双工器专利技术综述

史雪飞

摘 要： 通信过程中，无线信号的发射和接收都需要通过天线，如果给发信机和收信机各配给一个天线，那么不但增加了成本和体积，且天线传递信号之间还会互相干扰，所以希望收发共用一副天线，以降低成本和体积，并减少干扰，这就需要进行双工器技术的研究。本文首先介绍了双工器的基本工作原理以及当前的主要类型，接着从专利申请的角度对国内外双工器技术的发展趋势进行梳理，并对其中重要的专利申请人以及相应的申请量进行了统计分析。

关键词： 雙工器；滤波器；申请人；村田制作所

一、双工器概述

双工器是为解决收发共用一副天线所带来的相互影响的问题而设计的一种微波器件，通常还被称为天线共用器等。它通常具有两种类型：时分双工（TDD）和频分双工（FDD ）。时分双工是指：发送和接收使用同一个频率范围，但是通过时分复用的方式来区分开收发信号，如此，虽然使用同一个天线，然而由于收发处于不同的时间片段，因而降低了相互间的影响，这种主要用于时分复用的雷达系统中。频分双工是指：将处于不同频段的信号使用同一副天线（可以同时）进行发射和接收，也称为全双工，由于其具有较高的实时性、可靠性、抗干扰能力且节省天线空间，因此，频分双工器目前的应用更为广泛[1]。

双工器的基本结构为一个三端口网络，如图1所示[1]，由两个滤波器以及相应的端口组合而成，它通过滤波器完成发送以及接收信道的分离与合成，两个滤波器需要分别调谐在发送频率和接收频率才能将发送和接收端口隔离开，从而让相应端口的信号顺利通过。双工器最主要的技术指标为隔离度和插入损耗，分别用于衡量对发送端和接收端之间的隔离程度和各自通带内的信号所产生的衰减情况，通常隔离度越大越好，插入损耗越小越好[1]。

随着工艺技术的不断发展，逐渐出现了各种不同类型的双工器，主要的有波导双工器、同轴双工器、介质双工器、声表面波双工器、微带双工器以及基片集成波导双工器等 [2]。

二、双工器的专利分析

笔者在CNABS和VEN库中对双工器的国内外专利申请的趋势进行了整理，如图2所示，双工器的发展始于从上世纪40年代末，随后，有关双工器的专利申请一直平稳缓慢上升，直到上世纪90年代中期。从20世纪90年代中后期开始，随着移动通信的迅猛发展，在后续近十年的时间里，有关双工器的申请量飞速增长，直到二十世纪初期才开始有所放缓。而从2007年开始，随着智能终端在移动通信领域的流行，双工器的逐渐小型化使其可以更好地应用在智能终端上，与双工器相关的专利申请又再次飞速增长起来，直到近几年才逐渐开始放缓。然而，国内双工器技术发展从上世纪90年代才开始兴起，后来随着世界范围内移动通信的飞速发展，双工器的技术在国内开始发展起来，相应的专利申请开始稳步上升，从2003年开始，随着移动通信在国内的蓬勃兴起，双工器的技术在国内才得以迅速发展起来，并且发展势头到近几年来依旧不减。

此外，笔者在VEN库中对双工器相关技术的全球重要专利申请人以及对应的申请量进行了相应的统计分析，如图3所示，可以看出，日本企业的申请量高居不下，其申请量自双工器技术发展以来一直遥遥领先于其他国家的企业。在日本，有为数众多的企业长期从事于双工器技术的研究，其中最为著名的要属株式会社村田制作所，该公司的专利申请量在全球范围内大幅领先于其竞争对手。其他申请量较多的日本企业还有太阳诱电株式会社、富士通株式会社以及松下公司。可以看出，日本在双工器上的技术积累十分雄厚。相比较而言，我国对双工器的技术研究起步较晚，相关的专利申请量明显偏少，国内从事相关研究的主要是华为、中兴等企业以及一些高校和研究所，此外，虽然国内从事相关研究的企业或机构数量不少，但是相应的专利申请量较少，且主要都是在国内申请，在其他国家的申请量少之又少。其他国家中专利申请量较多的申请人还有：韩国的三星公司、德国的爱普科斯、美国的博通和CTS公司等。

三、总结

双工器在现代移动通信中起着不可忽视的作用，随着研究的不断深入，陆续出现了满足各种需求的双工器，然而，我国在双工器领域的起步较晚，与日本、美国等的技术水平还存在较大的差距。此外，虽然目前国内从事双工器研究的企业或机构数量不少，然而相应的专利申请量较少，且主要集中在国内申请，几乎很少布局国外，因此，还需要加大研究投入，积极进行相应的专利申请，并且也需要加强在国外的专利布局，以提高在国外的技术话语权。■

参考文献

[1] 洪江民. 双工器设计与实现[D]. 北京：北京邮电大学， 2014：1-4.

[2] 李睿. 移动通信微波集成双工器的分析设计[D]. 南京：南京理工大学， 2004：2-4.