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2018年中国5G行业结构:基站结构变化明显 射频高频材料用量大增(图)

        在基站射频侧,PCB 用量的变化需要从基站的构造变化说起。在 4G 时代,一个标准的宏基站主要由基带处理单元 BBU(Base Band Unit)、射频处理单元 RRU(Remote Radio Unit)和天线三个部分组成。 
 
        参考观研天下发布《2018年中国5G产业市场分析报告-行业运营态势与发展前景预测

图表:4G 基站架构图——职责分明的天线、RRU、BBU
资料来源:观研天下整理

        到了 5G 时代,网络容量要求较 4G 有很大的提高,Massive MIMO(大规模天线)是 5G 的关键技术之一。由于 Massive MIMO 的应用,5G 基站的软件和硬件架构出现了显著变化: 

        BBU:3GPP 提出面向 5G 的无线接入网重构方案,将 BBU 拆分为 CU-DU 两级架构。其中 DU(Distributed Unit)是分布单元,负责满足实时性需求,同时具有部分底层基带协议处理功能;CU(Centralized Unit)是中央单元,具有非实时的无线高层协议处理功能(可能云化)。 

        RRU+天线→AAU 的转变:在目前广泛应用的分布式基站中,RRU 与 BBU 分离并通过馈线与天线相连。Massive MIMO 技术需要将天线变成一体化有源天线 AAU(Active Antenna Unit)。AAU 集成了 RRU 与天线的功能,数字接口独立控制每个天线振子,成为主动式天线阵列。由于射频单元不再需要馈线和 RRU 相连,而是直接用光纤连接 BBU,此前令人困扰的馈电损耗趋于零。同时,天线的部署变得更加容易,可以安装在诸如路灯、电线杆等场合,减少站点租赁和运营成本。 

图表:5G RAN 功能模块重构示意图
资料来源:观研天下整理

图表:MIMO 技术的历史演变
资料来源:观研天下整理

图表:Pre-5G 天线相对于 4G 天线在传输容量上的提升
资料来源:观研天下整理

图表:有源天线系统的 结构图
资料来源:观研天下整理

        为了应对上述架构改变,基站天线的材料需求发生了明显的变化:1)考虑到 5G 对天线系统的集成度提出了更高的要求。AAU 射频板需要在更小的尺寸内集成更多的组件。在这种情况下,为满足隔离的需求,需要采用更多层的印刷电路板技术。2)5G 工作频段更高,发射功率更大,对于 PCB 上游覆铜板材料的传输损耗和散热性能要求更高,材料要求更高;3)单站 PCB 用量大幅提升,5G 基站数量增加,带来 PCB 需求量的提升;4)AAU 的下游客户将更多由以往的运营商转变为设备商,与设备商合作更紧密的上游厂商有望获得更多市场份额。 
 
图表:移动通信基站的天线阵列演化将带来高频材料需求大幅增加
资料来源:观研天下整理

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