雙工器專利技術(shù)綜述

史雪飛

摘 要： 通信過程中，無線信號的發(fā)射和接收都需要通過天線，如果給發(fā)信機和收信機各配給一個天線，那么不但增加了成本和體積，且天線傳遞信號之間還會互相干擾，所以希望收發(fā)共用一副天線，以降低成本和體積，并減少干擾，這就需要進(jìn)行雙工器技術(shù)的研究。本文首先介紹了雙工器的基本工作原理以及當(dāng)前的主要類型，接著從專利申請的角度對國內(nèi)外雙工器技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行梳理，并對其中重要的專利申請人以及相應(yīng)的申請量進(jìn)行了統(tǒng)計分析。

關(guān)鍵詞： 雙工器；濾波器；申請人；村田制作所

一、雙工器概述

雙工器是為解決收發(fā)共用一副天線所帶來的相互影響的問題而設(shè)計的一種微波器件，通常還被稱為天線共用器等。它通常具有兩種類型：時分雙工（TDD）和頻分雙工（FDD ）。時分雙工是指：發(fā)送和接收使用同一個頻率范圍，但是通過時分復(fù)用的方式來區(qū)分開收發(fā)信號，如此，雖然使用同一個天線，然而由于收發(fā)處于不同的時間片段，因而降低了相互間的影響，這種主要用于時分復(fù)用的雷達(dá)系統(tǒng)中。頻分雙工是指：將處于不同頻段的信號使用同一副天線（可以同時）進(jìn)行發(fā)射和接收，也稱為全雙工，由于其具有較高的實時性、可靠性、抗干擾能力且節(jié)省天線空間，因此，頻分雙工器目前的應(yīng)用更為廣泛[1]。

雙工器的基本結(jié)構(gòu)為一個三端口網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示[1]，由兩個濾波器以及相應(yīng)的端口組合而成，它通過濾波器完成發(fā)送以及接收信道的分離與合成，兩個濾波器需要分別調(diào)諧在發(fā)送頻率和接收頻率才能將發(fā)送和接收端口隔離開，從而讓相應(yīng)端口的信號順利通過。雙工器最主要的技術(shù)指標(biāo)為隔離度和插入損耗，分別用于衡量對發(fā)送端和接收端之間的隔離程度和各自通帶內(nèi)的信號所產(chǎn)生的衰減情況，通常隔離度越大越好，插入損耗越小越好[1]。

隨著工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了各種不同類型的雙工器，主要的有波導(dǎo)雙工器、同軸雙工器、介質(zhì)雙工器、聲表面波雙工器、微帶雙工器以及基片集成波導(dǎo)雙工器等 [2]。

二、雙工器的專利分析

筆者在CNABS和VEN庫中對雙工器的國內(nèi)外專利申請的趨勢進(jìn)行了整理，如圖2所示，雙工器的發(fā)展始于從上世紀(jì)40年代末，隨后，有關(guān)雙工器的專利申請一直平穩(wěn)緩慢上升，直到上世紀(jì)90年代中期。從20世紀(jì)90年代中后期開始，隨著移動通信的迅猛發(fā)展，在后續(xù)近十年的時間里，有關(guān)雙工器的申請量飛速增長，直到二十世紀(jì)初期才開始有所放緩。而從2007年開始，隨著智能終端在移動通信領(lǐng)域的流行，雙工器的逐漸小型化使其可以更好地應(yīng)用在智能終端上，與雙工器相關(guān)的專利申請又再次飛速增長起來，直到近幾年才逐漸開始放緩。然而，國內(nèi)雙工器技術(shù)發(fā)展從上世紀(jì)90年代才開始興起，后來隨著世界范圍內(nèi)移動通信的飛速發(fā)展，雙工器的技術(shù)在國內(nèi)開始發(fā)展起來，相應(yīng)的專利申請開始穩(wěn)步上升，從2003年開始，隨著移動通信在國內(nèi)的蓬勃興起，雙工器的技術(shù)在國內(nèi)才得以迅速發(fā)展起來，并且發(fā)展勢頭到近幾年來依舊不減。

此外，筆者在VEN庫中對雙工器相關(guān)技術(shù)的全球重要專利申請人以及對應(yīng)的申請量進(jìn)行了相應(yīng)的統(tǒng)計分析，如圖3所示，可以看出，日本企業(yè)的申請量高居不下，其申請量自雙工器技術(shù)發(fā)展以來一直遙遙領(lǐng)先于其他國家的企業(yè)。在日本，有為數(shù)眾多的企業(yè)長期從事于雙工器技術(shù)的研究，其中最為著名的要屬株式會社村田制作所，該公司的專利申請量在全球范圍內(nèi)大幅領(lǐng)先于其競爭對手。其他申請量較多的日本企業(yè)還有太陽誘電株式會社、富士通株式會社以及松下公司。可以看出，日本在雙工器上的技術(shù)積累十分雄厚。相比較而言，我國對雙工器的技術(shù)研究起步較晚，相關(guān)的專利申請量明顯偏少，國內(nèi)從事相關(guān)研究的主要是華為、中興等企業(yè)以及一些高校和研究所，此外，雖然國內(nèi)從事相關(guān)研究的企業(yè)或機構(gòu)數(shù)量不少，但是相應(yīng)的專利申請量較少，且主要都是在國內(nèi)申請，在其他國家的申請量少之又少。其他國家中專利申請量較多的申請人還有：韓國的三星公司、德國的愛普科斯、美國的博通和CTS公司等。

三、總結(jié)

雙工器在現(xiàn)代移動通信中起著不可忽視的作用，隨著研究的不斷深入，陸續(xù)出現(xiàn)了滿足各種需求的雙工器，然而，我國在雙工器領(lǐng)域的起步較晚，與日本、美國等的技術(shù)水平還存在較大的差距。此外，雖然目前國內(nèi)從事雙工器研究的企業(yè)或機構(gòu)數(shù)量不少，然而相應(yīng)的專利申請量較少，且主要集中在國內(nèi)申請，幾乎很少布局國外，因此，還需要加大研究投入，積極進(jìn)行相應(yīng)的專利申請，并且也需要加強在國外的專利布局，以提高在國外的技術(shù)話語權(quán)。■

參考文獻(xiàn)

[1] 洪江民. 雙工器設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 北京：北京郵電大學(xué)， 2014：1-4.

[2] 李睿. 移動通信微波集成雙工器的分析設(shè)計[D]. 南京：南京理工大學(xué)， 2004：2-4.