史雪飛

摘 要： 通信過(guò)程中，無(wú)線信號(hào)的發(fā)射和接收都需要通過(guò)天線，如果給發(fā)信機(jī)和收信機(jī)各配給一個(gè)天線，那么不但增加了成本和體積，且天線傳遞信號(hào)之間還會(huì)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(lèi)型，接著從專(zhuān)利申請(qǐng)的角度對(duì)國(guó)內(nèi)外雙工器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行梳理，并對(duì)其中重要的專(zhuān)利申請(qǐng)人以及相應(yīng)的申請(qǐng)量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。

關(guān)鍵詞： 雙工器；濾波器；申請(qǐng)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(lái)的相互影響的問(wèn)題而設(shè)計(jì)的一種微波器件，通常還被稱(chēng)為天線共用器等。它通常具有兩種類(lèi)型：時(shí)分雙工（TDD）和頻分雙工（FDD ）。時(shí)分雙工是指：發(fā)送和接收使用同一個(gè)頻率范圍，但是通過(guò)時(shí)分復(fù)用的方式來(lái)區(qū)分開(kāi)收發(fā)信號(hào)，如此，雖然使用同一個(gè)天線，然而由于收發(fā)處于不同的時(shí)間片段，因而降低了相互間的影響，這種主要用于時(shí)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(hào)使用同一副天線（可以同時(shí)）進(jìn)行發(fā)射和接收，也稱(chēng)為全雙工，由于其具有較高的實(shí)時(shí)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(gè)三端口網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示[1]，由兩個(gè)濾波器以及相應(yīng)的端口組合而成，它通過(guò)濾波器完成發(fā)送以及接收信道的分離與合成，兩個(gè)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(kāi)，從而讓相應(yīng)端口的信號(hào)順利通過(guò)。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(duì)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(hào)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(lèi)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(zhuān)利分析

筆者在CNABS和VEN庫(kù)中對(duì)雙工器的國(guó)內(nèi)外專(zhuān)利申請(qǐng)的趨勢(shì)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(zhuān)利申請(qǐng)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(kāi)始，隨著移動(dòng)通信的迅猛發(fā)展，在后續(xù)近十年的時(shí)間里，有關(guān)雙工器的申請(qǐng)量飛速增長(zhǎng)，直到二十世紀(jì)初期才開(kāi)始有所放緩。而從2007年開(kāi)始，隨著智能終端在移動(dòng)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(zhuān)利申請(qǐng)又再次飛速增長(zhǎng)起來(lái)，直到近幾年才逐漸開(kāi)始放緩。然而，國(guó)內(nèi)雙工器技術(shù)發(fā)展從上世紀(jì)90年代才開(kāi)始興起，后來(lái)隨著世界范圍內(nèi)移動(dòng)通信的飛速發(fā)展，雙工器的技術(shù)在國(guó)內(nèi)開(kāi)始發(fā)展起來(lái)，相應(yīng)的專(zhuān)利申請(qǐng)開(kāi)始穩(wěn)步上升，從2003年開(kāi)始，隨著移動(dòng)通信在國(guó)內(nèi)的蓬勃興起，雙工器的技術(shù)在國(guó)內(nèi)才得以迅速發(fā)展起來(lái)，并且發(fā)展勢(shì)頭到近幾年來(lái)依舊不減。

此外，筆者在VEN庫(kù)中對(duì)雙工器相關(guān)技術(shù)的全球重要專(zhuān)利申請(qǐng)人以及對(duì)應(yīng)的申請(qǐng)量進(jìn)行了相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析，如圖3所示，可以看出，日本企業(yè)的申請(qǐng)量高居不下，其申請(qǐng)量自雙工器技術(shù)發(fā)展以來(lái)一直遙遙領(lǐng)先于其他國(guó)家的企業(yè)。在日本，有為數(shù)眾多的企業(yè)長(zhǎng)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(huì)社村田制作所，該公司的專(zhuān)利申請(qǐng)量在全球范圍內(nèi)大幅領(lǐng)先于其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。其他申請(qǐng)量較多的日本企業(yè)還有太陽(yáng)誘電株式會(huì)社、富士通株式會(huì)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(guó)對(duì)雙工器的技術(shù)研究起步較晚，相關(guān)的專(zhuān)利申請(qǐng)量明顯偏少，國(guó)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(guó)內(nèi)從事相關(guān)研究的企業(yè)或機(jī)構(gòu)數(shù)量不少，但是相應(yīng)的專(zhuān)利申請(qǐng)量較少，且主要都是在國(guó)內(nèi)申請(qǐng)，在其他國(guó)家的申請(qǐng)量少之又少。其他國(guó)家中專(zhuān)利申請(qǐng)量較多的申請(qǐng)人還有：韓國(guó)的三星公司、德國(guó)的愛(ài)普科斯、美國(guó)的博通和CTS公司等。

三、總結(jié)

雙工器在現(xiàn)代移動(dòng)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(mǎn)足各種需求的雙工器，然而，我國(guó)在雙工器領(lǐng)域的起步較晚，與日本、美國(guó)等的技術(shù)水平還存在較大的差距。此外，雖然目前國(guó)內(nèi)從事雙工器研究的企業(yè)或機(jī)構(gòu)數(shù)量不少，然而相應(yīng)的專(zhuān)利申請(qǐng)量較少，且主要集中在國(guó)內(nèi)申請(qǐng)，幾乎很少布局國(guó)外，因此，還需要加大研究投入，積極進(jìn)行相應(yīng)的專(zhuān)利申請(qǐng)，并且也需要加強(qiáng)在國(guó)外的專(zhuān)利布局，以提高在國(guó)外的技術(shù)話語(yǔ)權(quán)?！?/p>

參考文獻(xiàn)

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

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