5G浪潮下，无线射频与基站天线的技术革新与市场机遇
5G浪潮下，无线射频与基站天线的技术革新与市场机遇
在5G时代，无线射频与基站天线作为通信领域的关键组成部分，正经历着深刻的变革。从射频前端的技术升级，到基站天线的革新，这些技术进步不仅推动了整个通信行业的发展，也为相关产业链带来了巨大的市场机遇。
在当下这个信息飞速传播的时代，无线通信技术的发展可谓日新月异。5G时代的来临，更是为整个通信领域带来了前所未有的变革。而在这其中，无线射频与基站天线作为关键的组成部分，正经历着深刻的演变，其发展动态备受瞩目。
无线射频，宛如通信世界的 “神经脉络”，由众多射频器件协同构成。这些器件的核心使命，是在电磁波信号与射频信号（二进制数字信号）之间搭建起转换的桥梁。它们所组成的射频前端（RFFE），宛如一个精密的 “信号枢纽”，巧妙地安插在天线与收发机之间。我们日常接触到的天线与天线之间穿梭的无线电信号，实则是电磁波信号，因其频率颇高，必须经过一系列预处理，诸如滤波、移频、放大等，才能够作为合格的 “原料”，输送至基带芯片的输入端。反之，基带芯片产出的二进制数字信号，同样需要历经一番 “雕琢”，才能华丽变身为可在空间传播的无线电信号。从射频前端信号的走向来看，其通路清晰地分为发射通路与接收通路。发射通路里，功率放大器（PA）、滤波器（Filters）以及天线开关（RF Antenna Switch）等器件各司其职，协同合作，将信号 “精心包装” 后发射出去；接收通路中，低噪声放大器（LNA）、滤波器、射频开关（RF Switch）以及天线开关等器件则默契配合，高效地接收并处理信号。随着 5G 时代的大幕拉开，对射频前端的技术需求如火箭般蹿升，这无疑也为射频器件单机价值量的提升创造了绝佳契机。
基站天线，堪称基站的 “信息触角”，在整个通信系统中占据着举足轻重的地位。它如同一位忠诚的 “信息使者”，在基站设备与终端用户之间，精准地进行着信息能量的转换。在信号发射时，它能将传输在线的射频信号巧妙地转化为电磁波能量，并按照预定的区域，将其辐射出去；在信号接收时，一旦捕获到用户经调制后发出的电磁波能量，便迅速将其转化为射频信号，传递至主设备。可以毫不夸张地说，基站天线性能的优劣，直接关乎着移动通话功能的质量高低。传统的射频信号借助同轴射频馈线传输到天线，但因其损耗较大，如今设备商纷纷采用将射频模块独立部署的方式，成功降低了馈线损耗，这一方案也顺势成为当下的主流选择。
天线行业的发展，与运营商和设备商紧密相连。在行业上游，生产环节的竞争焦点集中在设计能力、技术成熟度以及经验积累等方面，目前该领域市场化已较为成熟。而下游的需求方，则主要以通信运营商（如中国移动、中国联通、中国电信等）、通信设备集成商（像华为、中兴、诺基亚、爱立信等）以及超大型客户（例如铁路、电网等）为主。当下，下游的运营商和设备商在市场中拥有较强的话语权，无疑是天线行业最为关键的需求驱动力量。
5G 时代的浪潮，正猛烈地冲击着天线市场。一方面，由于 5G 采用了较高频段，使得基站数量大幅增加，进而带动了基站天线需求量的迅猛增长。回顾移动通信从 2G 到 4G 的发展历程，每一次制式的升级，都伴随着频率的攀升。随着低频资源的逐渐饱和，通信频段不断向高频段拓展。在相同的覆盖面积下，高频段组网所需的基站数量更多。这是因为频率越高，波长越短，信号传输距离越远，天线传输损耗就越大，接收到的信号功率会显著降低，导致基站覆盖半径进一步缩小。以三大运营商的频谱为例，2G 频谱约在 1GHz 附近，3G 频谱处于 2 - 2.2GHz 区间，4G 频谱位于 2.6GHz，而根据工信部去年对 5G 频谱的划分，5G 初期三大运营商的频谱主要集中在 3.5GHz。从基站数量来看，3G 基站数量约为 2G 的 4.5 倍，4G 基站数量约是 2G 的 9 倍。鉴于 5G 使用高频段（毫米波），单基站覆盖范围进一步缩小，据估算，5G 基站数量约为 4G 的 1.5 倍，即约为 2G 的 13.5 倍，这无疑使得基站天线的需求量也随之水涨船高。
另一方面，天线单价也因技术结构的升级而显著提升。从 4G 迈向 5G，基站天线朝着小型化、多频段、高效率的方向不断演进。从 2G 到 5G，天线技术历经了单极化天线、电调单极化天线、电调双极化天线、多频双极化天线、MIMO 天线，直至如今的有源天线的发展历程，其技术含量与价值不断攀升。这背后的原因在于，终端侧信号的接收功率受到基站天线发射功率、距离、材料以及天线数量等多种因素的影响。相较于 4G 基站，5G 基站在 Massive MIMO 技术的加持下，发生了诸多变化。在单面天线中，天线振子数量从传统的 2/8 大幅提升至 64 个、128 个甚至更多（5G 时代可能以 64T64R 大规模数组天线为主，而 4G 时代天线形态基本是 4T4R（FDD）或者 8T8R（TDD））；在 PCB 板方面，传统的 PCB 板已难以满足 5G 信号高频高速传输的需求，因而需要更高质量的高频 PCB 板应用于 Massive MIMO 天线中；在滤波器方面，5G 天线逐渐趋向于采用天线 + 滤波器的一体化解决方案。基于这些变化，市场预期单扇 4G 天线价格约 2000 元，而 5G 天线价格将提升至 4000 - 6000 元，3 扇天线总价约 1.2 - 1.8 万元，宏基站的 5G 天线单价相对 4G 可提升 6 - 9 倍，天线市场规模呈现出迅猛增长的态势。
国内基站天线厂商经过多年的深耕细作，如今已在全球舞台上崭露头角，掌握了核心技术。在发展初期，也就是 2000 年以前，国内天线产业几乎完全依赖进口，处于一片空白。从 2001 年到 2010 年，进入进口替代期，国内天线品牌在本土市场的占有率从 2002 年的 25% 一路飙升至 2006 年的 90%。自 2011 年至今，受运营商过去 5 年投资放缓的影响，天线行业进入整合期。据 EJL 的数据显示，国内天线厂商份额占比显著提高，2017 年，在全球宏基站天线发货量 453 万中，中国企业在前十大天线厂商中占据半数，发货量占比超过 60%。其中，华为的天线市场份额全球最高，约达 32%，京信通信占 13%，摩比占 8%，通宇占比约 7%。
在 5G 时代，有源天线的市场占有率正稳步提升。在 4G 时代，4G 宏基站主要由天线、射频单元 RRU 和部署在机房内的基带处理单元 BBU 三部分构成。而到了 5G 时代，5G 网络倾向于采用 AAU + CU + DU 的全新无线接入网构架。此时，天线和射频单元 RRU 合二为一，演变为全新的单元 AAU（Active Antenna Unit，有源天线单元），AAU 不仅集成了 RRU 的射频功能，还涵盖了部分物理层的处理功能。由于 5G 频谱提升、频段增多，对容量和覆盖的需求更为迫切，基站天线技术的升级使得 5G 基站天线有源化、小型化和一体化成为未来的必然趋势。与 4G 相比，5G 基站天线具有诸多优势，比如简化安装流程，通过将远程射频模块（RRU）和天线整合，大大提升了部署效率；同时，网络覆盖性能也得到显著提升。随着 5G 基站天线广泛应用 Massive MIMO 技术，有源天线在全球的应用将进一步拓展。据 ABI 数据，2016 年有源天线的市占率为 5.1%，预计到 2021 年将提升至 10.1%。此外，以往通信运营商或主设备商多采用 “捆包模式” 采购基站天线，这在一定程度上限制了个别基站天线生产商的竞争优势，而如今电讯运营商已转向 “拆包模式” 采购基站天线，这种直接采购模式有助于天线厂商与设备商深化合作，提升自身盈利水平。例如通宇通讯通过中兴通讯的 5G 天线认证，便有望与设备商展开更深入的合作。
Massive MIMO 技术的应用，将极大地提升 5G 对天线的需求。随着网络性能和覆盖能力的提升，5G 技术迎来了全方位的升级，在网络带宽、连接密度、时延、同步、成本和效率等方面都提出了更高的要求。在天线领域，相较于 2G/3G/4G 时代，2G/3G 天线以 2 端口为主，4G 以多频段天线为主。而在 5G 时代，由于频段升高、波长减小，接收信号减弱，促使天线阵子数量大幅增加，因此 5G 基站引入了大规模数组天线（Massive MIMO，即 Multiple - input Multiple - output，多输入多输出）这一优选方案。同时，天线形式也从无源转向有源，能够实现各个天线振子相位和功率的自我调整，有效提高 MIMO 系统的空间分辨率，提升频谱效率以及网络容量。
5G 时代为无线射频与基站天线带来了巨大的发展机遇与挑战。从无线射频器件的升级，到基站天线在技术、需求、市场等多方面的变革，整个行业正处于快速发展与深刻转型之中。国内厂商在全球市场已取得了显著成绩，未来，随着技术的持续创新与应用的不断拓展，无线射频与基站天线领域必将迎来更为辉煌的明天，为 5G 通信的广泛普及与深入发展奠定坚实基础。