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濾波器現狀發展及5G推動基站濾波器市場空間分析[圖]

2019年05月17日 13:49:59字號:T|T

    濾波器是移動通信中進行信號傳輸頻率選擇的關鍵器件,主要通過電容、電感、電阻等元器件的組合移除信號中不需要的頻率分量,同時保留需要的頻率分量,從而保障信號能在特定的頻帶上傳輸,消除頻帶間相互干擾。從用途的角度來看,當前濾波器的兩大主要用途為基站用濾波器與終端用濾波器。據調查數據預測,濾波器的市場空間將從2016年的52.08億美金快速成長至在2022年的163.11億美金,復合增速達到21%。

    廣義的基站又稱基站子系統(BSS),是移動通信網絡系統四大組成部分之一,與移動臺(MS)、交換子系統(NSS)和操作維護子系統(OMS)共同實現移動信息的傳遞。其中,基站子系統主要包括兩類設備:基站收發臺(BTS)和基站控制器(BSC),兩者相互協作傳遞信號和用戶信息,保障固定網絡與移動臺之間的通信連接。狹義的基站則特指公用移動通信基站,一般來說包含基帶處理單元、射頻處理單元、天饋系統三大部分,是通過移動通信交換中心,與移動電話終端之間進行信息傳遞的無線電收發信電臺。

    在移動通信基站和天饋系統中,射頻器件是核心部件之一。射頻器件主要包括各種類型的濾波器、雙工器、合路器、塔放、饋電單元、功分器、耦合器、天線控制單元等產品。濾波器位于天線側,針對5G的基站天線建設安排,在新型的MassiveMIMO類天線中,可以基本確定每個天線通道將對應一個濾波器。而雙工器位于基站側,本質上由一個發射濾波器和一個接收濾波器組成。

    在移動通信基站中,濾波器作為射頻器件重要組成部分,承擔了幫助基站選頻的重任。一般來講,不同基站有屬于自己的明確的工作頻段,因此基站必須有選擇各種頻率信號來進行收發的能力。而濾波器的主要功能負責對發送和接收信號進行濾波,可以剔除不需要頻段的信號,從而保證發送和接受信號的準確度。

濾波器在通信基站系統中承擔選頻功能

數據來源:公開資料整理

基站濾波器在雙工器中的應用

數據來源:公開資料整理

    在無線通信從4G時代飛速向4.5G乃至5G演進的大背景下,濾波器市場需求不斷增加,品質要求不斷提升,蘊含著巨大的發展潛能。在巨大的機遇與變革的挑戰面前,基站濾波器廠商市場格局也處于不斷的變革與發展過程中,國內廠商積極布局,并在一系列技術領域取得突破,未來力圖實現國產替代。

    基站濾波器作為射頻器件的一部分,應用于移動通信基站建設與使用,位處行業中游。產業鏈上游連接的是鋁、銀、銅等材料行業和與機械、電子相關的零部件行業,上游這些行業的特點是受原材料價格影響較大,市場格局分散,對產品的議價能力較低。處于基站濾波器下游行業則涉及通信運營和設備供應,在我國,通信運營商和設備供應商主要由國營和大型龍頭等企業主導,形成寡頭壟斷的市場格局,廠商議價能力較高,對基站濾波器行業起決定作用。

四大通信網絡設備巨頭壟斷濾波器下游市場

數據來源:公開資料整理

    國外基站側濾波器主要生產商為康普安德魯(美國),國內具備一定研發實力、產能規模較大的企業主要包括東山精密、春興精工、大富科技、武漢凡谷等。
隨著5G時代的到來,新一輪基站建設潮將不可避免,濾波器也將迎來新一波需求高峰,在這樣的背景下,國內優質濾波器廠商將有望利用自身優勢實現快速擴張與發展,享受5G時代的紅利。

    通過運營商爆發式投資為濾波器行業短時間帶來大量機遇并不現實。另一方面,在基站由腔體濾波器向介質濾波器的轉型過程中,仍有技術創新,工藝精細等諸多問題有待解決,加之近些年公司盈利能力下降,發展放緩,企業難以在短期內實現大規模高質量濾波器產出。總之,5G時代中雖然出現濾波器行業爆發式增長的可能性比較小,但在技術發展中巨大的濾波器需求量以及三大運營商在5G領域的持續投入仍會給濾波器行業帶來巨大并可持續的市場空間。

2018-2025年5G宏基站投資預測

數據來源:公開資料整理

2018-2025年5G小基站投資額及預測

數據來源:公開資料整理

    預計2020年MIMO64×8將成為標準配置,即基站端采用64根天線,移動終端采用8根天線的配置模式,甚至未來5GMIMO使用天線數將達到128甚至256個。目前市場多數手機僅僅支持MIMO2×2技術,若采用MIMO64×8技術,基站天線的配置數量需要增長31倍,手機天線數量需要增長3倍。

5G時代基站天線需求量

數據來源:公開資料整理

    此外尤其在毫米波頻段面臨穿透力差、衰減大等問題,傳統宏基站信號又存在弱覆蓋或者盲點區域,無信號或質量差,同時,由于5G時代的終端設備數量或將呈爆炸增長,單位面積內的入網設備可能會增至千倍,宏基站將不能滿足正常需求。因此,未來5G通信料將是以宏基站為主,大量小基站為輔的雙基站時代。運營商可以在每個城市中部署數千個小基站以形成密集網絡,每個基站可以從其他基站接受信號并向任何位置的用戶發送數據,從而彌補宏基站存在覆蓋盲點的劣勢。

    與腔體濾波器相比,介質濾波器具有損耗小、體積小、Q值高等優點。同時,隨著科研技術的不斷攻關,介質濾波器存在的問題正在被逐漸解決,實用性不斷增強。有望緊跟時代洪流,利用自身優勢更好地滿足5G時代下的基站需求,逐步實現對腔體濾波器的超越,從而成為行業主流。

    5G時代下基站介質濾波器的優勢:隨著5G時代的來臨,MIMO技術所使用的天線數量將迎來成倍增長,預計將需要64個乃至128個天線。由于每個天線都需要配備相應的雙工器,并由相應的濾波器進行信號頻率的選擇與處理,濾波器的需求量將大量增加,因此這就對濾波器的器件尺寸與發熱性能有更高的要求。腔體濾波器由于其體積大,發熱多,難以在高密集型天線中廣泛使用,面臨較大的發展壓力。

    5G時代所使用的電磁波頻率將繼續提升,這意味更加高效的毫米波將逐步開始使用。為了實現毫米波的信號覆蓋與高密度連接,基站天線尺寸也將降至毫米級,逐步實現微型基站。而在此發展背景下,基站所使用的濾波器也將逐步縮小尺寸至毫米級,保持其與電磁波波長在同一級別。因此,介質濾波器將發揮其體積小的優勢,在未來廣闊的5G市場中占得先機。

2014-2020年全球基站濾波器市場規模及預測

數據來源:公開資料整理

    相關報告:智研咨詢發布的《2019-2025年中國濾波器行業市場供需預測及投資戰略研究報告

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