本發(fā)明超導(dǎo)接入系統(tǒng)(商品名：ba，beyondaccesssystem)，也稱為超導(dǎo)wifi，涉及移動互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，特別涉及采用超導(dǎo)射頻前端技術(shù)，實現(xiàn)wifi無線傳輸和接入。

背景技術(shù)：

互聯(lián)網(wǎng)是信息社會數(shù)據(jù)時代的基礎(chǔ)設(shè)施，承載工業(yè)滲透生活，全世界互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的瓶頸是互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展趨勢是從有線固定到無線移動，從有限局域到無限廣域。

現(xiàn)有技術(shù)中，有線互聯(lián)網(wǎng)主要采用光纖+網(wǎng)線，存在的主要問題是布線難、許多地方不能到達；其成本高、工期長、不靈活。

無線互聯(lián)網(wǎng)目前主要采用wifi(wirelessfidelity)組網(wǎng)，即光纖+ap(accesspoint)，其選擇性和噪聲性能很差，存在的主要問題是：

1、ap通信距離短、速率低。經(jīng)過多次測試，室內(nèi)ap通信距離<30m；室外ap通信距離<200m，在該距離點上，上行速率在0.5mbps左右。

2、組網(wǎng)困難，200m需要架設(shè)1個熱點，很難獲得路桿和供電資源，而且每個ap熱點需要光纖連接，獲準鋪設(shè)光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)困難，成本高，極不靈活，無法實現(xiàn)移動漫游。

3、要實現(xiàn)遠距離通信，要求接收系統(tǒng)對有用的微弱信號具有較高的靈敏度，一般是靠放大器來放大，而所有的放大器在常溫下工作，由于布朗運動都會產(chǎn)生熱噪聲，該熱噪聲會惡化有用信號，衡量對輸入有用信號的惡化程度用噪聲系數(shù)fn(db)來表示，fn是指輸入信噪比和輸出信噪比的比值，其值越大越不好，整個接收機的各部件級聯(lián)噪聲系數(shù)取決于第一級低噪聲發(fā)大器的fn和增益g(db)。ap的第一級低噪聲發(fā)大器的fn在1.5～2db左右，ap的fn在3.5～5.5db 并且在常溫下沒有什么改善余地。較差的噪聲系數(shù)直接惡化輸出信噪比，影響通信距離。

4、wifi組網(wǎng)在2.4ghz頻段每組有3個可用信道，每個信道工作帶寬20mhz，信道保護帶間隔5mhz；在5.2ghz頻段每組有5個可用信道，每個信道工作帶寬20mhz，信道保護帶間隔5mhz；在5.8ghz頻段每組有4個可用信道，每個信道工作帶寬20mhz，信道保護帶間隔5mhz，或者有2個可用信道，每個信道工作帶寬40mhz，信道保護帶間隔5mhz。由于ap沒有實現(xiàn)頻道化濾波，只有1個帶寬>200mhz的濾波器，使帶外干擾和鄰道干擾放大后落入工作帶內(nèi)，同時這些干擾之間及干擾與信號之間相互作用產(chǎn)生的三階互調(diào)干擾落入工作帶內(nèi)，這樣就會抬高底噪，惡化輸出信噪比，影響通信距離、通信質(zhì)量和速率。由于每個信道的通信容量有限，多信道同時使用又造成干擾，所以直接影響網(wǎng)絡(luò)容量。目前常用的腔體濾波器和介質(zhì)濾波器的帶內(nèi)插損在1～3db，嚴重影響接收級聯(lián)的fn，降低通信距離，由于其帶外抑制在1.5～2db/mhz，不可能在5mhz信道保護帶間隔內(nèi)有幾十db的干擾抑制能力，不能實現(xiàn)每組信道的頻道化，每組各信道不能同時使用。由于抗干擾能力太差，不可靠、不穩(wěn)定，ap只能用于公益，不能用于嚴格的工業(yè)和在復(fù)雜環(huán)境下工作，也就是不能應(yīng)用于工業(yè)。

5、由于wifi通信距離短，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、運行和維護成本必然高，無線互聯(lián)網(wǎng)公共路桿和供電難獲用，很難組成大網(wǎng)，很難實現(xiàn)移動漫游。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明將超導(dǎo)射頻前端技術(shù)與wifi技術(shù)結(jié)合，解決了ap點選擇性和噪聲性能很差的根本問題、提高了網(wǎng)絡(luò)干線節(jié)點的抗干擾能力和噪聲性能、使wifi網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了信道頻道化和網(wǎng)絡(luò)扇區(qū)化、明顯提高了通信距離、傳輸速率、網(wǎng)絡(luò)容量、可靠性，解決了wifi難組大網(wǎng)、不能移動和工業(yè)應(yīng)用不可靠的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種超導(dǎo)接入系統(tǒng)，包括ba通道和ba支撐系統(tǒng)；所述ba通道的數(shù)量為1個或多個；1個所述ba通道包括下行鏈路增強裝置、上行鏈路增強裝置、雙向鏈路旁路保護裝置、第一微波開關(guān)和第二微波開關(guān)；接入點ap的射頻通道通過同軸電纜與ba射頻通 道相連，所述ba通道射頻收發(fā)的控制信號來自于所述ap的有線控制信號，或者來自從所述ap的射頻通道由無線耦合檢出的控制信號，所述第一微波開關(guān)和第二微波開關(guān)均與所述ap射頻收發(fā)同步；將超導(dǎo)射頻前端技術(shù)與wifi技術(shù)結(jié)合，形成所述超導(dǎo)接入系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；所述下行鏈路增強裝置包括第一數(shù)控衰減器和功率放大器，所述第一微波開關(guān)依次通過所述第一數(shù)控衰減器和功率放大器連接所述第二微波開關(guān)；所述上行鏈路增強裝置包括超導(dǎo)射頻前端和第二數(shù)控衰減器，所述ba支撐系統(tǒng)用于為所述超導(dǎo)射頻前端提供1個超低溫、高真空和長期保壓的工作環(huán)境；所述超導(dǎo)射頻前端包括高溫超導(dǎo)濾波器和超低溫低噪聲放大器，所述高溫超導(dǎo)濾波器采用高溫超導(dǎo)薄膜材料，用于實現(xiàn)wifi網(wǎng)絡(luò)信道頻道化和網(wǎng)絡(luò)扇區(qū)化，所述第二微波開關(guān)依次通過所述高溫超導(dǎo)濾波器、超低溫低噪聲放大器和第二數(shù)控衰減器連接所述第一微波開關(guān)；所述雙向鏈路旁路保護裝置在所述第一微波開關(guān)和第二微波開關(guān)之間，用于ba上行或下行鏈路出現(xiàn)異常時自動旁路，保證通信不中斷；所述ba支撐系統(tǒng)包括ba制冷系統(tǒng)、ba高穩(wěn)定電源系統(tǒng)、ba有線監(jiān)控系統(tǒng)和ba遠程無線監(jiān)控維護系統(tǒng)；所述ba制冷系統(tǒng)用于為所述高溫超導(dǎo)濾波器和超低溫低噪聲放大器提供實現(xiàn)超導(dǎo)特性和降低熱噪聲的超低溫工作環(huán)境；所述ba高穩(wěn)定電源系統(tǒng)用于提供高效、穩(wěn)定、大功率的電源；所述ba有線監(jiān)控系統(tǒng)和ba遠程無線監(jiān)控系統(tǒng)用于監(jiān)視系統(tǒng)的各種工作狀態(tài)和防盜，控制所述超導(dǎo)接入系統(tǒng)的各類工作開關(guān)、參數(shù)設(shè)置、關(guān)鍵備用器件和通道切換；所述ba遠程無線監(jiān)控維護系統(tǒng)除上述的監(jiān)控功能外，還具有維護功能，其依靠移動電話運營商和專網(wǎng)的短信平臺或者無線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)對所述超導(dǎo)接入系統(tǒng)進行無線遠程的維護，所述維護功能包括：系統(tǒng)軟件升級、超導(dǎo)射頻前端杜瓦真空度維護、系統(tǒng)設(shè)備散熱、除塵和干燥。

本發(fā)明所述的超導(dǎo)接入系統(tǒng)中，所述超低溫為液氮溫區(qū)，所述液氮溫區(qū)為70k～87k，真空度死保壓為10e-2～10e-5pa。

在本發(fā)明所述的超導(dǎo)接入系統(tǒng)中，每1個所述ba通道只能連接天線引出的1路射頻信號，所述天線使用全向或角度扇區(qū)天線，所述天線分為雙極化天線和單極化天線，1副單極化天線僅引出1路射頻信號，僅需要連接1個ba通道，1副雙極化天線引出2路射頻信號，分別與2個ba通道連接，使用雙極化天線或者單極化天線及它們的組合將連接對應(yīng)數(shù)量的獨立ba通道，所述天線極化方 式的選擇取決于所述ap的射頻通道所采用的極化方式，1個所述超導(dǎo)接入系統(tǒng)包括ba通道的數(shù)量取決于網(wǎng)絡(luò)信道頻道和網(wǎng)絡(luò)扇區(qū)的數(shù)量。

在本發(fā)明所述的超導(dǎo)接入系統(tǒng)中，所述ap通過以太網(wǎng)接口與所有具有以太網(wǎng)接口的設(shè)備互聯(lián)。

實施本發(fā)明的超導(dǎo)接入系統(tǒng)，具有以下有益效果：將超導(dǎo)射頻前端技術(shù)與wifi技術(shù)結(jié)合，解決了ap點選擇性和噪聲性能很差的根本問題、提高了網(wǎng)絡(luò)干線節(jié)點的抗干擾能力和噪聲性能、使wifi網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了信道頻道化和網(wǎng)絡(luò)扇區(qū)化、明顯提高了通信距離、傳輸速率、網(wǎng)絡(luò)容量、可靠性，解決了wifi難組大網(wǎng)、不能移動和工業(yè)應(yīng)用不可靠的問題，功率放大器可以輸出11mw～2w或以上的發(fā)射功率，高溫超導(dǎo)濾波器帶內(nèi)插入損耗降低0.7～2.7db，帶外5mhz處抑制提高20萬至上百萬倍，可有效抑制帶外干擾、鄰道干擾、干擾之間及干擾與信號之間相互作用產(chǎn)生的三階互調(diào)干擾，ba制冷系統(tǒng)無需維護，連續(xù)工作壽命＞35000小時，超低溫低噪聲放大器的噪聲系數(shù)為0.2～0.4db，比常溫低噪聲放大器改善＞0.3db，超低溫低噪聲放大器增益為12～30db，接收系統(tǒng)噪聲系數(shù)改善1.5～3.5db，關(guān)鍵射頻接收器件工作環(huán)境穩(wěn)定性、可靠性高，單信道在距離增加10倍時速率增加16倍以上，大大提高網(wǎng)絡(luò)運行的可靠性和可維護性，一個ba容量至少是ap的3倍，多射頻信道和扇區(qū)化結(jié)構(gòu)，n個ba容量是單個ap的3*n倍，n為整數(shù)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是單極化天線單通道ba系統(tǒng)的原理圖；

圖2是單極化天線n通道ba系統(tǒng)的原理圖；

圖3是雙極化天線2通道ba系統(tǒng)的原理圖；

圖4是雙極化天線2n通道ba系統(tǒng)的原理圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

ba采用現(xiàn)代最先進的超導(dǎo)射頻前端技術(shù)可以有效地解決ap選擇性和噪聲性能差的根本問題。超導(dǎo)射頻前端技術(shù)是高科技門檻的換代技術(shù)，技術(shù)難度在于：

1、高溫超導(dǎo)芯片：采用高溫超導(dǎo)材料制作濾波器芯片；

2、超低溫環(huán)境：超導(dǎo)芯片和超低溫低噪聲放大器在液氮溫區(qū)(70k～87k)環(huán)境下工作；

3、高真空長期死保壓環(huán)境：真空度為10e-2～10e-5pa，5年左右長期死真空保壓環(huán)境下工作；

4、高精度、快速、遠程、智能化的監(jiān)控系統(tǒng)；

5、多無線信道、多扇區(qū)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

ba系統(tǒng)各部件功能、原理說明見圖1～圖4。

圖1是單極化天線單通道ba系統(tǒng)的原理圖。

ba和ap聯(lián)合工作。ap采用遵循internet協(xié)議、市場常用的無線接入點，天線采用單極化的全向或者扇區(qū)天線。

當ap發(fā)射時，微波開關(guān)(第一微波開關(guān)s1和第二微波開關(guān)s2)處于發(fā)送狀態(tài)，ap發(fā)射的射頻信號經(jīng)過第一數(shù)控衰減器和功率放大器到單極化天線，實現(xiàn)下行鏈路發(fā)送。其中微波開關(guān)與ap收發(fā)同步。對微波開關(guān)的控制有2種方式，第1種是從ap直接引出控制收發(fā)電平的物理線進行控制，第2種是從ap的射頻通道耦合出射頻信號，從中恢復(fù)出收發(fā)切換控制信號。通過第一數(shù)控衰減器調(diào)整下行鏈路的發(fā)射功率，實現(xiàn)收發(fā)鏈路平衡，達到系統(tǒng)最佳性能。第一數(shù)控衰減器的衰減步長為0.5db，衰減范圍為0.5～31.5db。功率放大器對發(fā)射信號進 行功率放大，可輸出2w或更高的射頻功率，與第一數(shù)控衰減器聯(lián)合工作，可以輸出11mw～2w或以上的發(fā)射功率。

當ap接收時，微波開關(guān)處于接收狀態(tài)，天線接收下來的射頻信號經(jīng)過高溫超導(dǎo)濾波器、超低溫低噪聲放大器和第二數(shù)控衰減器到ap，實現(xiàn)上行鏈路接收。高溫超導(dǎo)濾波器具有極低的帶內(nèi)插入損耗和極陡峭的帶外抑制特性，可有效抑制帶外干擾、鄰道干擾、干擾之間及干擾與信號之間相互作用產(chǎn)生的三階互調(diào)干擾。

高溫超導(dǎo)濾波器工作在2.4ghz頻段和5.8ghz頻段時，可實現(xiàn)帶內(nèi)插入損耗＜0.3db，帶外5mhz處抑制>60db的性能。傳統(tǒng)腔體濾波器和介質(zhì)濾波器，帶內(nèi)插入損耗為1～3db，帶外5mhz處抑制<7db。與傳統(tǒng)濾波器相比，高溫超導(dǎo)濾波器帶內(nèi)插入損耗降低0.7～2.7db，帶外5mhz處抑制提高20萬至上百萬倍。傳統(tǒng)的腔體濾波器和介質(zhì)濾波器不能解決ap每組信道的頻道化問題。

超低溫低噪聲放大器工作于－200℃左右，極大的降低了放大器的熱噪聲，有效的提高系統(tǒng)接收靈敏度，超低溫低噪聲放大器的噪聲系數(shù)為0.2～0.4db，比常溫低噪聲放大器改善＞0.3db。第二數(shù)控衰減器可調(diào)整接收鏈路的輸出功率，實現(xiàn)收發(fā)鏈路平衡，達到系統(tǒng)最佳性能。第二數(shù)控衰減器的衰減步長為0.5db，衰減范圍為0.5～31.5db。

雙向鏈路旁路保護裝置的作用是保證系統(tǒng)工作不中斷。當ba的上行或下行鏈路出現(xiàn)故障，比如鏈路自激、電流過大、溫度過高等，監(jiān)控系統(tǒng)將故障信道切換至旁路狀態(tài)，直接將ap與天線連接。

ba制冷系統(tǒng)為高溫超導(dǎo)濾波器和超低溫低噪聲放大器提供實現(xiàn)超導(dǎo)特性和降低熱噪聲的超低溫工作環(huán)境，制冷系統(tǒng)無需維護，連續(xù)工作壽命＞35000小時。

ba高穩(wěn)定電源系統(tǒng)，采用二次穩(wěn)壓技術(shù)，同時為制冷系統(tǒng)、ba射頻系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)提供高效、穩(wěn)定的電源。

ba有線監(jiān)控系統(tǒng)，采用rs485/rs232/邏輯位的有線通信，通信距離最遠達1km，監(jiān)視功能包括監(jiān)視系統(tǒng)的電流、電壓、溫度、輸出功率等各種工作狀態(tài)， 控制功能包括控制系統(tǒng)和通道開關(guān)、參數(shù)設(shè)置、關(guān)鍵器件故障時和備用器件的切換，維護功能包括系統(tǒng)在線升級、真空保壓維護、散熱系統(tǒng)除塵等。

ba遠程無線監(jiān)控維護系統(tǒng)，可依靠移動電話運營商和專網(wǎng)的短信平臺或者wifi網(wǎng)絡(luò)進行系統(tǒng)監(jiān)控和維護。監(jiān)視功能包括監(jiān)視系統(tǒng)的電流、電壓、溫度、輸出功率等各種工作狀態(tài)，控制功能包括控制系統(tǒng)和通道開關(guān)、參數(shù)設(shè)置、關(guān)鍵器件故障時和備用器件的切換，維護功能包括系統(tǒng)在線升級、超導(dǎo)射頻前端杜瓦真空度維護、系統(tǒng)設(shè)備散熱、除塵和干燥。

圖2是單極化天線n通道ba系統(tǒng)的原理圖。

單極化天線n通道ba系統(tǒng)，采用單極化天線單通道ba作為通道單元，n個單元并行組成n通道ba系統(tǒng)，其中n為正整數(shù)，最大可至128。每個通道使用1副單極化全向或者扇區(qū)天線和1個接入點ap，每個通道的ap點通過rj45接口連接到具有以太網(wǎng)接口的設(shè)備，比如交換機、網(wǎng)橋、數(shù)據(jù)中心設(shè)備等。

圖3是雙極化天線2通道ba系統(tǒng)的原理圖。

雙極化天線2通道ba系統(tǒng)，采用雙極化天線的一個分集和單通道ba相連作為通道單元，2個單元并行組成2通道ba系統(tǒng)。2個通道共用1副雙極化全向或者扇區(qū)天線和1個接入點ap，該ap具有2個獨立射頻通道，分別連接2個ba通道。

圖4是雙極化天線2n通道ba系統(tǒng)的原理圖。

雙極化天線2n通道ba系統(tǒng)，采用雙極化天線2通道ba作為通道單元，n個單元并行組成2n通道ba系統(tǒng)，其中n為正整數(shù)，最大可至64。每2個通道使用一副雙極化全向或者扇區(qū)天線，每2個通道共用1個具有雙射頻通道的ap，每個ap通過rj45接口連接交換機，通過交換機與數(shù)據(jù)中心通信。

ba主要技術(shù)性能及與ap技術(shù)性能的對比如下：

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。