（佛山市怡创通信有限公司）
摘要：超导电子技术在通信网络中具有重要的潜在应用，目前广泛应用于各类通信系统中。基于此，本文结合超导滤波器的特性分析了超导电子技术的应用价值，并从无线通信、卫星通信、军事通信三个方面对该技术在通信网络中的应用进行了探讨，希望对相关研究者和工作人员有所启示和借鉴。
关键词：超导滤波器；超导电子技术；通信网络
1. 引言
在当今社会，用户对通信网络的要求越来越高，主要就是网络能力最大化和跌落最小化。在众多现代化技术中，可以在很大程度上提高网络通信能力的主要是低温电子学塔顶放大器和高温超导（HTS）滤波器。而且电子技术的不断更新换代，也使得超导电子技术在电力、医疗、军事、通信等众多行业得到广泛应用。特别是在通信网络中，超导电子技术的优势在很大程度上得到发挥，促进通信网络的不断升级和平稳运行，有利于网络上下链路不平衡问题的解决。因此，不断深入探索超导电子技术并加强该技术在通信网络中的应用是十分有必要的。
2. 超导电子技术在通信网络中的应用价值
2.1 超导滤波器
在通信网络系统中，能够确保网络能力最大化和跌落最小化的一个关键部件就是超导滤波器。通过超导滤波器，从无线通信和卫星通信的天线所接收到的信号中将有用的信号进行分离，为接下来的放大和处理做充分准备。该滤波器系统具有很好的性能，例如具有较好的带外抑制性和矩形系数，通带插入损耗也比较小。相比起传统的常温器件，这种超导和低温的电子器件在性能上具有很大的优势，正如表1所示，在噪音处理和损耗上都具有更好的性能。图1显示的是超导滤波器和常温滤波器在频率选择上的比较，明显可以看出超导滤波器在低噪音和高频率选择上具有无法比拟的优势。
通信行业的迅速发展需要各种小型化、高性能的滤波器，而高温超导滤波器的体积比较小，在通信工业中应用的越来越广泛。制冷机是超导滤波器的关键部件，直接影响着滤波器系统的体积大小。如果使用小型的制冷机或者是液氮，相比起常温滤波器，超导滤波器具有更小的体积。但是在移动通信中所使用的高温超导滤波器，它的体积要比普通滤波器大。
表1 超导和低温电子器件与常温器件的典型性能对比表
图1 超导滤波器和常温滤波器在频率选择性上的比较
2.2 超导电子技术在通信网络中的应用价值
在通信网络系统中使用超导电子技术具有很大的应用价值，主要是：（1）使基站的覆盖面积得到扩大；（2）促进了基站接收机抗干扰能力的大幅度提升，同时促使基站容量也在一定程度上加以扩大；（3）有利于数据传输速度的提升，促进通话质量改进；（4）频率资源得到更加充分地利用；（5）超导电子技术基站子系统促进绿色通信网络的出现和不断升级发展。
3. 超导电子技术在通信网络中的应用
3.1 超导电子技术在无线通信中的应用
超导滤波器系统的结构主要包括超导滤波器、电学控制器、制冷器、低噪扩大器等。超导滤波器的运行有温度要求，一般为70K左右，该温度由制冷器提供。低噪扩大器也需要置于相同的70K左右的低温下，因其在低温下噪声系数会显著降低，也就能够降低整个系统的噪声系数。超导滤波器在实际应用中会将所有部件装配于一个壳体内，只有一个输出口、输入口和一个交流电插头，一般的接收器中的滤波器和前置扩大器配件可由其取代。该改进可使接收机的性能得到大幅提高，不需干冰等冷却媒介，只需要接通电即可长时间高效运行，使用十分便捷，且整体耗电只100余瓦。一般无需对老通讯设备进行改造，可直接将其前置扩大器和滤波器进行替换，能够有效节省相应费用，提升更新效率。
3.2 超导电子技术在卫星通信中的应用
在空间系统的总成本中，占有很大比重的主要是所使用的电子设备的重量、体积以及运行损耗。而超导电子技术的出现和大范围使用则可以很好地解决这一问题。该技术能够使空间系统电子设备的重量、体积大大降低，从而增加降低卫星系统成本的可能性。随着空间通信的发展和应用领域越来越广泛，超导电子技术将在高级卫星系统的开发和使用中发挥越来越重要的作用。该技术对卫星系统的潜在影响主要体现在以下五个方面：
第一，超导电子技术的应用降低了卫星系统和装备部件的重量和体积，不仅能够促进发射成本的降低，而且能够延长在站运行时间，同时也可以增加载荷容量。
第二，超导电子技术的应用能够简化卫星系统的组装和集成，一方面为空间系统成本的降低提供了更大的可能性，另一方面具有潜在改善交付进度的可能性。
第三，超导电子系统的装备体积比较小，也就使得卫星系统也具有更小的总体结构。
第四，超导电子技术能够在很大程度上使噪音系数和接收机的增益得到改善。（1）可以使地面基站有效全向发射辐射功率减小；（2）天线尺寸也在一定程度上缩短；（3）移动服务成本也可以有所降低；（4）链路衰减的设计裕度能够得到改善。
第五，超导电子技术的应用能够降低卫星系统的基本功耗，主要是通过降低重量和增加容积来实现。
3.3 超导电子技术在军事通信中的应用
3.3.1 通信及通信对抗
在通信和通信对抗领域，选择以低温扩大器和超导陷波器为关键组件特的超导接收部件，具有异性好、高频率的优势，能够实现特殊带或点的选取。
3.3.2 超导电子雷达
普通雷达在十分复杂的电磁干扰环境下，其接收器易受到较大干扰，造成灵敏度下降、侦测噪声大、侦测结果不稳定等问题。一方面，将新的超导电子技术应用于新技术雷达中，在新雷达中使用了超导限幅滤波放大接收部件，提高了其在极端的复杂环境中接收器的灵敏度，极大增强了雷达的抗干扰能力，同时满足了应对突发极端环境的需求。另一方面，新技术雷达的发射功率也得到了大幅的降低，与此同时，其侦测范围也得到了一定程度的加强，增加了预警反应时间，使其在战场中的存活概率大大提高。
3.3.3 电子侦察中超导技术的应用
常规侦察用武器装备上应用的信道化接收器在灵敏度、信噪比和抗干扰能力等方面不完善。因此，随着超导技术的应用越来越广泛，装备有超导频分器的超导信道化组件开始应用于侦察等武器装备上，大大提升了武器接收系统的信噪比、灵敏度和抗干扰能力。应用常规技术较难改善的技术难题，使用了超导电子技术后得到了有效的解决和改进。
3.3.4 远距离测控领域
适应常规技术手段提升远距离测控系统灵敏度的途径主要有两个方向。其一可以扩大天线的接收面积，该方向的难点在于天线增大口径需要很高的建设成本，且其中的技术难度非常大。而且天线不可能无限增大，综合来看该方向可行性不高。其二是利用低温和超导技术，利用该技术可以有效的提升远距离测控设备的灵敏度。具体原理为利用制冷机给接收器提供一个低温环境，减小其噪声温度，然后配合使用具有高选择性的超导滤波器，屏蔽带外杂信号，使接收器在极端复杂环境中的抗干扰能力得到有效增加。由此可以看出，在远距离测控领域，传统的普通接收系统很难解决的低灵敏度和低选择性的问题都可以通过低温放大装置和超导技术装置得到很好的解决。
4. 结束语
综上所述，超导电子技术在通信系统中具有重要的应用价值，在各类通信领域中具有很大的优势。因此，要不断推进超导电子技术的应用，在更大程度上发挥该技术在无线通信系统的商业前景，改善卫星通信系统的综合性能，提高军事通信的高效、安全传输。
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论文作者:赖伟章
论文发表刊物:《河南电力》2018年21期
论文发表时间:2019/5/22
标签：超导论文; 滤波器论文; 电子技术论文; 系统论文; 通信网络论文; 技术论文; 低温论文; 《河南电力》2018年21期论文;