摘要：隨著5G投資啟動，我國運(yùn)營商的重點投資在于5G基站的建設(shè)。由于5G基站的覆蓋范圍小，因此需要建設(shè)更多基站。同時5G階段Massive MIMO技術(shù)的應(yīng)用，需要的濾波器數(shù)量大幅增長，因此基站濾波器市場需求放量。

　　濾波器是通信系統(tǒng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)

　　濾波器通過對電源線中特定頻率的頻點以外的頻率進(jìn)行有效濾除來消除基站接發(fā)信號過程中的干擾，從而實現(xiàn)信號在特定頻帶上的傳輸，是基站射頻核心器件。在3G/4G的通信基站中，濾波器作為射頻拉遠(yuǎn)單元(RRU)中的選頻器件，當(dāng)信號經(jīng)基帶處理單元(BBU)處理后，先調(diào)制成中頻信號，再變頻為高頻信號，接著經(jīng)功率放大器(PA)放大后的信號進(jìn)入濾波器實現(xiàn)無信號濾除，最后通過饋線送往發(fā)射天線向空中發(fā)射。

　　圖1 濾波器是基站射頻前端核心元器件

　　(中國通信網(wǎng)，長江證券研究所，五度易鏈行研中心)

　　介質(zhì)濾波器將成為5G主流解決方案

　　基站端需要功率大、穩(wěn)定性高的濾波器，市場上主要有金屬同軸腔體濾波器、陶瓷介質(zhì)波導(dǎo)濾波器兩種，此外還有部分金屬與陶瓷相結(jié)合的金屬腔體+陶瓷介質(zhì)諧振桿濾波器。在3G/4G時代，濾波器以金屬同軸腔體濾波器為主。傳統(tǒng)濾波器依靠不同的金屬腔體能夠等效成電感并聯(lián)電容，從而形成一個個諧振級，實現(xiàn)微波濾波功能。其特點是結(jié)構(gòu)牢固，性能穩(wěn)定可靠，Q值適中，散熱性好。在3G/4G時代，金屬同軸腔體憑借著成熟的工藝成為了市場的主流選擇。

　　目前4G主要采用2-8通道(FDD制式多為2/4通道，TDD制式多為8通道)方案，但5G時代Massive MIMO技術(shù)和有源天線的應(yīng)用，導(dǎo)致天線數(shù)量將大幅增長到64通道甚至128通道，驅(qū)使濾波器向小型化和輕量化方向發(fā)展。如果繼續(xù)采用同軸腔體濾波器，那么基站體積和重量將對安裝調(diào)試與鐵塔負(fù)荷增加難度。而介質(zhì)諧振濾波器由于電磁波諧振發(fā)生在介質(zhì)材料內(nèi)部，沒有金屬腔體，因為體積和重量較小。因此在5G時代，介質(zhì)諧振濾波器替代同軸腔體濾波器的趨勢明顯。目前華為在推進(jìn)純介質(zhì)波導(dǎo)濾波器的應(yīng)用上最為激進(jìn)，其他主設(shè)備商以半介質(zhì)或小型化金屬濾波器為主。

　　介質(zhì)濾波器為介質(zhì)陶瓷粉末成型加工，成本將大大降低。其生產(chǎn)流程包括粉體制造、模具壓制、隧道爐燒結(jié)、機(jī)械打磨和調(diào)試等環(huán)節(jié)。由于原材料為陶瓷粉末且加工環(huán)節(jié)無需眾多數(shù)控機(jī)床，因此在介質(zhì)濾波器的良率上升后，其總體成本將較金屬濾波器大大降低。此外由于其目前在調(diào)試環(huán)節(jié)的自動化程度低，隨著濾波器需求大幅增加，產(chǎn)品調(diào)試將成為產(chǎn)能瓶頸，未來有能力顯著提高調(diào)試環(huán)節(jié)自動化水平的廠商將擁有較大市場優(yōu)勢。

　　圖2 陶瓷介質(zhì)濾波器的生產(chǎn)環(huán)節(jié)

　　(北斗星通公告，信達(dá)證券研發(fā)中心，五度易鏈行研中心)

　　圖3 濾波器技術(shù)對比

　　(信達(dá)證券研發(fā)中心，北斗星通公告，五度易鏈行研中心)

　　5G基站結(jié)構(gòu)變化，基站濾波器增長空間顯著

　　5G投資已于20199年開始，根據(jù)杰富瑞測算，我國三大運(yùn)營商在5G通信方面的投資將達(dá)1800億美元，是4G通信投資(1170億美元)的1.54倍。5G投入中，無線接入網(wǎng)(RAN)是核心，約占總投資的50%-70%。RAN由眾多基站組成，5G通信實現(xiàn)覆蓋需要的基站數(shù)量遠(yuǎn)超4G，預(yù)計2020-2025年我國5G基站建設(shè)數(shù)量約為400萬，按照我國5G基站總量約為全球基站總量的50%進(jìn)行測算，未來全球5G基站的建設(shè)數(shù)量約為800萬。

　　圖4 2019-2025 年 5G 國內(nèi)基站建設(shè)數(shù)量預(yù)計(萬站)

　　(信達(dá)證券研發(fā)中心，五度易鏈行研中心)

　　濾波器是基站射頻核心器件，處于通信產(chǎn)業(yè)鏈的上游，而移動基站屬于通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施，其投資規(guī)模和速度與移動通信每10年更新?lián)Q代的周期相關(guān)，因此濾波器廠家的營收增長曲線與運(yùn)營商資本開支與具有高度相關(guān)性。2019年運(yùn)營商開始試商用5G網(wǎng)絡(luò)，2020 年即將開始規(guī)模布網(wǎng)，帶動濾波器的需求重回增長軌道。

　　5G Massive MIMO以64T 64R的64通道方案為主，一個基站3個扇區(qū)則需要192個濾波器，相較4G基站，5G基站對于濾波器的需求大幅增長，但也要考慮到單個濾波器價格將逐漸下降的情況。綜合來看，整體5G濾波器的市場較4G有較大增長，市場在665億元左右。具體是按照5G國內(nèi)建站400萬站，全球建站800萬站來計算，總需求數(shù)量將達(dá)15億只介質(zhì)濾波器;單只價格在初期為80元，到建設(shè)后期由于越來越多的廠商加入競爭，且良品率提高，價格將降到20元;金屬濾波器初期價格為120元，由于原料成本較高，降價空間不大，到后期價格降為80元;金屬濾波器占比在初期為50%，后期降到20%來進(jìn)行測算

　　表1 5G介質(zhì)濾波器的全球市場空間預(yù)測

　　(信達(dá)證券研發(fā)中心，五度易鏈行研中心)

　　此外，4G濾波器市場也未完全消失，金屬小型化濾波器仍有一定市場空間。在5G預(yù)研階段，金屬小型化濾波器也是解決方案之一，主要原因是2.6G及以下頻段的介質(zhì)濾波器的產(chǎn)能和工藝目前尚未完全成熟，且金屬小型化濾波器在體積上也能符合要求。目前華為的需求方案偏向介質(zhì)濾波器，而其他設(shè)備商在前期以金屬小型化解決方案為主。因此在5G建設(shè)初期金屬小型化濾波器仍占據(jù)較大的市場空間，預(yù)計初期占比為50%。而5G目前建設(shè)中后期介質(zhì)濾波器成熟后將成為主流方案，同時金屬濾波器仍將在2.6GHz以下的低頻段，以及一些電磁兼容性能要求更嚴(yán)格，需要更強(qiáng)的帶外抑制的場合使用，預(yù)計未來市場占比將為20%。

　　結(jié)語

　　濾波器作為是通信系統(tǒng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，隨著5G基站的建設(shè)中起到重要作用。介質(zhì)濾波器將成為5G主流解決方案，以滿足基站建設(shè)需要。隨著5G基站結(jié)構(gòu)變化，基站濾波器市場情景向好。