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      行業資訊
      5G基站天線射頻器件國產替代任重道遠
      所屬分類:行業資訊發表時間:2023-06-14

      5G基站天線射頻器件國產替代任重道遠


      我國是通信大國,5G若要盡快實現商用,第一步的基站部署刻不容緩。但是我國在基站天線射頻元器件制造方面卻遠遠落后于國外,部分關鍵器件國產替代嚴重不足。

      5G天線和射頻單元RRU集成為全新的有源天線AAU(ActiveAntennaUnit,有源天線單元)。射頻器件是AAU的核心部件,在5G通信中負責處理二進制信號與電磁波信號在收發時的轉換??墒窍抻趪鴥燃夹g的不成熟,關鍵射頻器件如濾波器、功率放大器、數字中頻和射頻收發模塊等器件依然依賴于進口,國產替代率嚴重不足。

      如圖1所示。從功能上看,5G的AUU可大致分為天線單元、濾波器、功率放大器、數字中頻+射頻收發模塊四個部分。數字中頻模塊用于上游光傳輸的調制解調、數字上下變頻、數模轉換等;射頻收發模塊完成中頻信號到射頻信號的變換,再經過功率放大器和濾波器,將射頻信號通過天線口發射出去,最終的電磁波信號的收發皆由天線來完成。

      濾波器部分已能實現國產替代

      濾波器是射頻器件中最重要的器件,其功能通過衰減其他頻率成分從而達到特定頻率信號的發送和接收的目的。由于濾波器可以濾除干擾信號以及進行頻譜分析,因此濾波器性能的好壞直接關系到通信質量的優劣。


      目前,國內基站天線使用的濾波器主要有腔體濾波器和介質濾波器兩大類。如表1所示,它們各有優缺點。其中陶瓷介質濾波器相比于金屬腔體濾波器而言,具有尺寸小、量產成本低、高介電常數、高Q值等優點。我國基站濾波器產業成熟,市場主流的腔體濾波器技術壁壘較低,3/4G時期腔體濾波器廠家眾多,并已全面實現國產化,主要生產廠商競爭的是制造效率和良品率。而新的陶瓷介質濾波器在國內僅有燦勤科技、東山精密旗下的艾福電子、風華高科旗下的國華新材料,以及通宇通訊擬收購的江佳電子在做相關研究。在高頻應用的BAW和FBAR濾波器方面,中國仍然與國外有較大差距。


      PA功率放大器仍然依賴進口

      功率放大器(PA,PowerAmplifier)的作用是將已調制的射頻信號進行功率放大,從而得到足夠大的射頻輸出功率,然后通過濾波器傳送到天線上輻射出去。功放的關鍵技術主要包含高效率、大帶寬、頻段拓展等幾大方向。


      橫向擴散金屬氧化半導體(LDMOS)功放器是此前市場主流的濾波器,而在高頻段(1.8GHz以上)上GaN已經逐步取代LDMOS產品。GaN的原始密度是LDMOS的4倍,因此單位面積的功率可以擴大4-6倍,當仁不讓的成為未來5G基站功率器件的首選。


      目前PA技術最好的供應商仍然以國外為主,如恩智浦、思佳訊(Skyworks)、英飛凌等,國內廠商如三安光電、中興通訊等尚處于研發起步階段。


      數字中頻和射頻收發模塊依賴進口

      數字中頻部分,華為和中興公司已經自主研發調制解調器,但是其中的關鍵芯片包括FPGA、CPU和DSP等還要從美國進口。而對于射頻收發部分,華為海思此前在數字/模擬轉換器(DAC),模擬/數字轉換器(ADC)等領域已有所突破。上海貝嶺,以及航天電子子公司時代民芯也在研究高速ADC/DAC模塊。中國振華電子集團子公司云芯微電子、中科院微電子所等科研企業也已在ADC/DAC芯片領域取得突破。但國內數字中頻和射頻收發等器件還沒有取得完全能達到市場應用性能指標要求的研究成果,主要器件基本依賴國外進口。


      結語

      在天線市場上,華為已經成為市場的老大,三巨頭華為、凱瑟琳、康普已經瓜分了市場65%的份額??墒侨绻唤鉀Q射頻器件的國產化問題,真正的通信巨頭就無從談起,中興通訊事件向我們說明了關鍵技術是不可以假手于人的。5G時代,在行業技術壁壘不斷提高、行業集中度不斷提升的情況下,核心技術才是企業的第一競爭力,國內企業的射頻器件研發仍然任重而道遠。


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