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当前位置:首页 > 电子/通信 > 3G/4G/5G技术 > 5G基站天线与射频投资节奏全景解构20190212申万宏源37页
5G基站天线与射频投资节奏全景解构5G行业深度报告之四证券分析师:刘洋0230513050006研究支持:朱型檑0230118040005联系人:唐宗其A02301170700112019.2.12高频、多通道等特性带来天线射频规模增长核心要点•我们认为5G时代前端天线射频规模相对于4G有着显著的增长1)更多的基站数量:我们预测宏站为4G的1.2倍,约320万站;小站规模相较于目前4G现有的120万站规模有着较大的提升,预计约640万站。2)更多的通道数:从4G的两通道或者四通道提升到5G时代以64通道为主。通道数量的增加会带来前端射频器件数量的的增加。3)单体价值量提升:部分产品为满足5G时代高频、大流量传输等特性,工艺难度或者材质有所提升,带来了单体价值量的增长,例如PCB、天线罩、振子等。•各产业链环节要点及重点关注公司天线设计集成:一体化后设计难度提升集中度有望提升,下游客户由运营商变为设备商。滤波器:陶瓷介质滤波器是趋势,目前和小型金属滤波器并存。振子:塑料阵子有望大放异彩。PCB:高频、高速、多层化PCB占比提升,工艺技术及覆铜板材是关键。功率放大器:GaN占比有望增长,国产化率较低有提升空间。重点关注:通宇通讯、世嘉科技、京信通信、摩比发展、鸿博股份、飞荣达、武汉凡谷、大富科技。•备注:前端射频各产业链环节的预测均基于宏站建设带来的需求,小站相对于宏站的大规模建设可能会延后两年,且数量有望是宏站的数倍,将会增厚2021~2025年各产业链环节厂商的业绩,我们在之后的系列报告中会详细测算。主要内容1.5G天馈一体化变革高频多通道带来集成化、小型化趋势2.产业链推进时间预判天线射频环节最先受益,2020年弹性最大3.各环节投资规模及竞争格局剖析4.相关标的重点关注技术变革中有先发优势的厂商3典型基站图解以典型的塔站为例,分为两部分:铁塔和机房•铁塔实现把天线架设在高达几十米到上百米的高度。•机房实现BBU、IPRAN、电源、空调等设备的室内运行环境。图1:铁塔及机房图示资料来源:C114,申万宏源研究典型基站图解塔上设备包括•无线设备(4G):天线、RRU(射频处理单元:包含功率放大器、滤波器等射频元器件)。•配套设备:馈线和电源线。图2:4G天线及RRU图示资料来源:C114,申万宏源研究一体化集成变革天线与射频模块一体化集成•5G为了满足大带宽的应用场景,其通道数较4G有大幅增加,同时基站的滤波器、功率放大器等射频器件将和天线进行一体化集成,通过集成方式,站点部署大大简化,馈线复杂度降低,数据损耗减少,基站整体网络性能提升。图3:5G一体化集成基站外观变化资料来源:C114,申万宏源研究图4:5G一体化集成内部结构变化资料来源:C114,申万宏源研究:5G天线与RRU集成在一块主设备:BBU、IPRAN、配套设备等2-10KM以光缆传输为主5G变化:天线和RRU一体化集成AAU采用C-RAN的部署方式•AAU拉远的距离可能在2-10KM,光缆传输为主抱杆光模块图5:5G基站结构示意图资料来源:中国产业信息网,申万宏源研究天线射频信号处理过程典型的射频信号收发过程•发射信号时,声音、图像、文字等信号源经过输入变换器,生成基带信号,之后通过调制器得到中频信号,再经变频器生成射频信号,经过PA放大后,由合路器合路后,送入双工器中的发射滤波器滤波,此时天线开关处于发射通路上,信号经天线转换成电磁波在空中传播。•接收信号时,天线将接收到的电磁波信号转换成电信号,之后经过滤波、LNA放大后,经变频器得到中频信号,通过解调生成基带信号。图6:天线射频原理图资料来源:中国产业信息网,申万宏源研究主要内容1.5G天馈一体化变革高频多通道带来集成化、小型化趋势2.产业链推进时间预判天线射频环节最先受益,2020年弹性最大3.各环节投资规模及竞争格局剖析4.相关标的重点关注技术变革中有先发优势的厂商9高频、大带宽特性要求更多基站数图7:5G宏站与小站预估数量(万站)5G的无线接入将实现中低高频段的全频谱接入,中低频段将提供连续性覆盖,毫米波高频段将作为热点区域或容量提升的覆盖。•中低频段的宏站可实现与4G宏站相当的覆盖范围,预计最终4G基站380万(预计宏站265万+小站115万),5G宏站数量为4G宏站1.2倍,达到320万个。•毫米波高频段的小站数量保守估计将是宏站的2倍多,我们预计5G小站将达到640万个。资料来源:公司公告,申万宏源研究资料来源:公司公告,申万宏源研究2020E2021E2022E2023E2024E2025E图8:3G/4G/5G总投资规模(亿元)天线射频为最先受益环节5G各产业链业绩释放时序基站天线射频有望提前放量,在2019年业绩初显。正常情况下,我们预计2019年国内建设10万个基站以内。预计2019年下半年发放5G牌照,下半年开启较大规模的运营商预商用集采。图9:各产业链环节受益顺序资料来源:公司公告,申万宏源研究产业链环节主要上市公司前端天线射频产业链环节分解•天线集成设计:完成天线无源部分的整体解决方案•射频连接:射频电缆、连接器等•PCB:覆铜板材料、PCB•滤波器:介质滤波器及小型金属滤波器•射频器件:包括数模转换器、PA等有源射频器件天线集成设计滤波器PCB射频连接射频器件通宇通讯京信通信摩比发展鸿博股份世嘉科技飞荣达俊知集团金信诺沪电股份深南电路生益科技方正科技武汉凡谷大富科技通宇通讯世嘉科技摩比发展NXPInfineonTIADI图10:产业链公司资料来源:公司公告,申万宏源研究主要内容1.5G天馈一体化变革高频多通道带来集成化、小型化趋势2.产业链推进时间预判天线射频环节最先受益,2020年弹性最大3.各环节投资规模及竞争格局剖析4.相关标的重点关注技术变革中有先发优势的厂商13天线架构图主要由以下部分组成:•辐射单元(振子)•反射板(底板)•功率分配网络(馈电网络)•封装防护(天线罩)天线是用来接收和辐射无线电波的装置馈电网络反射板振子天线罩图11:天线结构图资料来源:通信产业网,申万宏源研究:5G天线拆解示意图(无源部分)图12:5G天线天线罩振子PCB连接器5G相对于4G天线无源部分的变化•5G未来主要使用2.6GHZ、3.5GHZ等相对于4G更高的频段。频率更高,与之对应的波长越短,单个振子和滤波器可以做的更小。•5G的EMBB场景需要更大的带宽支撑。采用大规模天线技术会需要更多的通道数,零部件更多,集成化程度更高;例如振子、功放、滤波器等都会集成在PCB上相互连接。资料来源:通信产业网,申万宏源研究资料来源:通信产业网,申万宏源研究带来天线厂商竞争格局变化5G天线技术及形态的变革带来了产业链竞争格局的变化•4G时代天线厂商的竞争格局相对比较分散,建设后期竞争十分激烈,厂商利润率下降迅速。•5G时代由于采用大规模天线技术,通道数更多,集成化程度更高,带来了更高的技术难度;具有技术优势的厂商有望脱颖而出,行业集中度相比4G有望更高。•4G时代天线直接由运营商统一集采再交由设备商进行安装。5G时代由于天线有源化趋势,会要求设备商进行一体化测试,因此天线厂商需要提前和设备商进行有源天线的一体化研发测试,之后再由设备厂商进行集采。天线厂商下游由运营商变为设备厂商。-10-5051015202530201220132014201520162017通宇通讯摩比发展京信通信图14:4G后期天线厂商净利润率呈下降趋势(%)资料来源:通信产业网,申万宏源研究:全球宏基站天线(无源部分)5G投资规模(单位:亿元)全球5G宏站天线规模有望超过1000亿元建设初期5G天线(振子+PCB+天线罩+结构件+接口等)整体价格约6500元(参考4G价格,相同产品国外价格普遍要高于国内),未来随着5G规模起量,国内外价格有望持续下降。宏站天线规模=宏基站数量*3*价格(分国内外)。19年假设全球30万站,预计规模在67.5亿元左右。2019E2020E2021E2022E2023E2024E2025E国内基站数(宏站+小站)(万站)10100180210190160110国内宏站(万站)107010070402010全球宏基站数(中国除外)207010070402010国内宏站天线单价(元/副)(振子+PCB+天线罩+结构件+接口)6500550050004700440041003700国际天线单价(元/副)(振子+PCB+天线罩+结构件+接口)8000700065006500600055005000宏站天线市场规模(亿元)67.50262.50345.00235.20124.8057.6026.10表1:全球宏基站天线5G投资测算资料来源:公司公告,工信部,申万宏源研究资料来源:公司公告,工信部,申万宏源研究振子结构及辐射原理振子是天线收发信号的核心部件•发射信号时,交变电流通过振子时会产生电磁辐射从而产生向外的信号传输;接收信号时则反之。•随着天线形态以及对电磁波性能要求的变化,振子形态也会发生相应的改变。图16:振子电磁辐射示意图图17:不同类型的振子资料来源:通信产业网,申万宏源研究资料来源:通信产业网,申万宏源研究塑料阵子有望大放异彩类型价格优势缺点塑料较高重量轻、体积小、可塑性强价格高,温度高了容易变形金属较低性能较好体积大、重量较大PCB较低价格便宜、重量轻工艺流程相较复杂量价分析4G时代以金属阵子、PCB贴片振子为主、5G时代塑料阵子有望迎来增长空间,市占率较4G有明显提升。假设单个振子的价格3.5~4元左右(按不同材质平均)。假设5G采用64通道,每通道3振子,需要192个振子。总计规模约148亿。表2:不同材料的振子优劣比较图18:天线振子规模(亿元)资料来源:通信产业网,公司公告,申万宏源研究资料来源:通信产业网,公司公告,申万宏源研究10.0836.2946.0828.2215.677.603.69010203040502019E2020E2021E2022E2023E2024E2025E滤波器原理及分类波导滤波器介质谐振器同轴腔体滤波器梳妆线滤波器滤波器的特性及分类•当电磁波通过时,过滤或者留下特定频率的信号。该特定信号与滤波器的固有频率有关,进一步与滤波器的基本属性相关,例如材质的介电常数、体积、温度系数等等。•按照传输线分类可分为:同轴腔体、螺旋、梳状、波导等等。按照材料分类可以分为金属,介质等。图19:不同类型滤波器资料来源:中国产业信息网,申万宏源研究未来趋势衡量滤波器性能
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