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滤波器现状发展及5G推动基站滤波器市场空间分析[图]

2019年05月17日 13:49:59字号:T|T

    滤波器是移动通信中进行信号传输频率选择的关键器件,主要通过电容、电感、电阻等元器件的组合移除信号中不需要的频率分量,同时保留需要的频率分量,从而保障信号能在特定的频带上传输,消除频带间相互干扰。从用途的角度来看,当前滤波器的两大主要用途为基站用滤波器与终端用滤波器。据调查数据预测,滤波器的市场空间将从2016年的52.08亿美金快速成长至在2022年的163.11亿美金,复合增速达到21%。

    广义的基站又称基站子系统(BSS),是移动通信网络系统四大组成部分之一,与移动台(MS)、交换子系统(NSS)和操作维护子系统(OMS)共同实现移动信息的传递。其中,基站子系统主要包括两类设备:基站收发台(BTS)和基站控制器(BSC),两者相互协作传递信号和用户信息,保障固定网络与移动台之间的通信连接。狭义的基站则特指公用移动通信基站,一般来说包含基带处理单元、射频处理单元、天馈系统三大部分,是通过移动通信交换中心,与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。

    在移动通信基站和天馈系统中,射频器件是核心部件之一。射频器件主要包括各种类型的滤波器、双工器、合路器、塔放、馈电单元、功分器、耦合器、天线控制单元等产品。滤波器位于天线侧,针对5G的基站天线建设安排,在新型的MassiveMIMO类天线中,可以基本确定每个天线通道将对应一个滤波器。而双工器位于基站侧,本质上由一个发射滤波器和一个接收滤波器组成。

    在移动通信基站中,滤波器作为射频器件重要组成部分,承担了帮助基站选频的重任。一般来讲,不同基站有属于自己的明确的工作频段,因此基站必须有选择各种频率信号来进行收发的能力。而滤波器的主要功能负责对发送和接收信号进行滤波,可以剔除不需要频段的信号,从而保证发送和接受信号的准确度。

滤波器在通信基站系统中承担选频功能

数据来源:公开资料整理

基站滤波器在双工器中的应用

数据来源:公开资料整理

    在无线通信从4G时代飞速向4.5G乃至5G演进的大背景下,滤波器市场需求不断增加,品质要求不断提升,蕴含着巨大的发展潜能。在巨大的机遇与变革的挑战面前,基站滤波器厂商市场格局也处于不断的变革与发展过程中,国内厂商积极布局,并在一系列技术领域取得突破,未来力图实现国产替代。

    基站滤波器作为射频器件的一部分,应用于移动通信基站建设与使用,位处行业中游。产业链上游连接的是铝、银、铜等材料行业和与机械、电子相关的零部件行业,上游这些行业的特点是受原材料价格影响较大,市场格局分散,对产品的议价能力较低。处于基站滤波器下游行业则涉及通信运营和设备供应,在我国,通信运营商和设备供应商主要由国营和大型龙头等企业主导,形成寡头垄断的市场格局,厂商议价能力较高,对基站滤波器行业起决定作用。

四大通信网络设备巨头垄断滤波器下游市场

数据来源:公开资料整理

    国外基站侧滤波器主要生产商为康普安德鲁(美国),国内具备一定研发实力、产能规模较大的企业主要包括东山精密、春兴精工、大富科技、武汉凡谷等。
随着5G时代的到来,新一轮基站建设潮将不可避免,滤波器也将迎来新一波需求高峰,在这样的背景下,国内优质滤波器厂商将有望利用自身优势实现快速扩张与发展,享受5G时代的红利。

    通过运营商爆发式投资为滤波器行业短时间带来大量机遇并不现实。另一方面,在基站由腔体滤波器向介质滤波器的转型过程中,仍有技术创新,工艺精细等诸多问题有待解决,加之近些年公司盈利能力下降,发展放缓,企业难以在短期内实现大规模高质量滤波器产出。总之,5G时代中虽然出现滤波器行业爆发式增长的可能性比较小,但在技术发展中巨大的滤波器需求量以及三大运营商在5G领域的持续投入仍会给滤波器行业带来巨大并可持续的市场空间。

2018-2025年5G宏基站投资预测

数据来源:公开资料整理

2018-2025年5G小基站投资额及预测

数据来源:公开资料整理

    预计2020年MIMO64×8将成为标准配置,即基站端采用64根天线,移动终端采用8根天线的配置模式,甚至未来5GMIMO使用天线数将达到128甚至256个。目前市场多数手机仅仅支持MIMO2×2技术,若采用MIMO64×8技术,基站天线的配置数量需要增长31倍,手机天线数量需要增长3倍。

5G时代基站天线需求量

数据来源:公开资料整理

    此外尤其在毫米波频段面临穿透力差、衰减大等问题,传统宏基站信号又存在弱覆盖或者盲点区域,无信号或质量差,同时,由于5G时代的终端设备数量或将呈爆炸增长,单位面积内的入网设备可能会增至千倍,宏基站将不能满足正常需求。因此,未来5G通信料将是以宏基站为主,大量小基站为辅的双基站时代。运营商可以在每个城市中部署数千个小基站以形成密集网络,每个基站可以从其他基站接受信号并向任何位置的用户发送数据,从而弥补宏基站存在覆盖盲点的劣势。

    与腔体滤波器相比,介质滤波器具有损耗小、体积小、Q值高等优点。同时,随着科研技术的不断攻关,介质滤波器存在的问题正在被逐渐解决,实用性不断增强。有望紧跟时代洪流,利用自身优势更好地满足5G时代下的基站需求,逐步实现对腔体滤波器的超越,从而成为行业主流。

    5G时代下基站介质滤波器的优势:随着5G时代的来临,MIMO技术所使用的天线数量将迎来成倍增长,预计将需要64个乃至128个天线。由于每个天线都需要配备相应的双工器,并由相应的滤波器进行信号频率的选择与处理,滤波器的需求量将大量增加,因此这就对滤波器的器件尺寸与发热性能有更高的要求。腔体滤波器由于其体积大,发热多,难以在高密集型天线中广泛使用,面临较大的发展压力。

    5G时代所使用的电磁波频率将继续提升,这意味更加高效的毫米波将逐步开始使用。为了实现毫米波的信号覆盖与高密度连接,基站天线尺寸也将降至毫米级,逐步实现微型基站。而在此发展背景下,基站所使用的滤波器也将逐步缩小尺寸至毫米级,保持其与电磁波波长在同一级别。因此,介质滤波器将发挥其体积小的优势,在未来广阔的5G市场中占得先机。

2014-2020年全球基站滤波器市场规模及预测

数据来源:公开资料整理

    相关报告:智研咨询发布的《2019-2025年中国滤波器行业市场供需预测及投资战略研究报告

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