摘要：我國是通信大國，5G若要盡快實(shí)現(xiàn)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(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外，部分關(guān)鍵器件國產(chǎn)替代嚴(yán)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(fù)責(zé)處理二進(jìn)制信號與電磁波信號在收發(fā)時的轉(zhuǎn)換。可是限于國內(nèi)技術(shù)的不成熟，關(guān)鍵射頻器件如濾波器、功率放大器、數(shù)字中頻和射頻收發(fā)模塊等器件依然依賴于進(jìn)口，國產(chǎn)替代率嚴(yán)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(shù)字中頻+射頻收發(fā)模塊四個部分。數(shù)字中頻模塊用于上游光傳輸?shù)恼{(diào)制解調(diào)、數(shù)字上下變頻、數(shù)模轉(zhuǎn)換等;射頻收發(fā)模塊完成中頻信號到射頻信號的變換，再經(jīng)過功率放大器和濾波器，將射頻信號通過天線口發(fā)射出去，最終的電磁波信號的收發(fā)皆由天線來完成。

圖1 AAU內(nèi)部元器件分布

(資料來源：天風(fēng)證券研究所)

　　濾波器部分已能實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)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(dá)到特定頻率信號的發(fā)送和接收的目的。由于濾波器可以濾除干擾信號以及進(jìn)行頻譜分析，因此濾波器性能的好壞直接關(guān)系到通信質(zhì)量的優(yōu)劣。

　　目前，國內(nèi)基站天線使用的濾波器主要有腔體濾波器和介質(zhì)濾波器兩大類。如表1所示，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。其中陶瓷介質(zhì)濾波器相比于金屬腔體濾波器而言，具有尺寸小、量產(chǎn)成本低、高介電常數(shù)、高Q值等優(yōu)點(diǎn)。我國基站濾波器產(chǎn)業(yè)成熟，市場主流的腔體濾波器技術(shù)壁壘較低，3/4G時期腔體濾波器廠家眾多，并已全面實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，主要生產(chǎn)廠商競爭的是制造效率和良品率。而新的陶瓷介質(zhì)濾波器在國內(nèi)僅有燦勤科技、東山精密旗下的艾福電子、風(fēng)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(guān)研究。在高頻應(yīng)用的BAW和FBAR濾波器方面，中國仍然與國外有較大差距。

表1 濾波器分類及優(yōu)缺點(diǎn)

(資料來源：天風(fēng)證券研究所)

　　PA功率放大器仍然依賴進(jìn)口

　　功率放大器(PA，PowerAmplifier)的作用是將已調(diào)制的射頻信號進(jìn)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(guān)鍵技術(shù)主要包含高效率、大帶寬、頻段拓展等幾大方向。

　　橫向擴(kuò)散金屬氧化半導(dǎo)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(jīng)逐步取代LDMOS產(chǎn)品。GaN的原始密度是LDMOS的4倍，因此單位面積的功率可以擴(kuò)大4-6倍，當(dāng)仁不讓的成為未來5G基站功率器件的首選。

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

　　數(shù)字中頻和射頻收發(fā)模塊依賴進(jìn)口

　　數(shù)字中頻部分，華為和中興公司已經(jīng)自主研發(fā)調(diào)制解調(diào)器，但是其中的關(guān)鍵芯片包括FPGA、CPU和DSP等還要從美國進(jìn)口。而對于射頻收發(fā)部分，華為海思此前在數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)等領(lǐng)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(tuán)子公司云芯微電子、中科院微電子所等科研企業(yè)也已在ADC/DAC芯片領(lǐng)域取得突破。但國內(nèi)數(shù)字中頻和射頻收發(fā)等器件還沒有取得完全能達(dá)到市場應(yīng)用性能指標(biāo)要求的研究成果，主要器件基本依賴國外進(jìn)口。

　　結(jié)語

　　在天線市場上，華為已經(jīng)成為市場的老大，三巨頭華為、凱瑟琳、康普已經(jīng)瓜分了市場65%的份額。可是如果不解決射頻器件的國產(chǎn)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(guān)鍵技術(shù)是不可以假手于人的。5G時代，在行業(yè)技術(shù)壁壘不斷提高、行業(yè)集中度不斷提升的情況下,核心技術(shù)才是企業(yè)的第一競爭力，國內(nèi)企業(yè)的射頻器件研發(fā)仍然任重而道遠(yuǎn)。