中國5G基站天線行業(yè)分析報(bào)告-市場(chǎng)深度分析與投資前景研究

2020年中國5G基站天線行業(yè)分析報(bào)告市場(chǎng)深度分析與投資前景研究

提示：5G是指第五代移動(dòng)通信技術(shù)，是多種新型無線接入技術(shù)和現(xiàn)有無線接入技術(shù)集成后的解決方案總稱，也是物聯(lián)網(wǎng)的重要基

5G是指第五代移動(dòng)通信技術(shù)，是多種新型無線接入技術(shù)和現(xiàn)有無線接入技術(shù)集成后的解決方案總稱，也是物聯(lián)網(wǎng)的重要基礎(chǔ)。5G相比4G無論是在用戶體驗(yàn)速率、連接數(shù)密度和端到端時(shí)延等方面還是流量密度、移動(dòng)性和頻譜效率等方面都有了極大的提升，能夠極大滿足未來連續(xù)廣域覆蓋、熱點(diǎn)高容量、低功耗大連接和低時(shí)延高可靠等應(yīng)用場(chǎng)景需求。

基站天線是基站設(shè)備與終端用戶之間的信息能量轉(zhuǎn)換器。在信號(hào)發(fā)送過程中，調(diào)制后的射頻電流能量經(jīng)基站天線轉(zhuǎn)換為電磁波能量，并以一定的強(qiáng)度向預(yù)定區(qū)域（手機(jī)用戶）輻射出去，接收過程中，用戶信息經(jīng)調(diào)制后的電磁波能量，由基站天線接收，有效地轉(zhuǎn)換為射頻電流能量，傳輸至主設(shè)備。雖然基站天線僅占單一基站價(jià)值的

2%左右，但是天線的增益、覆蓋方向、波束、可用驅(qū)動(dòng)功率、天線配置、極化方向等都會(huì)影響移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能?；咎炀€性能的好壞，直接影響到移動(dòng)通信的質(zhì)量。

基站天線的工作原理

一、發(fā)展歷程

移動(dòng)通信技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了1G（模擬技術(shù)）、2G（數(shù)字技術(shù)）、3G的快速發(fā)展，目前多個(gè)國家已經(jīng)開始實(shí)現(xiàn)4G的商業(yè)運(yùn)營，未來將會(huì)實(shí)現(xiàn)5G運(yùn)營。每一次通信技術(shù)變革都會(huì)對(duì)通信設(shè)備制造業(yè)產(chǎn)生重要的影響，從單一國家看具有明顯的周期效應(yīng)，如我國目前開始加大5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的投資，使近幾年移動(dòng)通信設(shè)備行業(yè)的市場(chǎng)需求旺盛；從全球范圍內(nèi)看，由于通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)屬于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，且各國移動(dòng)通信的發(fā)展階段與投資進(jìn)度不同，因此并未體現(xiàn)明顯的周期性。

基站天線是伴隨著網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)展起來的，工程人員根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求來設(shè)計(jì)不同的天線。因此，在過去幾代移動(dòng)通信技術(shù)中，天線技術(shù)也一直在演進(jìn)?；咎炀€行業(yè)發(fā)展歷程回顧資料來源：公開資料整理

第一代移動(dòng)通信幾乎用的都是全向天線，當(dāng)時(shí)的用戶數(shù)量很少，傳輸?shù)乃俾室草^低，這時(shí)候還屬于模擬系統(tǒng)。

到了第二代移動(dòng)通信技術(shù)，我國才進(jìn)入了蜂窩時(shí)代。這一階段的天線逐漸演變成了定向天線，一般波瓣寬度包含60°和90°以及120°。以120°為例，它有三個(gè)扇區(qū)。

八十年代的天線還主要以單極化天線為主，而且已經(jīng)開始引入了陣列概念。雖然全向天線也有陣列，但只是垂直方向的陣列，單極化天線就出現(xiàn)了平面和方向性的天線。從形式來看，現(xiàn)在的天線和第二代的天線非常相似。

1997年，雙極化天線（±45°交叉雙極化天線）開始走上歷史舞臺(tái)。這時(shí)候的天線性能相比上一代有了很大的提升，不管是3G還是4G，主要潮流都是雙極化天線。

到了2.5G和3G時(shí)代，出現(xiàn)了很多多頻段的天線。因?yàn)檫@時(shí)候的系統(tǒng)很復(fù)雜，例如GSM、CDMA等等需要共存，所以多頻段天線是一個(gè)必然趨勢(shì)。為了降低成本以及空間，多頻段在這一階段成為了主流。

到了2013年，我國首次引入了MIMO（多入多出技術(shù)，Multiple-InputMultiple-Output）天線系統(tǒng)。最初是4×4MIMO天線。

MIMO技術(shù)提升了通信容量，這時(shí)候的天線系統(tǒng)就進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代，也就是從最初的單個(gè)天線發(fā)展到了陣列天線和多天線。

二、市場(chǎng)規(guī)模

2013年被認(rèn)為是我國4G元年，4G牌照于2013年年底正式發(fā)放，我國基站天線市場(chǎng)規(guī)模在2014年迅速增長，隨后幾年增長放緩，2017年達(dá)到72億元左右，隨著5G的部署，預(yù)計(jì)未來我國基站天線又將迎來一波高增長，2018年行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將突破百億。2013-2018年我國基站天線行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模分析（億元）

資料來源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理

二、供需規(guī)模

1、供應(yīng)情況

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)算，我國基站天線總產(chǎn)量自2014年開始處于高位橫盤的狀態(tài)，這可能源于2014年4G帶來的市場(chǎng)需求刺激，而后隨著4G建設(shè)的逐步完整而逐漸趨于穩(wěn)定甚至下降，隨著國家對(duì)5G的部署，2017年天線產(chǎn)量再度上升，同比增長15.6%。2013-2017年我國基站天線產(chǎn)量走勢(shì)（萬套）

資料來源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理

2、需求情況

運(yùn)營商既可以向基站天線廠商集中采購天線，也可以向通信設(shè)備商通關(guān)采購?fù)ㄐ旁O(shè)備系統(tǒng)的方式打包采購天線。作為基站天線的最終需求者，運(yùn)營商的資本開支金額和結(jié)構(gòu)決定基站天線行業(yè)的發(fā)展進(jìn)度。運(yùn)營商在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)方面的資本開支呈現(xiàn)顯著的周期性，直接影響上游基站天線廠商的銷售業(yè)績。

我國三大運(yùn)營商近年來資本支出處于下滑階段，但降幅不斷收窄，預(yù)計(jì)2018年將繼續(xù)下滑，2019年5G商用建設(shè)將逐步啟動(dòng)，資本支出下滑有望觸底。過去十年我國三大運(yùn)營商資本支出情況（億元）

資料來源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理

三、發(fā)展趨勢(shì)

天線已經(jīng)成為5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵要素，質(zhì)量優(yōu)異的天線將會(huì)直接增強(qiáng)5G系統(tǒng)能力。

1、從單系統(tǒng)天線向多系統(tǒng)天線演變

單系統(tǒng)天線是指僅支持一種通信制式的天線，比如2G天線、3G天線或4G天線，雙系統(tǒng)或多系統(tǒng)則指一根天線即可用于2G通信業(yè)能用于4G通信。2G、3G時(shí)代，國內(nèi)基站天線主要以單系統(tǒng)為主，到4G時(shí)代，多系統(tǒng)天線開始出現(xiàn)，但占比并不高，未來5G時(shí)代，基站天線一大趨勢(shì)便是由單系統(tǒng)向多系統(tǒng)演進(jìn)。基站部署對(duì)站址環(huán)境要求較高，站址資源日益稀缺，運(yùn)營商需要向鐵塔公司租用鐵塔位置，多系統(tǒng)天線可以間接減少基站部署數(shù)量，從而減少運(yùn)營商租金支出。單天線需要支持更多頻譜和通道，更好的MIMO性能，滿足網(wǎng)絡(luò)平滑演進(jìn)。據(jù)ABIResearch統(tǒng)計(jì)，到2019年全球發(fā)貨的FDD天線中，6端口以上比例將超過了60%并逐年增加已經(jīng)成為行業(yè)主流產(chǎn)品形態(tài)。運(yùn)營商通過多頻多端口天線整合天面，既可以減少天面租金，降低站點(diǎn)整體成本，又可以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)性能，確保新頻譜和新技術(shù)快速商用，支持網(wǎng)絡(luò)面向4.5G和5G的持續(xù)演進(jìn)。

2、大規(guī)模天線陣列（MassiveMIMO）技術(shù)

Massive-MIMO(Multiple-InputMultiple-Output)技術(shù)指在發(fā)射端和接收端分別使用多個(gè)發(fā)射天線和接收天線，使信號(hào)通過發(fā)射端與接收端的多個(gè)天線傳送和接收，從而改善通信質(zhì)量。

它能充分利用空間資源，通過多個(gè)天線實(shí)現(xiàn)多發(fā)多收，在不增加頻譜資源和天線發(fā)射功率的情況下，可以成倍的提高系統(tǒng)信道容量，顯示出明顯的優(yōu)勢(shì)、被視為4G的核心技術(shù)。面對(duì)5G在系統(tǒng)容量和傳輸速率等方面的性能挑戰(zhàn)，進(jìn)一步增加天線數(shù)量仍然是MIMO技術(shù)演進(jìn)的重要方向。根據(jù)概率統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理，當(dāng)基站側(cè)天線數(shù)量遠(yuǎn)大于用戶天線數(shù)時(shí)，基站到各個(gè)用戶的信道將趨于正交，用戶間干擾將趨于消失，巨大的陣列增益將能夠有效地提升每個(gè)用戶的信噪比，從而能夠在相同的時(shí)頻資源上支持更多的用戶傳輸。在實(shí)際應(yīng)用中，通過大規(guī)模天線，基站可以在三維空間形成具有高空間分辨能力的高增益窄細(xì)波束，能夠提供更靈活的空間復(fù)用能力，改善接收信號(hào)強(qiáng)度并更好地抑制用戶間干擾，從而實(shí)現(xiàn)更高的系統(tǒng)容量和頻譜效率。MIMO技術(shù)既能有效提升網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容量和傳輸速率，也能提高天線的價(jià)值，從而有利于基站天線行業(yè)價(jià)值的提升。

3、從無源天線向有源天線演變

無源化向有源化演變也是未來基站天線發(fā)展的確定性趨勢(shì)之一。大規(guī)模陣列天線的使用會(huì)導(dǎo)致天線和RRU之間的射頻連接會(huì)變得比較密集復(fù)雜，為了降低這種插入損耗和后期的維護(hù)成本，基站天線和濾波器等射頻器件的融合與小型化將是天線技術(shù)發(fā)展的一大趨勢(shì)。目前主要有兩種技術(shù)路線，一種是基于傳統(tǒng)濾波器技術(shù)，但最終產(chǎn)品體積和重量較大，另一種則是開發(fā)小版本的天線，再融合陶瓷濾波器。天線有源化一體化趨勢(shì)將帶動(dòng)天線行業(yè)新的技術(shù)創(chuàng)新，未來天線廠家和濾波器廠家與系統(tǒng)設(shè)備廠家的合作也將更加緊密。天線有源化、小型化可以極大簡化天面、提升部署效率及網(wǎng)絡(luò)性能，據(jù)ABIResearch統(tǒng)計(jì)，2016年有源天線的發(fā)貨占比為5.1%，到2021年有源天線的比例將達(dá)到10.1%。截至2016年，全球120個(gè)運(yùn)營商已經(jīng)部署了有源天線。2014-2021年有源天線發(fā)貨量及比例（%）

資料來源：ABIResearch，觀研天下數(shù)據(jù)中心整理

綜合來看，在5G通信系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下，天線從無源向有源過渡，智能化、小型化、定制化的趨勢(shì)愈加明顯，天線設(shè)計(jì)也將更加系統(tǒng)化和綜合化，大規(guī)模陣列、Massive-MIMO、波束成形、高頻通信等，均基于有源無源一體化設(shè)計(jì)。未來天線必將與系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)而不是單獨(dú)設(shè)計(jì)，甚至天線將會(huì)成為5G的瓶頸，如果不突破這一瓶頸，基帶和射頻系統(tǒng)的信號(hào)處理都無法實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有的效能。此外，小型化設(shè)計(jì)也將是5G時(shí)代天線設(shè)計(jì)的一大挑戰(zhàn)，在大規(guī)模天線陣列下，基站端將攜帶更多數(shù)量的天線，如何減小天線尺寸，以及如何解決散熱和能耗等問題，都為未來天線設(shè)計(jì)帶來更多工藝上的難度。

天線和濾波器一體化設(shè)計(jì)趨勢(shì)使得天線制造的技術(shù)難度進(jìn)一步提高，未來天線廠商對(duì)設(shè)備集成商的依賴程度也將更強(qiáng)。天線技術(shù)