摘要：隨著5G投資啟動，我國運營商的重點投資在于5G基站的建設。由于5G基站的覆蓋范圍小，因此需要建設更多基站。同時5G階段Massive MIMO技術的應用，需要的濾波器數量大幅增長，因此基站濾波器市場需求放量。

　　濾波器是通信系統關鍵環節

　　濾波器通過對電源線中特定頻率的頻點以外的頻率進行有效濾除來消除基站接發信號過程中的干擾，從而實現信號在特定頻帶上的傳輸，是基站射頻核心器件。在3G/4G的通信基站中，濾波器作為射頻拉遠單元(RRU)中的選頻器件，當信號經基帶處理單元(BBU)處理后，先調制成中頻信號，再變頻為高頻信號，接著經功率放大器(PA)放大后的信號進入濾波器實現無信號濾除，最后通過饋線送往發射天線向空中發射。

　　圖1 濾波器是基站射頻前端核心元器件

　　(中國通信網，長江證券研究所，五度易鏈行研中心)

　　介質濾波器將成為5G主流解決方案

　　基站端需要功率大、穩定性高的濾波器，市場上主要有金屬同軸腔體濾波器、陶瓷介質波導濾波器兩種，此外還有部分金屬與陶瓷相結合的金屬腔體+陶瓷介質諧振桿濾波器。在3G/4G時代，濾波器以金屬同軸腔體濾波器為主。傳統濾波器依靠不同的金屬腔體能夠等效成電感并聯電容，從而形成一個個諧振級，實現微波濾波功能。其特點是結構牢固，性能穩定可靠，Q值適中，散熱性好。在3G/4G時代，金屬同軸腔體憑借著成熟的工藝成為了市場的主流選擇。

　　目前4G主要采用2-8通道(FDD制式多為2/4通道，TDD制式多為8通道)方案，但5G時代Massive MIMO技術和有源天線的應用，導致天線數量將大幅增長到64通道甚至128通道，驅使濾波器向小型化和輕量化方向發展。如果繼續采用同軸腔體濾波器，那么基站體積和重量將對安裝調試與鐵塔負荷增加難度。而介質諧振濾波器由于電磁波諧振發生在介質材料內部，沒有金屬腔體，因為體積和重量較小。因此在5G時代，介質諧振濾波器替代同軸腔體濾波器的趨勢明顯。目前華為在推進純介質波導濾波器的應用上最為激進，其他主設備商以半介質或小型化金屬濾波器為主。

　　介質濾波器為介質陶瓷粉末成型加工，成本將大大降低。其生產流程包括粉體制造、模具壓制、隧道爐燒結、機械打磨和調試等環節。由于原材料為陶瓷粉末且加工環節無需眾多數控機床，因此在介質濾波器的良率上升后，其總體成本將較金屬濾波器大大降低。此外由于其目前在調試環節的自動化程度低，隨著濾波器需求大幅增加，產品調試將成為產能瓶頸，未來有能力顯著提高調試環節自動化水平的廠商將擁有較大市場優勢。

　　圖2 陶瓷介質濾波器的生產環節

　　(北斗星通公告，信達證券研發中心，五度易鏈行研中心)

　　圖3 濾波器技術對比

　　(信達證券研發中心，北斗星通公告，五度易鏈行研中心)

　　5G基站結構變化，基站濾波器增長空間顯著

　　5G投資已于20199年開始，根據杰富瑞測算，我國三大運營商在5G通信方面的投資將達1800億美元，是4G通信投資(1170億美元)的1.54倍。5G投入中，無線接入網(RAN)是核心，約占總投資的50%-70%。RAN由眾多基站組成，5G通信實現覆蓋需要的基站數量遠超4G，預計2020-2025年我國5G基站建設數量約為400萬，按照我國5G基站總量約為全球基站總量的50%進行測算，未來全球5G基站的建設數量約為800萬。

　　圖4 2019-2025 年 5G 國內基站建設數量預計(萬站)

　　(信達證券研發中心，五度易鏈行研中心)

　　濾波器是基站射頻核心器件，處于通信產業鏈的上游，而移動基站屬于通信網絡的基礎設施，其投資規模和速度與移動通信每10年更新換代的周期相關，因此濾波器廠家的營收增長曲線與運營商資本開支與具有高度相關性。2019年運營商開始試商用5G網絡，2020 年即將開始規模布網，帶動濾波器的需求重回增長軌道。

　　5G Massive MIMO以64T 64R的64通道方案為主，一個基站3個扇區則需要192個濾波器，相較4G基站，5G基站對于濾波器的需求大幅增長，但也要考慮到單個濾波器價格將逐漸下降的情況。綜合來看，整體5G濾波器的市場較4G有較大增長，市場在665億元左右。具體是按照5G國內建站400萬站，全球建站800萬站來計算，總需求數量將達15億只介質濾波器;單只價格在初期為80元，到建設后期由于越來越多的廠商加入競爭，且良品率提高，價格將降到20元;金屬濾波器初期價格為120元，由于原料成本較高，降價空間不大，到后期價格降為80元;金屬濾波器占比在初期為50%，后期降到20%來進行測算

　　表1 5G介質濾波器的全球市場空間預測

　　(信達證券研發中心，五度易鏈行研中心)

　　此外，4G濾波器市場也未完全消失，金屬小型化濾波器仍有一定市場空間。在5G預研階段，金屬小型化濾波器也是解決方案之一，主要原因是2.6G及以下頻段的介質濾波器的產能和工藝目前尚未完全成熟，且金屬小型化濾波器在體積上也能符合要求。目前華為的需求方案偏向介質濾波器，而其他設備商在前期以金屬小型化解決方案為主。因此在5G建設初期金屬小型化濾波器仍占據較大的市場空間，預計初期占比為50%。而5G目前建設中后期介質濾波器成熟后將成為主流方案，同時金屬濾波器仍將在2.6GHz以下的低頻段，以及一些電磁兼容性能要求更嚴格，需要更強的帶外抑制的場合使用，預計未來市場占比將為20%。

　　結語

　　濾波器作為是通信系統關鍵環節，隨著5G基站的建設中起到重要作用。介質濾波器將成為5G主流解決方案，以滿足基站建設需要。隨著5G基站結構變化，基站濾波器市場情景向好。