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基站天线：5G商用爆发迎量价齐升

从5G整体时间规划表来看 ， 2019年9月底 ， IMT-2020(5G)推进组如期公布了第三阶段测试结果 。 结果显示 ， 目前NSA(非独立组网)测试已全部完成 ， 同时SA(独立组网)测试也进程过半 ， 下一目标将对系统与终端互联操作进行进一步测试 。 这一结果也打消了业内对中兴事件影响到国内5G进度的担忧 ， 按照目前进展 ， 2020年大规模商用基本没有悬念 。
随着5G的发展 ， 基站天线呈现“量价齐升”的局面 。 5G的峰值速率达20Gbpa ， 较4G提升20倍 ， 容量空间提升100倍 。 为满足场景需求 ， 基站天线将从单频无源 ， 进化为多发多收的MassiveMIMO有源天线 ， 实现量价齐升 ， 需求数量约是4G时代的2倍 ， 成本约是4G天线的3倍 。
其次 ， 由于5G和4G所采用技术标准不同 ， 厂家研发的芯片、算法模块、基带模块等都会和4G有很大的区别 ， 旧设备无法兼容 ， 需大量铺设新的基站设施 。
在移动通信系统升级之际 ， 基础上游的基站天线需求有望倍增 ， 相应市场会快速放大 ， 在4G建设起始的2013-2014年 ， 国内天线市场规模迅速增长 ， 而5G来临之际的2020-2021年 ， 这一增长弹性将进一步放大 。
基站天线：5G商用爆发迎量价齐升
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中国企业在5G时代扮演了重要角色 ， 掌握更多的话语权 ， 这也意味着更具备产品竞争力 。 例如在新型多址技术中 ， 华为提出SCMA码 ， 中兴提出MUSA码；在新的信道编码技术中 ， 由华为主导的Polar码被选作eMBB增强移动带宽场景的控制编码方案 。
我国天线经历了从2001年前的主要靠进口 ， 后进入国产替代 ， 到未来引领天线发展的逐步提升的过程 。 打破专利壁垒后 ， 国产天线占比持续提升 ， 华为天线已经成为全球第一大天线生产商 。
5G较4G时期 ， 天线技术和形态的变化 ， 将带来市场竞争格局的重新洗牌：MassiveMIMO技术使得天线增加到32/64通道(4G约4/8通道） ， 天线与RRU集成为AAU ， 需求量和价值量双重提升 。
5G移动通信系统中 ， 引入大规模天线技术（MassiveMIMO） ， 主要是因为：大规模天线技术提高信噪比 ， 当基站天线数远大于用户天线数量时 ， 用户间干扰将趋于消失 ， 有效提升用户信噪比；大规模天线技术提高系统容量 ， 形成高分辨力的高增益窄细波束 ， 提供灵活空间复用能力 ， 提高系统容量 。
由于MassiveMIMO要实现波束赋型等功能 ， 天线不再只是一个无源设备 ， 而是需要通过有源化给不同的振子不同的波形并赋予不同的功率和相位 ， 因此5G天线从结构上与4G天线相比发生了极大改变 ， 5G天线将新增了PCB板 ， 用PCB板来代替以前移相器和馈电网络的工作 ， 同时由于通道数增加 ， 滤波器和连接器的数量也大幅增加 。
MassiveMIMO以及天线有源化推动基站RRU有源器件、射频和无源天线部分将逐步整合 ， 未来天线厂商将向设备商提供一体化解决方案 。 由于有源部分技术壁垒和价值量相对较高 ， 而且设备商长期处于主导地位 ， 天线厂商基于自身的核心优势与设备商的合作研发有利于占据竞争优势 。
整体来看 ， 5G时代的天线主要组件无论从量来看 ， 还是从技术来看 ， 都与4G时代发生了显著的变化 。 在5G移动通信系统部署的初期 ， 有望迎来量价齐升的过程 。 特别是在数量方面 ， 实现了数量级的跃升 。
基站天线：5G商用爆发迎量价齐升
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4G和5G系统中 ， 天线组件中的天线振子、滤波器和功放主要区别体现在数量和材质方面 。 天线振子：4G时代的数量大约为8-16个 ， 5G时代约64-96个；4G时代的材质主要是金属压制件 ， 5G时代的材质是PCB板 。
滤波器：4G时代的数量大约为1个 ， 5G时代约64-96个；4G时代的材质主要是金属 ， 5G时代的材质是金属或者陶瓷 。 功放：4G时代的数量大约为1个 ， 5G时代约64-96个；4G时代的材质主要是GaAS ， 5G时代的材质是GaN 。
【基站天线：5G商用爆发迎量价齐升】射频器件中滤波器领域具有一定的壁垒 ， 价值占比高 。 滤波器领域壁垒主要涉及到认证和技术两个方面 。 认证方面 ， 滤波器厂商需要通过主设备商长时间的考察、审核；技术方面 ， 滤波器生产商需要掌握多种关键技术 ， 并且随着移动通信技术的升级 ， 相关厂商必须具备跟进快速研发能力 。 目前行业内的玩家可以分为两大类：传统滤波器厂商和天线行业切入玩家 。
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国内天线振子相关布局厂商有飞荣达、东山精密、春兴精等；PCB环节厂商有生益科技、沪电股份、深南电路等；波器等射频器件环节有风华高科、世嘉科技、大富科技、武汉凡谷、春兴精工、东山精密等厂商 。
主设备包括基站设备及其配套传输设备 。 基站设备是将无线信号接入网络的先导 ， 之后再由配套传输设备将信号传输至核心网进行处理 。
设备商主要通过自主设计找代工和直接采购两种模式 ， 与天线供应商的联系更为紧密 ， 市场竞争格局将重新洗牌 。
目前全球天线供应商出货量份额前三的公司为华为34%、凯瑟琳19.6%（已被爱立信收购）、康普13% 。 罗森伯格、ACE、安费诺、RFS、京信通讯等厂商也占据一定的市场份额 。
华为的天线供应商由立讯精密、东山精密等代工；中兴天线供应商有通宇通讯、世嘉科技(波发特)、摩比发展等；爱立信天线供应商有凯瑟琳、京信通信、通宇通讯等；诺基亚供应商有凯瑟琳、康普、立讯精密、京信通信、通宇通讯等 。
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天线的主要工作原理为控制导线的距离改变辐射的强弱 。 天线导线间存在交变电流时 ， 将辐射出电磁波 ， 而辐射能力与导线的形状与长度相关 。
导线形状变化时 ， 当导线间距离较近时 ， 电场被束缚在两导线之间 ， 辐射微弱；两导线张开时 ， 电场散播在周围空间中 ， 辐射增强 。
导线长度变化时 ， 当导线长度远小于辐射电磁波波长时 ， 辐射微弱；当导线长度与辐射的电磁波波长相似时 ， 辐射较强 。 上述能产生显著辐射的直导线称为振子 ， 振子就是一个简单的天线 。 天线按不同的分类方式有多种种类 。
为满足5G下不同场景高低频段需求 ， 5G天线支持全频段波束赋 ， 5G形成形波束的生成至少需要2个天线阵列 。 若手机需支持全频段 ， 至少需要4个天线 ， 采用4T4RMIMO技术 。 而理论上新增一个频段需要配置2个滤波器 ， 频段数量增长将直接驱动天线和滤波器数量大幅增长 。
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图表来源：YoLe
5GIoT和5GSub-6GHz预计将继续维持3G和4G时代结构模组 ， 也就是分为天线、射频前端、收发器和数据机等四个主要的系统级封装(SiP)和模组 ， 而更高频段的5G毫米波 ， 则采用将天线、射频前端和收发器整合成单一系统级封装 。 在天线的整合封装方面 ， 由于频段越高、天线越小 ， 5G时代的天线或将以AiP(AntennainPackage)技术将其与其他零件共同整合到单一封装内 。
随着5G大规模商用的到来 ， 未来天线产业链上具备天馈一体化能力（同时具备天线生产能力和射频器件生产能力）以及深度绑定设备商的企业将具备竞争优势 ， 行业将迎来新一轮快速发展 。


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