超导滤波器在移动通信网中应用

超导滤波器在移动通信网中应用超导滤波器在移动通信网中应用深圳市联波通信技术有限公司王诚训美国超导体（STI）公司超导滤波器介绍导体在超低温【接近绝对0°K（-273℃），实际上为77°K（-196℃）】时，电阻将趋于零，称为超导体。用超导体制作的高阶滤波器可以实现高陡峭度的滤波特性（陡峭度＞30dB/MHz）。超导滤波器应用到移动通信基站接收机的输入端，可以有效地抑制各种类型的，包括邻近通带边缘仅1.5MHz的干扰，从而降低带内互调干扰和底噪声，提高信号传输质量和容量。超导滤波器是解决基站干扰的最有效方法利用导体在-200℃时，表面电阻近似为零的特性制成的滤波器，Q值可达10万，高于目前采用腔体滤波器的Q值20倍。因此具有极小的通带插损（0.1dB），极高的阻带抑制（60dB）和极陡峭的过渡带（最高可达-100dB/400KHz）。同时在超导滤波器之后配备有在超低温工作条件下的低噪放（LNA）（增益：12dB），具有极低的噪声系数（0.5dB），用它作为基站接收机的射频前端设备，能彻底抑制基站接收机的各种干扰，提高了接收机的灵敏度，解决了移动通信上行信号弱的瓶颈问题。而且超导滤波器安装在基站主接收机和分集接收机上，因此不影响分集接收抗多径衰落的功能。-1-超导滤波器在移动通信网中应用超导滤波器与普通腔体滤波器滤波特性的比较下图是目前我国TD-SCDMA基站射频滤波器的滤波特性和在同频段使用的超导滤波器特性的比较。通常在有用信号通带相邻处产生较强的干扰时，现有基站常规腔体滤波器无法抑制该干扰。该干扰信号进入基站接收机后，由于基站接收机输入部份的低噪放（LNA）和混频器产生的非线性互调失真，将会使互调产物落在接收机有用信号带内，对接收机形成无法滤除的干扰。轻者使带内底噪声增加，信号传输质量下降；重者将会使通信中断。而采用超导滤波器可以将该邻频强干扰拒之于接收机之门外，进不到接收机的LNA和混频器，所以可以大大降低接收机的互调干扰（下图显示超导滤波器降低邻频干扰效果的示意图）。这将有效解决我国“TD”与“WCDMA”以及“GSM”与“CDMA”间相邻5MHz～10MHz所产生干扰。-80dB-60dB-43dB-19dB19801990201020002025204520582026.52032.22020.8fTDf1f2第Ⅰ组15.2MHz15.2MHz20382055.22020.8fTDf1f2第Ⅱ组fTDf1f2第Ⅲ组1812MHz1916.4MHz2020.8MHz104.4104.419502008.520102025f(MHz)干扰频率f1，f2被干扰频率fTD2020.8超导滤波器TD-SCDMA滤波器5.7MHz5.7MHz-2-超导滤波器在移动通信网中应用超导滤波器的结构介绍高温超导滤波器由于工作温度低，需要深度制冷。主要包括高温超导滤波放大电路、深度制冷系统、精确控制系统、真空绝热系统四部分。其他网络下行频带网络上行频带系统底盘杜瓦瓶——包含高温超导滤波器和低噪放低温冷却器控制电路冷却风扇传统基站滤波器采用超导滤波器-低噪放解决方案ƒ接收机内产生互调失真ƒ接收机内没有产生互调失真ƒ底噪声提高了ƒ底噪声大幅降低-3-超导滤波器在移动通信网中应用超导滤波器内部结构10阶腔体滤波器超导薄膜滤波器高温超导滤波器3.3x1.8x2.6cm器20倍35.6x12.7x7cmQ值=5,000Q值=100,000高温超导滤波器Q值高于10阶腔体滤波-4-超导滤波器在移动通信网中应用超导史代林致冷器超导滤波器的应用电路图示波器的应用电路如下图示：z在FDD制式的基站中，超导滤-5-超导滤波器在移动通信网中应用z在TDD制式的基站中，超导滤波器的应用电路如下图示：只要把上述含超导滤波器的Box装在FDD或TDD基站与天线之间，即可应用。用该Box可以不用变动FDD或TDD基站。超导滤波器+低噪放对基站接收机灵敏度的改善SuperLink改善上行级联噪声的示意图-6-超导滤波器在移动通信网中应用超导滤波器的作用与特点z因为用了-200℃低温状态下的低噪放，提高接收机灵敏度3dB，根据实测，覆盖半径可扩大22%左右，覆盖面积可以扩大45%左右。而且移动信号对室内的渗透率也会增加。z提高接通率20%～35%，降低掉话率20%～60%。z网络规划时，减少基站数量，降低网络建设成本。宽度5～10MHz）的保护带。如果采用超导滤波器，就能缩小保护带而不发生干扰，可以有效提高频谱利用率，同时也可解决目前“TD”对“WCDMA”，以及“CDMA”对“GSM”的邻频干扰等问题。z提高容量超导滤波器有很优秀的抗干扰功能，降低了带内底噪声。降低了底噪声造成的容量损失，从而提高原有基站容量的有效利用。这是解决城市原有基站增加容量有效方法。z可以提高频谱利用率因为常规滤波器过渡带不够陡峭，为防止干扰，两相邻系统频带间必须预留一定（-7-超导滤波器在移动通信网中应用z且手机发射功率下降，不仅有效解决3G手机耗电外，同时又可降低手机对人体的辐射。超z在2005年在中国联通外场CDMA800MHz的超导滤波器现场测试。降低手机发射功率由于移动通信系统都有环路功率控制系统。超导滤波器具有提高接收机灵敏度和抑制干扰的功效，从而能使手机发射功率下降50%以上。所以通过实测手机功率可以判断超导滤波器的效能改善情况。而导滤波器在中国联通的外场测试-8-超导滤波器在移动通信网中应用2008年超导滤波器在上海外高桥TD-SCDMA系统试验结论随着3G用户的不断增加和3G基站的不断增加，3G各网信号间的相互干扰必然会不断加剧，我们除了在3G发射端需要加强滤波之外，同等重要的是在3G各基站接收机也必须加强滤波，降低多网间相互互调干扰。超导滤波器，近似理想状态的“砖型”滤波器特性，是解决基站接收方面互调干扰的最佳方案。超导滤波器还可以提高通带中上行的性能，减弱高射频信号衰减较大所带来的各种问，以改善服务质量，扩大容量，降低手机发射功率等。6000多基站正常运行，工作可靠、效果良好。但由于在美国生产成本高、价格贵，因此在民用通信市场发展慢。STI公司在中国合资设厂进行规模生产，计划降低50%以适应民用市场价格要求，从而使超导滤波器能在我国包括3G系统在内进行推广应用。题超导滤波器已在美国现以上成本，-9-