5G時(shí)代基站濾波器市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)分析

濾波器是移動(dòng)通信中進(jìn)行信號(hào)傳輸頻率選擇的關(guān)鍵器件，主要通過(guò)電容、電感、電阻等元器件的組合移除信號(hào)中不需要的頻率分量，同時(shí)保留需要的頻率分量，從而保障信號(hào)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(lái)看，當(dāng)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(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，濾波器的市場(chǎng)空間將從2016年的52.08億美金快速成長(zhǎng)至在2022年的163.11億美金，復(fù)合增速達(dá)到21%。

廣義的基站又稱基站子系統(tǒng)（BSS），是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)四大組成部分之一，與移動(dòng)臺(tái)（MS）、交換子系統(tǒng)（NSS）和操作維護(hù)子系統(tǒng)（OMS）共同實(shí)現(xiàn)移動(dòng)信息的傳遞。其中，基站子系統(tǒng)主要包括兩類設(shè)備：基站收發(fā)臺(tái)(BTS)和基站控制器(BSC)，兩者相互協(xié)作傳遞信號(hào)和用戶信息，保障固定網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)臺(tái)之間的通信連接。狹義的基站則特指公用移動(dòng)通信基站，一般來(lái)說(shuō)包含基帶處理單元、射頻處理單元、天饋系統(tǒng)三大部分，是通過(guò)移動(dòng)通信交換中心，與移動(dòng)電話終端之間進(jìn)行信息傳遞的無(wú)線電收發(fā)信電臺(tái)。

在移動(dòng)通信基站和天饋系統(tǒng)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(chǎn)品。濾波器位于天線側(cè)，針對(duì)5G的基站天線建設(shè)安排，在新型的MassiveMIMO類天線中，可以基本確定每個(gè)天線通道將對(duì)應(yīng)一個(gè)濾波器。而雙工器位于基站側(cè)，本質(zhì)上由一個(gè)發(fā)射濾波器和一個(gè)接收濾波器組成。

在移動(dòng)通信基站中，濾波器作為射頻器件重要組成部分，承擔(dān)了幫助基站選頻的重任。一般來(lái)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(hào)來(lái)進(jìn)行收發(fā)的能力。而濾波器的主要功能負(fù)責(zé)對(duì)發(fā)送和接收信號(hào)進(jìn)行濾波，可以剔除不需要頻段的信號(hào)，從而保證發(fā)送和接受信號(hào)的準(zhǔn)確度。

圖1：濾波器在通信基站系統(tǒng)中承擔(dān)選頻功能。（數(shù)據(jù)來(lái)源：公開資料整理）

圖2：基站濾波器在雙工器中的應(yīng)用。（數(shù)據(jù)來(lái)源：公開資料整理）

在無(wú)線通信從4G時(shí)代飛速向4.5G乃至5G演進(jìn)的大背景下，濾波器市場(chǎng)需求不斷增加，品質(zhì)要求不斷提升，蘊(yùn)含著巨大的發(fā)展?jié)撃?。在巨大的機(jī)遇與變革的挑戰(zhàn)面前，基站濾波器廠商市場(chǎng)格局也處于不斷的變革與發(fā)展過(guò)程中，國(guó)內(nèi)廠商積極布局，并在一系列技術(shù)領(lǐng)域取得突破，未來(lái)力圖實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代。

基站濾波器作為射頻器件的一部分，應(yīng)用于移動(dòng)通信基站建設(shè)與使用，位處行業(yè)中游。產(chǎn)業(yè)鏈上游連接的是鋁、銀、銅等材料行業(yè)和與機(jī)械、電子相關(guān)的零部件行業(yè)，上游這些行業(yè)的特點(diǎn)是受原材料價(jià)格影響較大，市場(chǎng)格局分散，對(duì)產(chǎn)品的議價(jià)能力較低。處于基站濾波器下游行業(yè)則涉及通信運(yùn)營(yíng)和設(shè)備供應(yīng)，在我國(guó)，通信運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備供應(yīng)商主要由國(guó)營(yíng)和大型龍頭等企業(yè)主導(dǎo)，形成寡頭壟斷的市場(chǎng)格局，廠商議價(jià)能力較高，對(duì)基站濾波器行業(yè)起決定作用。

圖3：四大通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備巨頭壟斷濾波器下游市場(chǎng)。

國(guó)外基站側(cè)濾波器主要生產(chǎn)商為康普安德魯（美國(guó)），國(guó)內(nèi)具備一定研發(fā)實(shí)力、產(chǎn)能規(guī)模較大的企業(yè)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(shí)代的到來(lái)，新一輪基站建設(shè)潮將不可避免，濾波器也將迎來(lái)新一波需求高峰，在這樣的背景下，國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)濾波器廠商將有望利用自身優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)快速擴(kuò)張與發(fā)展，享受5G時(shí)代的紅利。

通過(guò)運(yùn)營(yíng)商爆發(fā)式投資為濾波器行業(yè)短時(shí)間帶來(lái)大量機(jī)遇并不現(xiàn)實(shí)。另一方面，在基站由腔體濾波器向介質(zhì)濾波器的轉(zhuǎn)型過(guò)程中，仍有技術(shù)創(chuàng)新，工藝精細(xì)等諸多問(wèn)題有待解決，加之近些年公司盈利能力下降，發(fā)展放緩，企業(yè)難以在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模高質(zhì)量濾波器產(chǎn)出?？傊?，5G時(shí)代中雖然出現(xiàn)濾波器行業(yè)爆發(fā)式增長(zhǎng)的可能性比較小，但在技術(shù)發(fā)展中巨大的濾波器需求量以及三大運(yùn)營(yíng)商在5G領(lǐng)域的持續(xù)投入仍會(huì)給濾波器行業(yè)帶來(lái)巨大并可持續(xù)的市場(chǎng)空間。

圖4：2018-2025年5G宏基站投資預(yù)測(cè)。

圖5：2018-2025年5G小基站投資額及預(yù)測(cè)。

預(yù)計(jì)2020年MIMO64×8將成為標(biāo)準(zhǔn)配置，即基站端采用64根天線，移動(dòng)終端采用8根天線的配置模式，甚至未來(lái)5GMIMO使用天線數(shù)將達(dá)到128甚至256個(gè)。目前市場(chǎng)多數(shù)手機(jī)僅僅支持MIMO2×2技術(shù)，若采用MIMO64×8技術(shù)，基站天線的配置數(shù)量需要增長(zhǎng)31倍，手機(jī)天線數(shù)量需要增長(zhǎng)3倍。

圖6：5G時(shí)代基站天線需求量。（數(shù)據(jù)來(lái)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(wèn)題，傳統(tǒng)宏基站信號(hào)又存在弱覆蓋或者盲點(diǎn)區(qū)域，無(wú)信號(hào)或質(zhì)量差，同時(shí)，由于5G時(shí)代的終端設(shè)備數(shù)量或?qū)⒊时ㄔ鲩L(zhǎng)，單位面積內(nèi)的入網(wǎng)設(shè)備可能會(huì)增至千倍，宏基站將不能滿足正常需求。因此，未來(lái)5G通信料將是以宏基站為主，大量小基站為輔的雙基站時(shí)代。運(yùn)營(yíng)商可以在每個(gè)城市中部署數(shù)千個(gè)小基站以形成密集網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)基站可以從其他基站接受信號(hào)并向任何位置的用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，從而彌補(bǔ)宏基站存在覆蓋盲點(diǎn)的劣勢(shì)。

與腔體濾波器相比，介質(zhì)濾波器具有損耗小、體積小、Q值高等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，隨著科研技術(shù)的不斷攻關(guān)，介質(zhì)濾波器存在的問(wèn)題正在被逐漸解決，實(shí)用性不斷增強(qiáng)。有望緊跟時(shí)代洪流，利用自身優(yōu)勢(shì)更好地滿足5G時(shí)代下的基站需求，逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)腔體濾波器的超越，從而成為行業(yè)主流。

5G時(shí)代下基站介質(zhì)濾波器的優(yōu)勢(shì)：隨著5G時(shí)代的來(lái)臨，MIMO技術(shù)所使用的天線數(shù)量將迎來(lái)成倍增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)將需要64個(gè)乃至128個(gè)天線。由于每個(gè)天線都需要配備相應(yīng)的雙工器，并由相應(yīng)的濾波器進(jìn)行信號(hào)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(duì)濾波器的器件尺寸與發(fā)熱性能有更高的要求。腔體濾波器由于其體積大，發(fā)熱多，難以在高密集型天線中廣泛使用，面臨較大的發(fā)展壓力。

5G時(shí)代所使用的電磁波頻率將繼續(xù)提升，這意味更加高效的毫米波將逐步開始使用。為了實(shí)現(xiàn)毫米波的信號(hào)覆蓋與高密度連接，基站天線尺寸也將降至毫米級(jí)，逐步實(shí)現(xiàn)微型基站。而在此發(fā)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(jí)，保持其與電磁波波長(zhǎng)在同一級(jí)別。因此，介質(zhì)濾波器將發(fā)揮其體積小的優(yōu)勢(shì)，在未來(lái)廣闊的5G市場(chǎng)中占得先機(jī)。