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1、2020年中国天线行业发展概况及市场发展前景分析：5G建设加速_基站天线投资规模扩大图 一、天线信号收发的重要关卡 天线的应用包括基站侧与终端侧，而无论在基站还是在终端，天线都是信号发射与接收的关卡，天线性能的好坏，直接影响通信的质量。 1、终端天线概况 手机终端的通信模块主要分为天线、射频前端模块、射频收发模块、基带信号处理。射频前端介于天线与射频收发之间，可以分为接收通道和发射通道，从线路看信号传输：其接收通道：信号天线天线开关滤波器/双工器LNA射频开关射频收发基带；其发射通道：基带射频收发射频开关PA滤波器/双工器天线开关天线信号。数据来源：公开资料整理 智研咨询发布的2020-202
2、6年中国手机天线行业市场现状调研及未来发展前景报告数据显示：天线用于无线电波的收发，连接射频前端，是接收通道的起点与发射通道的终点。随着信息技术的不断发展，无线网络频段增加、频率升高，驱使手机天线的使用增加，同时，为实现高速、多频率、少损耗的传输，终端天线通过材料、结构、工艺的不断改进实现性能的提升。天线整体经历了从金属片到FPC到LDS的演变，目前LDS在高端机上使用比较广泛。而按功能分类，天线主要包括主天线、GPS定位天线、Wifi天线、NFC天线、FM天线等。天线主要类型天线主要类型类型金属片天线FPC天线LDS天线数据来源：公开资料整理 2、基站天线概况 基站天线与终端天线相似，也是信
3、号的转换器，但基站天线连接基站设备与终端用户。基站天线的功能包括无线电波的发射与接收，信号发射时，基站调制的导行波经天线转换为电磁波信号发送；信号接收时，终端调制后的电磁波信号经天线转换为导行波，传送到主设备。数据来源：公开资料整理 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
4、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。基站天线分类基站天线分类分类方式按工作性质按用途按载体按使用波段按辐射方向按应用频段按频带特性按磁化方向数据来源：公开资料整理 3、5G时代，天线迎双频段市场 当前通信行业最大的投资机会莫过于5G，其核心在于多元化业务场景。5G的三大典型应用场景包括eMBB（移动宽带增强）、uRLLC（超高可靠、超低时延通信）、mMTC（大规模物联网），这意味着5G不仅要解决人与人之间的连接，还要满足人与物、物与物之间的互联。数据来源：公开资料整理 二、终端天线可能发生的变化？ 1、材料变化：天线应用趋向LDS+LCP方向 天线未来将走
5、向LCP+LDS方向。在基材变迁上，天线经历了从金属片PI（聚酰亚胺）LCP（液晶聚合物）的过程，LCP材质具有低介电常数、低介电损耗的特质，适用于高频信号的传输；低吸湿率的特质保证手机的防水性。LCP天线可以实现射频传输、射频传输线与天线集成，以及部分替代FPC、PCB的功能。但LCP成本较高，目前在中高端机中使用较为常见。另外，为改善PI的缺点，MPI（改性PI）目前使用也较为广泛，MPI性能介于PI与LCP间，成本较LCP低廉，未来有望在中低频扩大使用。天线基材材料比较天线基材材料比较-吸湿率介电常数Dk介电损耗Df低频损耗高频损耗成本可弯曲性数据来源：公开资料整理 在手机天线工艺技术变
6、迁上，天线经历了从金属弹片FPCLDS的变化，LDS（Laser-Direct-Structuring）激光直接成型技术是利用激光镭射技术，按数位线路烧除表面抗蚀刻阻剂，再在支架上化镀形成金属，完成将天线直接打印于手机外壳的目的。LDS天线不占用手机内部空间，增加了空间使用率；同时避免了内部元器件的干扰，保证手机信号；此外，天性性能较为稳定，精确度较高。目前除LDS技术外，还有泛友科技提出的LRP技术，它通过三维印刷工艺，将导电银浆高速精准地涂敷到工件表面，形成天线形状，然后通过三维控制激光修整，以形成高精度的电路互联结构。 2、数量变化：5G频段增加，单机天线数量提升 5G网络的部署采用两种
7、频段FR1和FR2，FR1是低频段Sub-6GHz（频率范围450MHz-6GHz）,特征是传输距离远、覆盖面积大；FR2是高频段mmWave（频率范围24.25GHz-52.60GHz）,特征是传输速度快，容量大，但覆盖面积有限。相比于4G，5GNR除了包含部分LTE频段外，同时新增部分频段。为实现高速、海量连接与低时延的体验，5G网络无法使用3G/4G的固定广播波束，5G波束是一组有合适宽度与多方向的窄波束，而创建此种特征的波束意味着5G天线必须支持全频段，全频段则需增加大量天线阵列。到2020年，5G应用支持的频段数量将实现翻番，新增50个以上通信频段，全球2G/3G/4G/5G合计支持
8、的频段将达到91个以上。5G在我国的布局大致分为三个阶段，4.5G阶段（4G向5G过渡的阶段，NSA与SA网络并存）、5G初步阶段（以Sub-6GHz频段为主的5G阶段）、5G深入阶段（mmWave商用，Sub-6GHz与mmWave共存）。当前我国5G仍处在4GLTE到5GNR的过渡阶段，频段的利用以FR1为主。2018年12月6日,工信部公布了运营商5G试验频率，中国移动分配得到N41、N79频段、中国联通为N78频段、中国电信为N78频段，全网通手机则涵盖N41、N78、N79频段，5G频段数量确定性增加。数据来源：公开资料整理数据来源：公开资料整理 5G商用初期，智能手机仍将以支持低频
9、段为主，Sub-6GHz拥有更强的覆盖能力。3GPPTS38.213协议中说明，5G波束需满足5个边带（SSB），其中，对于3GHz以下的频段，SSB波束的上限为4个，对于3-6GHz的频段，上限为8个。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，频段数量增长将直接驱动天线数量大幅增长。数据来源：公开资料整理 综合来看，典型4G手机天线数量为2-4个，包括2个通信天线，1个Wifi天线，1个GPS天线。而5G手机天线数量预计为8-10个，包括2个4G通信天线，4个5G通信天
10、线，2个Wifi天线，1个GPS天线等。 3、布局变化：设计难度提升，AiP封装加快应用 5G手机功能增加，促使手机内部功能模块增多；此外，手机应用增多使得5G手机耗电量大幅提升，为满足日常需求，电池体积扩大；而手机整体体积提升有限，因此内部空间如何实现合理布局是5G手机的一大难题。为配合5G手机设计合理化，内部天线的设计布局难度增加，制备复杂度提升，同时内部模块集成化的趋势愈加明确，助推手机内部天线价值上升。 尤其发展至后期，5G毫米波段使用成熟。毫米波作为高频段，将以大带宽实现数据的高速传输，还可利用极密的空间复用度来增加容量。传统通信利用基站与手机间单天线到单天线进行电磁波传播，5G时代
11、为满足大容量与高速率的需求，引入波束成形技术，在基站侧采用阵列天线，自动调节各天线发射信号的相位，使手机侧可以收到叠加的电磁波增强信号强度。 毫米波手机天线有多种应用模式：一个手机对两个基站、一个基站对一个手机、一个基站对几个手机模式等不同应用场景，影响终端手机天线布局。高频毫米波的传输损耗大，因此毫米波手机可能会呈现以下布局特征：一是协同化设计，天线与芯片位置靠近，将天线与射频前端集成化，即采用基于SiP封装的AiP（Antenna-in-Package），减少高频短波下的信号损耗；二是采用两组线性相控阵，可以同时寻找新信号与识别旧信号。 这将使得手机内部设计布局难度提升，AiP封装加快应用
12、，射频前端芯片价值提升。高端LTE智能手机中射频芯片价值为15.30美元，5G制式下智能手机内射频前端芯片价值将继续上升，5G低频段单机手机射频芯片价值预计达32美元，毫米波单机手机射频芯片价值预计达38.50美元。数据来源：公开资料整理 4、终端天线市场2022年达到30亿美元 5G手机渗透率的提升,以及5G频段增加带来的天线数量的增加,以及频率升高,空间减小带来的天线工艺的升级,天线行业有望迎来高增长。2021年全球天线市场规模在225亿美元，智能型天线市场规模在76亿美元；终端天线市场空间将由2018年的22.3亿美元增加到2022年的30.8亿美元，复合增速达到8.4%。随着2021年
13、后毫米波手机放量，预计截至2025年，手机市场中将存在34%连接5GSub-6GHz网络,20%连接5G毫米波网络（数量预计为5.64亿部）。长远来看，手机端天线行业市场空间广阔。数据来源：公开资料整理数据来源：公开资料整理 我国企业在天线市场的市场份额占比相比射频器件境况较好，信维通信、硕贝德、立讯精密均占据一定比例的市场份额，但在高端技术天线生产上仍以美系厂商Amphenol安费诺和日系厂商Murata村田领先。安费诺的LCP天线模组以进入苹果手机产业链，2018年占据供应商份额65%左右；村田的LCP天线曾供应iPhoneX，在毫米波天线模组方面已经实现商业化。 三、新基建发力，基站天线
14、享增量空间 1、5G基站实现架构重组，运营商资本开支回暖 5G定义了三类典型业务场景，为了满足5G网络大带宽和低时延的要求，无线接入网（RadioAccessNetwork，RAN）的体系架构需要进行改进。4GLTE网络中BBU+RRU两级架构将过渡至5G网络的CU+DU+AAU架构。4G基站中天线单独存在，而5G基站中天线与原BBU中部分物理层处理功能以及原RRU合并成为AAU。4G基站=BBU（负责信号调制）+RRU（负责射频处理）+天线5G基站=BBU+AAU=CU（非实时）+DU（实时）+AAU（包括天线）其中，原BBU的非实时部分被分割出来成为CU，用于处理非实时协议与服务；原BBU
15、中剩余部分功能被定义为DU，负责处理物理层协议与实时服务；原BBU中的部分物理层功能与原RRU合并成为AAU。因此，5G相应的承载网也分为三个部分，AAU和DU间构成前传环节，CU以上为回传环节，另外新增加了CU和DU间的中传环节。数据来源：公开资料整理数据来源：公开资料整理 2020年5G建设加速，“新基建”的提出将5G基础建设推向高峰。2020年全球5G基础设施收入将从2019年的22亿美元增长89%，到2021年达到68亿美元。目前国内缓和，5G基建将加快建设，3月24日，工信部发布关于推动5G加快发展的通知，明确要求“进一步优化设备采购、查勘设计、工程建设等工作流程，抢抓工期，最大程度
16、消除新冠肺炎影响”。三大运营商资本开支结束5年下跌趋势，2019年资本支出回暖，行业景气回升。三大运营商2019年资本开支合计2999亿元，同比去年增长5%，其中，中国移动、中国联通、中国电信2019年分别投入资本开支1659亿元、564亿元、776亿元。数据来源：公开资料整理 运营商5G资本开支翻倍增加，占2020年全部资本开支比例超50%。目前三大运营商均已发布2019年度业绩报告，三大运营商2020年资本开支计划合计达3348亿元，同比去年增长12%，其中5G资本开支计划达1803亿元，占总资本开支计划的54%，同比去年增长3.38倍。三大运营商2020年资本支出计划三大运营商2020年
17、资本支出计划公司资本开支中国移动中国联通中国电信合计数据来源：公开资料整理 2、基站数量与单体价值提升，天线投资规模扩大 5G时代天线投资规模相比4G时期将会有大幅提升。在5G基站天线特征方面，5G天线通道数量会比4G有所提升，4G时期多以4通道为主，而5G时期将扩至64通道。5G宏基站中AAU设备适用于中频频段与毫米波频段，在Sub-6G频段，AAU设备包括64T64R、32T32R、16T16R三种类型，64T64RAAU设备有64收发通道，多部署在密集城区等5G数据热点区域，其余区域则使用32收发通道或16收发通道。在毫米波频段，由于电磁信号传播特点AAU设备的通道数相对较少，一般低于8通道，需采用大规模天线陈列与波束赋形技术，提高信号覆盖能力。 5G宏基站数量大约是4G宏基站数量的1.2-1.5倍。所以相较于4G时代百万级别的基站（宏基站）数量规模，5G基站（宏基站+微基站）规模突破千万级别。数据来源：公开资料整理 此外，5G基站天线需要满足高频高速大流量传输等特点，工艺难度与天线材质提升，天线单体价值提升，4G基站天线成本约800-1000元/副，5G基站天线成本预计为3000-4000元/副。5G基站数量与5G基站天线单体价值的提升，将助推5G基站天线投资规模同向增长。数据来源：公开资料整理