CN102026235B

CN102026235B - 超导链路系统

Info

Publication number: CN102026235B
Application number: CN 201010576920
Authority: CN
Inventors: 廖晓滨
Original assignee: GUANGZHOU TEXIN NETWORK TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Beyond Telecom Network Technologies Inc.
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2030-12-07
Also published as: CN102026235A

Abstract

本发明公开了一种超导链路系统，包括网络适配装置、网络保护装置、超低温真空多通道组合式杜瓦、高温超导滤波器、超低温低噪声放大器、制冷系统、高稳定度电源系统、超导链路智能监控系统；所述高温超导滤波器和超低温低噪声放大器安置在超低温真空多通道组合式杜瓦内，在超低温、长期保压的高真空环境下工作。本发明采用全新科学的总体构成设计和特殊制造工艺，具有极高的抗带外干扰和减小互调干扰能力，能有效地降低系统底噪声和提高对有用信号的增益，大大提高了从天线到主站接收机输出端的接收链路性能，大大地改善了通信覆盖、质量、容量、用户满意度、网络低碳环保环境；大大地提高了频谱和系统设备资源利用率、投资回报率、建设速度等。

Description

超导链路系统

技术领域

本发明涉及使用超导技术、超低温和高真空技术的无线通信技术领域，包括陆地和空间，移动和固定的无线通信。

背景技术

现有的无线通信网络存在着用现有技术和设备长期解决不了的四大难题，这四大难题是：

1、由于地理位置（海洋、沙漠和丘陵等）、环保和维权（商业和居民小区及文物保护区等）及建站条件（电力、铁塔、传输、资金等）的限制，无法通过新建站解决通信覆盖盲区问题。

2、由于无线终端设备受小的天线尺寸、电池容量、发射功率等限制，终端（对陆地移动通信网可以使手机或无线上网卡等，对卫星通信可以是转发器）到主站（对陆地移动通信网称为基站，对卫星通信可以是地面站）的传输链路是弱链路，其性能远远低于主站到终端的链路性能，即存在上、下行链路不平衡问题，而弱链路决定了网络的覆盖和通信质量，成为实现高性能网络系统的瓶颈。

3、目前各类主站和终端设备的数目日益剧增，无线通信频率资源紧张，使用频谱频率越来越高，传播特性越来越差，主站间距越来越近，内网和竞争网及其它干扰产生的频率污染日益严重，使主站接收信号信噪比下降，严重影响通信覆盖、通信质量和系统容量。

4、CDMA（Code Division Multiple Access，码分多址）制式的系统存在着码道间的自干扰，产生呼吸效应，加上各类无线干扰和需30%固定信道开销的软切换，往往使系统工作容量达不到理论容量的60％。

上述四大难题导致广覆盖距离不足、深覆盖信号渗透率低、通信质量变差、频率和系统容量及设备利用率降低、投资回报率及用户满意度下降等问题。针对以上难题，目前采用的都是落后的传统技术手段和设备，比方增加新的主站设备，增加主站的载波数，架设塔放设备和安装直放站设备及微蜂窝室内分布系统设备等。

采用传统技术手段和设备的缺点如下：

1、现有所有设备的接收机都没有，用传统技术也不可能有接收滤波特性极为陡峭，插入损耗极小、宽通频带带内波动小，矩形系数接近1的射频带通滤波器，不能有效地滤除通带外（阻带）的干扰，及降低这些干扰进入接收机进一步造成的互调干扰，抬高了系统底噪声。

2、上述所有设备对接收的信号和噪声同时放大，在接收链路上是噪声累加，而不是减弱，结果是接收信号质量越来越差。

3、上述所有设备的接收机射频前端的低噪声放大器在常温下工作，由于电子布朗运动产生热噪声，放大器放大了自身产生的噪声，抬高了系统底噪声，使信噪比恶化。严重地影响通信覆盖和质量及容量。

4、通信覆盖和质量不好的地方，往往是网络规划、主站布局不合理（比如陆地移动通信基站密集度过高、小区切换频繁或覆盖及频率规划不合理等）、导频污染和各类干扰严重的区域，在这些区域增加主站、频率配置和设备配置，往往是大量投资却带来干扰和频率污染进一步严重，系统和维护开销增大，频率和设备等资源利用率进一步降低。事实上，网络大部分干扰源和故障源来自于塔放、直放站和室内分布系统，严重污染了网络环境。

5、由于可利用资源、内外干扰和业务需求量变化等因素是不可自控的，所以用上述的方法和技术来解决问题永远是被动的亡羊补牢工程。

综上所述，使用现有传统的技术手段和设备不能从根本上解决：去除外干扰和互调干扰；降低系统自身底噪声；有效地提高对有用信号的增益和灵敏度的问题。

发明内容

本发明目的是为克服现有技术困难，提供一种超导链路系统（SuperConductor Link System，SCLS;也称为Beyond Link，以下简称BL），所述超导链路系统具有极高的抗带外干扰和减小互调干扰能力，同时能有效地降低系统底噪声和对有用信号带来增益，从而解决现有技术和设备解决不了的问题，大大改善无线网络性能。

本发明提供了一种超导链路系统，包括网络适配装置、网络保护装置、超低温真空多通道组合式杜瓦、高温超导滤波器、超低温低噪声放大器、制冷系统、高稳定度电源系统、超导链路智能监控系统；所述超低温低噪声放大器包括输入匹配电路、低噪声GaAs PHEMT晶体管、输出匹配电路、馈电电路、抗静电电路；其中信号输入端依次电连接输入匹配电路、低噪声GaAs PHEMT晶体管、输出匹配电路，所述馈电电路的输入端接所述输出匹配电路输出端，所述馈电电路的输出端接低噪声GaAs PHEMT晶体管，所述输入匹配电路和输出匹配电路分别连接有抗静电电路；所述高温超导滤波器和超低温低噪声放大器安置在超低温真空多通道组合式杜瓦内，在超低温、长期保压的高真空环境下工作；以上部件和装置安装在超导链路系统一体化机箱上；

所述高温超导滤波器的输入端通过所述网络保护装置，经过网络适配装置或直接与接收天线侧同轴电缆连接；所述超低温低噪声放大器的输出端连接到所述网络保护装置，经过网络适配装置或直接与主站接收机连接；通过所述超导链路系统显著降低了无线接收链路中射频前端设备的底噪声、提高对有用信号的增益，从而有效地改善了无线接收链路的性能。

进一步，所述网络保护装置、超低温真空多通道组合式杜瓦、制冷系统、高稳定度电源系统、超导链路智能监控系统都安装在超导链路系统一体化机箱内部；所述网络适配装置为低插入损耗双工器，安装在所述机箱后面板外侧。

进一步，所述低插入损耗双工器包括第一接收腔体滤波器、第二接收腔体滤波器和发射腔体滤波器，其中所述第一接收腔体滤波器的信号输入端与所述发射腔体滤波器的信号输出端一起通过谐振片连接至天线接口，所述第二接收腔体滤波器的信号输出端与所述发射腔体滤波器的信号输入端一起通过谐振片连接至主站接收机接口，所述第一接收腔体滤波器的信号输出端、所述第二接收腔体滤波器的信号输入端分别与所述网络保护装置连接。

进一步，所述超低温真空多通道组合式杜瓦（简称杜瓦）包括杜瓦瓶体，杜瓦瓶体内形成一气密性腔体，杜瓦瓶体侧壁设置了连接杜瓦内外电路的多通道射频同轴气密封转接器和多芯低频气密封连接器，均紧固安装于杜瓦瓶体侧壁的法兰接口上；所述杜瓦瓶体底部设置有与制冷机气密连接的法兰接口；所述超低温真空多通道组合式杜瓦还连接有气密封终结器。

进一步，所述超导链路智能监控系统包括：主控模块，以及与主控模块分别连接的电源检测模块、电流检测模块、电压检测模块、功率检测模块、功率衰减模块、机箱温度检测模块、冷机监控模块、旁路切换模块、存储模块、液晶显示模块、故障告警模块、远程监控模块；

所述超导链路智能监控系统用于监控加装在主站接收机前端的超导链路系统，保证超导链路系统正常工作；保证超导链路系统发生故障时，天线到主站接收机的通信链路能够正常工作；防止进入主站接收机的信号过强而造成主站接收机工作异常甚至损坏。

采用本发明的超导链路系统，有如下优点：

1、所述超导链路系统采用全新科学的总体构成设计，并且实现总体构成所使用的自行设计各部件装置、不同的技术、设计和工艺，都是在特殊环境下产生和使用的，比如超低温真空多通道组合式杜瓦中电路材料和元器件要求在超低温、长期保持高真空度的特殊环境使用，并且不允许释放有害气体；连接在杜瓦壁上的所有器件必须具有极低的漏率。本发明通过改变传统设计思想，克服了国际器件封锁、国内加工困难，工艺差的问题。

2、所述超导链路系统采用高品质滤波器带来极强的抗干扰能力。比如，通带在825-835MHz，采用高温超导材料制作射频带通滤波器，其插入损耗几乎为零（＜0.02dB），而传统腔体滤波器通常插入损耗>1dB；矩形系数接近1,品质因数（Q值）为10万的数量级，是传统腔体滤波器Q值的20倍；阻带有35dB/MHz以上陡峭的衰减特性，而传统腔体滤波器阻带只有约3dB/MHz左右的衰减特性，差别极大。其特性带来极强的抗干扰能力和有效地降低互调干扰。

3、超低温环境下，所述超导链路系统通过超低温低噪声放大器有效地降低系统底噪声，提高系统增益。所述超低温低噪声放大器工作在77K（-196.15℃）左右的超低温环境下，有效地抑制了所述低噪声放大器本身由于布朗运动产生的热噪声，降低了系统底噪声，同时所述超低温低噪声放大器更多地对有用信号带来增益的提高，在常温下，所述低噪声放大器最好的噪声系数在0.6dB左右，而在超低温环境下，可以达到0.2~0.3dB左右。

总之，所述超导链路系统具有极高的抗带外干扰和减小互调干扰的能力，同时能有效地降低系统底噪声和对有用信号带来增益，所以可以显著地改善了从天线到主站接收机输出端的链路性能，有效地解决无线通信的四大难题。大大改善了通信覆盖、质量、容量、用户满意度、劳动强度、网络低碳环保环境；提高了频谱和系统设备资源利用率、投资回报率、建设速度；极大地节约了网络建设、运营和优化及维护的投资；可以解决现有技术和设备解决不了的问题，大大改善无线网络性能。

附图说明

图1为本发明超导链路系统单通道结构1的电路结构方框示意图。

图2为本发明超导链路系统单通道结构2的电路结构方框示意图。

图3为本发明的超导链路系统一体化机箱使用状态示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

本发明的超导链路系统有2种单通道结构，即单通道结构1和单通道结构2，超导链路系统将根据与网络主站接收机的接口形式和所需要的通道数来选择结构和组合通道。

如图1所示，为发明实施例的超导链路系统单通道结构1，包括网络保护装置、超低温真空多通道组合式杜瓦、高温超导滤波器、超低温低噪声放大器、制冷系统、高稳定度电源系统、超导链路智能监控系统；所述高温超导滤波器和超低温低噪声放大器安置在超低温真空多通道组合式杜瓦内，在超低温、长期保压的高真空环境下工作；以上部件和装置安装在超导链路系统一体化机箱上；

所述高温超导滤波器的输入端通过所述网络保护装置直接与接收天线侧同轴电缆连接，所述超低温低噪声放大器的输出端通过所述网络保护装置直接与主站接收机连接；通过所述超导链路系统显著降低了无线接收链路中射频前端设备的底噪声、提高对有用信号的增益，从而有效地改善了无线接收链路的性能。

如图2所示，为发明实施例超导链路系统单通道结构2，包括网络适配装置、网络保护装置、超低温真空多通道组合式杜瓦、高温超导滤波器、超低温低噪声放大器、制冷系统、高稳定度电源系统、超导链路智能监控系统；所述高温超导滤波器和超低温低噪声放大器设置在超低温真空多通道组合式杜瓦中，在超低温、长期保压的高真空环境下工作；以上部件和装置安装在超导链路系统一体化机箱上；

所述天线侧电缆的信号经过网络适配装置、网络保护装置传送到高温超导滤波器的输入端，所述超低温低噪声放大器的输出端连接到所述网络保护装置，经过网络适配装置与主站接收机连接；通过所述超导链路系统显著降低了无线接收链路中射频前端设备的底噪声、提高对有用信号的增益，从而有效地改善了无线接收链路性能。

所述网络保护装置、超低温真空多通道组合式杜瓦、制冷系统、高稳定度电源系统、超导链路智能监控系统都安装在超导链路系统一体化机箱内部；所述网络适配装置为低插入损耗双工器，安装在所述机箱后面板外侧。

下面具体描述超导链路系统各个部分的结构特点和功能：

一、网络适配装置

超导链路系统结构1和结构2的区别在于结构2多了网络适配装置，网络适配装置的用途是在BL不能与网络主站侧和天线侧接口时，解决BL与主站侧及天线侧的接口适配的问题。比如CDMA2000基站有一个主分集接口，连接到一根收发共享的电缆，完成基站和天线间的收和发的信号传输。而BL只需要处理接收信号，所以在天线侧需要用网络适配装置把来之天线的接收信号从收发共享的电缆中分离出来，输入到BL处理，经过BL处理后的输出信号还要通过网络适配装置进入收发共享的电缆和基站主分集接口连接。对于这个网络适配装置的要求是，收发抑制度要高，接收和发射滤波器的插入损耗都要小，体积要小，价格要便宜。BL采用特制的低插入损耗双工器作为网络适配器，主要包括第一接收腔体滤波器、第二接收腔体滤波器和发射腔体滤波器，对于830MHz频段CDMA2000网络，所述第一接收腔体滤波器的插入损耗≤0.25dB，第二接收腔体滤波器的插入损耗≤0.3dB；发射腔体滤波器的插入损耗≤0.3dB。所述三个腔体滤波器的Q值≥4500，在体积最小的前提下，其性能指标远远高于市场上使用的腔体滤波式双工器。

二、网络保护装置

超导链路系统在连续使用和不连续使用两种场合下工作，无论哪种场合，都有如下3点安全可靠的要求和相应专门的保护措施和装置：

1）BL系统本身安全。

为了保证BL系统本身的安全，有如下保护措施和装置：

a）高温超导滤波器本身在强信号（输入信号＞5dBm）情况下,会产生大的阻抗，甚至失超处于开路状态，这将保证高温超导滤波器本身不会被损坏。

b）为了防止静电损坏超低温低噪声放大器，采用抗静电电路设计，超低温低噪声放大器有具有1000V以下的抗静电能力。

c）BL系统本身有超导链路智能监控系统，用来监视和控制BL系统的电源，制冷、射频电路、机箱内热交换等系统装置的工作状态，并可实时地进行故障告警和处理。

2）不允许由于BL系统的接入或外界干扰和信号过强使网络主站接收机工作异常或损坏。

在每一种结构中，BL系统都设有网络保护装置，在主站侧的网络保护装置中有功率检测及自动电平跟踪器装置，超导链路智能监控系统通过功率检测及自动电平跟踪器装置检测BL输出到主站接收机输入端口的功率，并且和规定的功率电平阀值比较，当BL系统输出功率高于规定的功率电平阀值时，超导链路智能监控系统命令功率检测及自动电平跟踪器实时地将输出功率锁定在阀值上。正确的阀值设定可以确保主站接收机射频前端不进入非线性饱和区，避免造成互调和工作异常、甚至损坏主站射频前端设备。根据主站的安全要求，在一定范围内，超导链路智能监控系统可以设置正确的阀值，防止各种原因造成信号过强损坏主站设备或造成其工作异常。

3）BL系统故障时，网络链路工作不能中断。

在每一种结构中，BL系统都设有网络保护装置，当BL系统出现任何电源、制冷、射频通道等装置工作异常或故障时，超导链路智能监控系统会自动地通过网络保护装置将相应通道旁路，保证在BL系统故障时，网络链路工作不中断。对于具有双分集接收的陆地移动通信基站而言，由于同时采用单通道结构1和单通道结构2，就意味着BL系统有主、副分集的双通道旁路能力，可靠性远远高于仅是主分集旁路的美国类似系统。

三、超低温真空多通道组合式杜瓦（简称杜瓦）

BL系统的高温超导滤波器和超低温低噪声放大器置放在杜瓦内工作，要求杜瓦内能提供超低温、长期高真空保压、不释放有害气体的工作环境。其要求具体为：

a）要求杜瓦整体漏率在10^-8Pa*L/S数量级或更低，要求部件接口漏率在10^-8Pa*L/S或10^-9Pa*L/S数量级。

b）要求一个初始真空度为10^-5～10^-7Pa数量级的杜瓦几年内要保持高真空度（真空、保压）在10^-2Pa数量级以下。

c）要求杜瓦的温度保持在-196.15℃（77K）以下工作，杜瓦及其内部相关部件不释放有害气体且隔热。

BL系统采用的杜瓦和杜瓦内的相关部件可以满足以上要求。

四、高温超导滤波器

BL系统采用为氧化镁、铝酸镧、铝酸锶镧、三氧化铝等材料作为超导薄膜基片材料，在基片材料上双面镀钇钡铜氧超导薄膜，制成高温超导薄膜片，然后采用干蚀刻法在高温超导薄膜上刻制14～16阶带通滤波器的微带电路，做成高温超导滤波器。BL的高温超导滤波器在-196.15°C（77K）左右的温度下工作，Q值（品质因素）在10万以上，通频带带内具有极低的插入损耗，通常＜0.02dB，具有陡峭的滤波特性，通常阻带衰减可以达到35dB/MHz及以上。可根据需要在100MHz～40GHz范围内，做成宽带（2～3个倍频程）和超窄带（<0.1%相对带宽）的及信道化（2～32信道）的接收带通滤波器。高温超导滤波器具有极强的抗干扰能力和极小的插入损耗及极小的尺寸是其他带通滤波器不能做到和相比的。

五、超低温低噪声放大器

超低温低噪声放大器工作在77K（-196.15℃）左右的超低温环境下，有效地抑制了低噪声放大器本身由于布朗运动产生的热噪声，降低了系统底噪声，同时超低温低噪声放大器更多地对有用信号带来增益的提高，在常温下，低噪声放大器最好的噪声系数在0.6dB左右，而在超低温环境下，可以达到0.2～0.3dB左右。同时带来20dB左右的增益，作为射频前级，在小的噪声系数情况下，带来大的增益对系统性能改善有着决定性的意义，这是常温环境低噪声放大器难以实现的。

由于超低温低噪声放大器要在超低温环境下正常工作和保持低放气率和减小杜瓦的漏率及具有抗静电保护能力，所以采用了薄膜电路、陶瓷电路基片材料、金丝键合、晶体管粘接、抗静电电路设计、自身输出馈电设计等特殊设计、技术和工艺。

六、制冷系统

制冷系统由制冷机和制冷机控制器组成，制冷机的冷指温度可以达到65K或更低，在80K温度下，产生4W～10W的冷量，制冷爬坡最大耗电功率＜350W，保持温度的功率通常＜100W。制冷机控制器通常采用DSP，用来控制制冷机的开启和关闭、温度等参数设置，控制电机速度保证稳定的制冷温度和制冷量，告知工作状态，告警及告警处理，存储历史记录等。BL的超导链路智能监控系统和制冷机控制器通过RS232接口通信，完成对冷机的数据采集、数据处理和控制；并且通过超导链路系统一体化机箱的热交换系统对吸、排风装置实现脉宽调速，保证制冷机正常地风冷散热。

七、高稳定度电源系统

BL的采用高稳定度直流供电方式，以满足通用的主站通信电源工业标准。主电源指标为：输入电压范围－36VDC～－72VDC，输出电压－48±2%VDC，连续功率≤500W，瞬时功率≤1000W，电流≤15ADC，波纹电压≤200mV，电机感性负载，同时，用主电源通过DC－DC转换，二次稳压和隔离为BL的其他系统装置供电。根据需求也可以提供其他规格的直流供电方式，或提供交流供电方式，如50Hz、220VAC电源。

八、超导链路智能监控系统

BL有自己的超导链路智能监控系统，该系统主要包括主控模块、功率检测模块、功率衰减模块、旁路切换模块、液晶显示模块，可实现对超导链路系统的温度、射频电路、高稳定度电源系统实时地进行数据采集、可视化人机界面显示、告警及处理、历史信息记录和系统维护。该超导链路智能监控系统可保障超导链路系统正常工作，防止输入到主站的信号过强而损坏主站，并在BL故障时仍然能有效地保证通信链路正常工作。

超导链路系统的总体关键指标如下：

超导链路系统接收工作频段范围：100MHz～40GHz

CDMA2000在830MHz频段的接收频率范围：825MHz～835MHz

通频带带宽范围：宽带：2～3个倍频程；超窄带：<0.1%相对带宽

信道化数：2～32信道

在77K温度，825MHz～835MHz频段时，高温超导滤波器和超低温低噪声放大器及级联指标如下：

高温超导滤波器指标：

通带内插入损耗：＜0.02dB；

阻带衰减：≥35dB/MHz；

输入或输出VSWR：≤1.2:1。

超低温低噪声放大器指标：

噪声系数：＜0.3dB；

带内增益：20±0.2dB；

输入或输出VSWR：≤1.2:1。

高温超导滤波器级联超低温低噪声放大器指标：

噪声系数≤0.45dB；

带内增益：≥19dB；

阻带衰减：≥35dB/MHz。

低插入损耗双工器指标（常温下）：

接收频率范围：825~835MHz；

发射频率范围：870~880MHz；

第一接收腔体滤波器Rx1插入损耗：≤0.25dB；

第二接收腔体滤波器Rx2插入损耗：≤0.3dB；

发射腔体滤波器Tx插入损耗：≤0.3dB；

收发带外抑制：≥80dB；

带内波动：RX1和Rx2≤0.1dB，Tx≤0.2dB；

回波损耗：RX1和Rx2≥22dB，Tx≥20dB。

BL系统指标：

最小增益≥16dB；

阻带衰减：≥35dB/MHz；

最大噪声系数≤1.2dB；

最大输入或输出VSWR≤1.5:1；

无线通道数：2~8；

输出功率可数字显示范围：－100dBm~－30dBm

自动电平跟踪器阀值可调范围：－50dBm~－30dBm

最大功率消耗：≤350W，通常功率消耗≤100W；

主电源输入电压：－72VDC~－36VDC

主电源输出电压：－48±1VDC

环境温度：－40~45℃；

机箱内温度：≤50℃；

湿度：≤98%；

尺寸：高度：267~356mm（6U~8U），宽度：440mm，深度420mm~496mm。

在具体应用中，所述超导链路系统构成部件介绍如下：

一、所述低插入损耗双工器包括第一接收腔体滤波器、第二接收腔体滤波器和发射腔体滤波器，其中所述第一接收腔体滤波器的信号输入端与所述发射腔体滤波器的信号输出端一起通过谐振片连接至天线接口，所述第二接收腔体滤波器的信号输出端与所述发射腔体滤波器的信号输入端一起通过谐振片连接至主站接收机接口，所述第一接收腔体滤波器的信号输出端、所述第二接收腔体滤波器的信号输入端分别与所述超低温真空多通道组合式杜瓦的多通道射频同轴气密封转接器连接。

所述低插入损耗的双工器是专为超导链路系统和CDMA2000基站匹配接口所设计的，具有低插入损耗、高收发隔离度、高Q值、小型化的特点。第一接收腔体滤波器的插入损耗≤0.25dB；第二接收腔体滤波器的插入损耗≤0.3dB；发射腔体滤波器的插入损耗≤0.3dB；双工器的三个腔体滤波器的Q值≥4500。所述双工器在体积最小的前提下，其性能指标远远高于市场上使用的腔体滤波式双工器。

二、所述超低温真空多通道组合式杜瓦包括杜瓦瓶体，杜瓦瓶体内形成一气密性腔体，杜瓦瓶体侧壁连接有杜瓦内外电路的多通道射频同轴气密封转接器和多芯低频气密封连接器，均紧固安装于杜瓦瓶体侧壁的法兰接口上，所述杜瓦瓶体底部有与制冷机气密连接的法兰接口，从而减少了杜瓦瓶体的对外接口，极大的降低了杜瓦整体漏率。多个转接器的组合方式能优化杜瓦瓶体内线缆布局，并降低杜瓦内线缆的插入损耗及和散热。采用法兰密闭连接有效避免因多通道射频同轴气密封转接器及低频气密封连接器与杜瓦瓶体焊接时出现的操作风险，提高零件的通用性和标准化程度，减少废品率，克服了使用多个单通道转接器漏率高的缺点，降低了设备的制造、使用和维护成本。

所述超低温真空多通道组合式杜瓦可实现指标如下：

a）杜瓦整体漏率在10^-8Pa*L/S数量级或更低，部件接口漏率在10^-8Pa*L/S或10^-9Pa*L/S数量级。

b）初始真空度为10^-5～10^-7Pa的杜瓦几年内要保持高真空度（真空、保压）在10^-2Pa数量级及以下。

c）杜瓦的温度保持在-196.15℃（77K）以下工作，杜瓦及其内部相关部件不释放有害气体且隔热。

三、所述超低温低噪声放大器包括输入匹配电路、低噪声GaAs PHEMT晶体管、输出匹配电路、馈电电路、抗静电电路；其中信号输入端依次电连接输入匹配电路、低噪声GaAs PHEMT晶体管、输出匹配电路，所述馈电电路的输入端接所述输出匹配电路输出端，所述馈电电路的输出端接低噪声GaAsPHEMT晶体管，所述输入匹配电路和输出匹配电路分别连接有抗静电电路。

所述超低温低噪声放大器实施例的典型指标如下（工作在77K温度）：

1．频率范围：820～840MHz

2．小信号功率增益：≥20dB

3．通带内增益平坦度：±0.2dB

4．噪声系数：≤0.28dB

5．输入输出电压驻波比：≤1.2：1

6．供电：+5V 电流：≤22mA

四、所述超导链路智能监控系统包括：主控模块、电源检测模块、电流检测模块、电压检测模块、功率检测模块、功率衰减模块、机箱温度检测模块、冷机监控模块、旁路切换模块、存储模块、液晶显示模块、故障告警模块、远程监控模块；可实现对超导链路系统的温度、射频电路、电源系统实时地进行数据采集、可视化人机界面显示、告警及处理、历史信息记录和系统维护。所述超导链路智能监控系统用于监控加装在主站接收机前端的超导链路系统，保证超导链路系统正常工作；保证超导链路系统发生故障时，天线到主站接收机的通信链路能够正常工作；防止进入主站接收机的信号过强而造成主站接收机工作异常甚至损坏。

五、功率检测及电平自动跟踪器，包括定向耦合器、低噪声放大器、功率检测器、微处理器，显示屏、模拟衰减器；其中所述定向耦合器与低噪声放大器耦合连接，所述低噪声放大器输出端依次连接功率检测器、微处理器，微处理器分别控制连接显示屏和模拟衰减器。所述功率检测及电平自动跟踪器可以对超导链路系统或射频前端系统的输出功率进行大范围检测，灵敏度高，同时通过系统人机界面及时显示输出功率值；另外还可对超过主站接收机规定的阀值电平的信号进行实时衰减，以保护主站接收机。

所述功率检测及电平自动跟踪器有如下优点：

1、由于采用低噪声放大器和对数检波方式，以及抗干扰技术，所述功率检测及电平自动跟踪器性能可达到－128dBm的检测灵敏度，实现78dB的大范围功率电平检测。

2、通过所述微处理器判断功率电平和衰减量的大小，控制所述模拟衰减器输出功率电平的衰减量，比如可在－30～－50dBm范围内调整衰减量阀值，实时衰减强信号或大电平干扰信号，对主站接收机进行保护。

3、可实时将输出的功率电平值大小显示出来，方便监控整个系统状态。

六、如图3所示，安装了超导链路系统后的一体化机箱介绍如下：

在超导链路系统一体化机箱的箱体10后面板外侧安装有三个低插入损耗双工器20；在该箱体前面板的中上部具有进风装置对应的进风孔131；在该箱体左侧面板和右侧面板的前下部均具有排风装置对应的排风孔132。所述排风装置设置为两个，对应安装于箱体的两侧面板内，并与箱体两侧面板上开设的排风孔132相连通。在该箱体左侧面板和右侧面板之间安装有横挡风板134，横挡风板上开设有长孔，以便提高导风效果，该横挡风板上面还安装有制冷机控制器盒体151。

在该箱体内底板的中前部安装有制冷机11，制冷机上面连接有超低温真空多通道组合式杜瓦12，在该箱体内底板的左后部具有高稳定度电源系统150；在该箱体左侧面板内侧具有超导链路智能监控系统的稳压电源模块板15；在该箱体右侧面板内侧的排风孔上部，安装有超导链路智能监控系统133；在该箱体后面板内侧安装有功率检测及电平自动跟踪器16，通过射频同轴转接器和同轴电缆连接所述低插入损耗双工器20。

通过采用一个进风装置和两个排风装置，以及超低温真空多通道组合式杜瓦12和制冷系统11的合理布局，结合导风挡板的整体设计，保证了整个机箱最优的散热效果，并且保证机箱内温度不超多50℃,一旦制冷机表面温度超过40℃，机箱的超导链路智能监控系统自动开启热交换装置高效率的进行通风散热。本发明中通过超导链路智能监控系统结合风机及风道的均衡设计，使箱体内的环境温度及制冷装置的温度均能实现最优控制，表现出良好的智能化优势。

为了便于实现智能化控制，在该箱体前面板的右上部具有LCD显示屏14；与所述超导链路智能监控系统133相连。

所述箱体的底部靠近后面板内侧还设置有与所述超导链路智能监控系统133相连的主、副分集旁路控制开关17。在该箱体后面板外侧具有远程通信接口、上位机接口和人工强制旁路开关。所述箱体为长方形，外形尺寸为：高度为356mm，宽度为440mm，深度为350mm。使机箱能够与19″/23″的标准机架配用，实现了机箱的标准化。

该机箱内各结构布局合理，结构紧凑，在机箱小型化情况下,能够有效避免制冷机和机箱产生谐振，实现射频、低频和电源电路的有效隔离和屏蔽，充分考虑了电磁兼容性。其中热交换装置结合风机及风道的均衡设计，使箱体内的环境温度及制冷装置的温度均能通过超导链路智能监控系统实现最优控制，充分满足超导链路系统对箱体的要求。

综上所述，本发明的超导链路系统是利用超导技术和超低温、长期保持高真空度的特殊工作环境，专门的设计技术和工艺制作成的具有高抗干扰能力、高增益、低噪声系数、高安全可靠性的射频前端系统，方便地串接在天线和主站接收机输入端之间。由于能够有效地在无线接收链路的前级设备上大大地降低通频带带外干扰和互调干扰、热噪声，最后降低系统的底噪声，所以可以明显地改善从天线到主站设备输出端的链路性能，有效地解决无线通信的四大难题，从而大大改善了通信覆盖、质量、容量、用户满意度、劳动强度、网络低碳环保环境；提高了频谱和系统设备资源利用率、投资回报率、建设速度；极大地节约了网络建设、运营和优化及维护的投资；可以解决现有技术和设备解决不了的问题。

Claims

1.一种超导链路系统，其特征在于，包括网络适配装置、网络保护装置、超低温真空多通道组合式杜瓦、高温超导滤波器、超低温低噪声放大器、制冷系统、高稳定度电源系统、超导链路智能监控系统；所述超低温低噪声放大器包括输入匹配电路、低噪声GaAs PHEMT晶体管、输出匹配电路、馈电电路、抗静电电路；其中信号输入端依次电连接输入匹配电路、低噪声GaAs PHEMT晶体管、输出匹配电路，所述馈电电路的输入端接所述输出匹配电路输出端，所述馈电电路的输出端接低噪声GaAs PHEMT晶体管，所述输入匹配电路和输出匹配电路分别连接有抗静电电路；所述高温超导滤波器和超低温低噪声放大器安置在超低温真空多通道组合式杜瓦内，在超低温、长期保压的高真空环境下工作；以上部件和装置安装在超导链路系统一体化机箱上；

2.根据权利要求1所述超导链路系统，其特征在于，所述网络保护装置、超低温真空多通道组合式杜瓦、制冷系统、高稳定度电源系统、超导链路智能监控系统都安装在超导链路系统一体化机箱内部；所述网络适配装置为低插入损耗双工器，安装在所述机箱后面板外侧。

3.根据权利要求2所述超导链路系统，其特征在于，所述低插入损耗双工器包括第一接收腔体滤波器、第二接收腔体滤波器和发射腔体滤波器，其中所述第一接收腔体滤波器的信号输入端与所述发射腔体滤波器的信号输出端一起通过谐振片连接至天线接口，所述第二接收腔体滤波器的信号输出端与所述发射腔体滤波器的信号输入端一起通过谐振片连接至主站接收机接口，所述第一接收腔体滤波器的信号输出端、所述第二接收腔体滤波器的信号输入端分别与所述网络保护装置连接。

4.根据权利要求1所述超导链路系统，其特征在于，所述超低温真空多通道组合式杜瓦包括杜瓦瓶体，杜瓦瓶体内形成一气密性腔体，杜瓦瓶体侧壁安装了连接杜瓦内外电路的多通道射频同轴气密封转接器和多芯低频气密封连接器，均紧固安装于杜瓦瓶体侧壁的法兰接口上；所述杜瓦瓶体底部有与制冷机气密连接的法兰接口；所述超低温真空多通道组合式杜瓦还连接有气密封终结器。

5.根据权利要求1所述超导链路系统，其特征在于，所述超导链路智能监控系统包括：主控模块，以及与主控模块分别连接的电源检测模块、电流检测模块、电压检测模块、功率检测模块、功率衰减模块、机箱温度检测模块、冷机监控模块、旁路切换模块、存储模块、液晶显示模块、故障告警模块、远程监控模块；所述超导链路智能监控系统用于监控加装在主站接收机前端的超导链路系统，保证超导链路系统正常工作；保证超导链路系统发生故障时，天线到主站接收机的通信链路能够正常工作；防止进入主站接收机的信号过强而造成主站接收机工作异常甚至损坏。