閱微波射頻網報道：

特信發布超導LTE射頻前端系統 大幅改進基站性能
http://www.my-1688.com/news/products/2014/14707.html

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