來源：川財(cái)證券

一、天線——信號(hào)收發(fā)的重要關(guān)卡

天線的應(yīng)用包括基站側(cè)與終端側(cè)，而無論在基站還是在終端，天線都是信號(hào)發(fā)射與接收的關(guān)卡，天線性能的好壞，直接影響通信的質(zhì)量。

1、終端天線概況

手機(jī)終端的通信模塊主要分為天線、射頻前端模塊、射頻收發(fā)模塊、基帶信號(hào)處理。射頻前端介于天線與射頻收發(fā)之間，可以分為接收通道和發(fā)射通道， 從線路看信號(hào)傳輸：

其接收通道：信號(hào)—天線—天線開關(guān)—濾波器/雙工器—LNA—射頻開關(guān)—射頻收發(fā)—基帶；

其發(fā)射通道：基帶—射頻收發(fā)—射頻開關(guān)—PA—濾波器/雙工器—天線開關(guān)— 天線—信號(hào)。

天線用于無線電波的收發(fā)，連接射頻前端，是接收通道的起點(diǎn)與發(fā)射通道的終點(diǎn)。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)頻段增加、頻率升高，驅(qū)使手機(jī)天線的使用增加，同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)高速、多頻率、少損耗的傳輸，終端天線通過材料、結(jié)構(gòu)、工藝的不斷改進(jìn)實(shí)現(xiàn)性能的提升。

天線整體經(jīng)歷了從金屬片到 FPC 到 LDS 的演變，目前 LDS 在高端機(jī)上使用比較廣泛。而按功能分類，天線主要包括主天線、GPS 定位天線、Wifi 天線、NFC 天線、FM 天線等。

2、基站天線概況

基站天線與終端天線相似，也是信號(hào)的轉(zhuǎn)換器，但基站天線連接基站設(shè)備與終端用戶?；咎炀€的功能包括無線電波的發(fā)射與接收，信號(hào)發(fā)射時(shí)，基站調(diào)制的導(dǎo)行波經(jīng)天線轉(zhuǎn)換為電磁波信號(hào)發(fā)送；信號(hào)接收時(shí)，終端調(diào)制后的電磁波信號(hào)經(jīng)天線轉(zhuǎn)換為導(dǎo)行波，傳送到主設(shè)備。

天線的主要工作原理為控制導(dǎo)線的距離改變輻射的強(qiáng)弱。天線導(dǎo)線間存在交變電流時(shí)，將輻射出電磁波，而輻射能力與導(dǎo)線的形狀與長度相關(guān)。導(dǎo)線形狀變化時(shí)，當(dāng)導(dǎo)線間距離較近時(shí)，電場(chǎng)被束縛在兩導(dǎo)線之間，輻射微弱；兩導(dǎo)線張開時(shí)，電場(chǎng)散播在周圍空間中，輻射增強(qiáng)。導(dǎo)線長度變化時(shí)，當(dāng)導(dǎo)線長度遠(yuǎn)小于輻射電磁波波長時(shí)，輻射微弱；當(dāng)導(dǎo)線長度與輻射的電磁波波長相似時(shí)，輻射較強(qiáng)。上述能產(chǎn)生顯著輻射的直導(dǎo)線稱為振子，振子就是一個(gè)簡(jiǎn)單的天線。天線按不同的分類方式有多種種類。

3、5G 時(shí)代，天線迎雙頻段市場(chǎng)

5G 具備三大應(yīng)用場(chǎng)景：增強(qiáng)移動(dòng)寬帶(eMBB)、海量物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)(mMTC)、超高可靠性與超低時(shí)延業(yè)務(wù)(uRLLC)。5G 技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸速率、移動(dòng)性、傳輸時(shí)延及終端連接數(shù)量等具備優(yōu)勢(shì)，將進(jìn)一步推動(dòng)萬物互聯(lián)。其 8 個(gè)技術(shù)指標(biāo)相比 4G 有所躍升。據(jù)德勤研究數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，2020-2035 年全球 5G 產(chǎn)業(yè)鏈投資將達(dá)到 3.5 萬億美元，中國占比約 30%，達(dá) 1.05 萬億美元。全球行業(yè)受5G 驅(qū)動(dòng)將創(chuàng)造超 12 萬億美元的銷售額，涵蓋制造、信息通信、批發(fā)零售、基礎(chǔ)設(shè)施等多個(gè)行業(yè)。

5G 核心技術(shù)主要包括增加基站密度、采用 MIMO 技術(shù)與載波聚合技術(shù)、提高頻段、高階調(diào)制提高頻譜效率等。其技術(shù)變化圍繞香農(nóng)定理展開，

其中，C 為最大信息傳送速率，BW 為信道寬度，S 為信道內(nèi)所傳信號(hào)的平均功率，N 為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率，S/(N 1)為信噪比，m 為傳輸和接收天線的數(shù)量，1/n 為基站網(wǎng)絡(luò)密度。

為了改善數(shù)據(jù)傳輸效果，可分別在以下技術(shù)改進(jìn)：1）降低 n 值：提高網(wǎng)絡(luò)密度，增加小型基站數(shù)量，減少每個(gè)基站的用戶數(shù)量；2）增加 M 值：利用 MIMO 技術(shù)，提高 MIMO 階數(shù)，增加天線發(fā)射與接收數(shù)量；3）增加 BW 值：拓寬信道寬度，可以采取增加頻段與載波聚合的方式；4）提高信噪比：采用高階調(diào)制提高頻譜效率。5G 技術(shù)的變化促使基站天線與終端天線使用數(shù)量增加。

二、終端天線可能發(fā)生的變化？

1、材料變化：天線應(yīng)用趨向 LDS LCP 方向

天線未來將走向 LCP LDS 方向。在基材變遷上，天線經(jīng)歷了從金屬片—PI（聚酰亞胺）—LCP（液晶聚合物）的過程，LCP 材質(zhì)具有低介電常數(shù)、低介電損耗的特質(zhì)，適用于高頻信號(hào)的傳輸；低吸濕率的特質(zhì)保證手機(jī)的防水 性。LCP 天線可以實(shí)現(xiàn)射頻傳輸、射頻傳輸線與天線集成，以及部分替代 FPC、PCB 的功能。但 LCP 成本較高，目前在中高端機(jī)中使用較為常見。

另外，為改善 PI 的缺點(diǎn)，MPI（改性 PI）目前使用也較為廣泛，MPI 性能介于 PI 與 LCP 間，成本較 LCP 低廉，未來有望在中低頻擴(kuò)大使用。

在手機(jī)天線工藝技術(shù)變遷上，天線經(jīng)歷了從金屬彈片—FPC—LDS 的變化， LDS（Laser-Direct-Structuring）激光直接成型技術(shù)是利用激光鐳射技術(shù)，按數(shù)位線路燒除表面抗蝕刻阻劑，再在支架上化鍍形成金屬，完成將天線直接打印于手機(jī)外殼的目的。LDS 天線不占用手機(jī)內(nèi)部空間，增加了空間使用率；同時(shí)避免了內(nèi)部元器件的干擾，保證手機(jī)信號(hào)；此外，天性性能較為穩(wěn)定， 精確度較高。目前除 LDS 技術(shù)外，還有泛友科技提出的 LRP 技術(shù)，它通過三維印刷工藝，將導(dǎo)電銀漿高速精準(zhǔn)地涂敷到工件表面，形成天線形狀，然后通過三維控制激光修整，以形成高精度的電路互聯(lián)結(jié)構(gòu)。

2、數(shù)量變化：5G 頻段增加，單機(jī)天線數(shù)量提升

5G 網(wǎng)絡(luò)的部署采用兩種頻段 FR1 和 FR2，F(xiàn)R1 是低頻段 Sub-6GHz（頻率范圍450MHz-6GHz）,特征是傳輸距離遠(yuǎn)、覆蓋面積大；FR2 是高頻段 mmWave（頻率范圍 24.25GHz-52.60GHz）,特征是傳輸速度快，容量大，但覆蓋面積有限。相比于 4G，5GNR 除了包含部分 LTE 頻段外，同時(shí)新增部分頻段。為實(shí)現(xiàn)高速、海量連接與低時(shí)延的體驗(yàn)，5G 網(wǎng)絡(luò)無法使用 3G/4G 的固定廣播波束，5G波束是一組有合適寬度與多方向的窄波束，而創(chuàng)建此種特征的波束意味著 5G 天線必須支持全頻段，全頻段則需增加大量天線陣列。根據(jù)射頻器件公司Skyworks 預(yù)測(cè)，到 2020 年，5G 應(yīng)用支持的頻段數(shù)量將實(shí)現(xiàn)翻番，新增 50 個(gè)以上通信頻段，全球 2G/3G/4G/5G 合計(jì)支持的頻段將達(dá)到 91 個(gè)以上。

5G 在我國的布局大致分為三個(gè)階段，4.5G 階段（4G 向 5G 過渡的階段，NSA 與 SA 網(wǎng)絡(luò)并存）、5G 初步階段（以 Sub-6GHz 頻段為主的 5G 階段）、5G 深入階段（mmWave 商用，Sub-6GHz 與 mmWave 共存）。當(dāng)前我國 5G 仍處在 4GLTE 到 5GNR 的過渡階段，頻段的利用以 FR1 為主。2018 年 12 月 6 日,工信部公布了運(yùn)營商 5G 試驗(yàn)頻率，中國移動(dòng)分配得到 N41、N79 頻段、中國聯(lián)通為 N78 頻段、中國電信為 N78 頻段，全網(wǎng)通手機(jī)則涵蓋 N41、N78、N79 頻段，5G 頻段數(shù)量確定性增加。

5G 商用初期，智能手機(jī)仍將以支持低頻段為主，Sub-6GHz 擁有更強(qiáng)的覆蓋能力。3GPPTS38.213 協(xié)議中說明，5G 波束需滿足 5 個(gè)邊帶（SSB），其中，對(duì)于 3GHz 以下的頻段，SSB 波束的上限為 4 個(gè)，對(duì)于 3-6GHz 的頻段，上限為 8 個(gè)。為滿足 5G 下不同場(chǎng)景高低頻段需求，5G 天線支持全頻段波束賦，5G 形成形波束的生成至少需要 2 個(gè)天線陣列。若手機(jī)需支持全頻段，至少需要 4 個(gè)天線，采用 4T4RMIMO 技術(shù)，頻段數(shù)量增長將直接驅(qū)動(dòng)天線數(shù)量大幅增長。

綜合來看，典型 4G 手機(jī)天線數(shù)量為 2-4 個(gè)，包括 2 個(gè)通信天線，1 個(gè) Wifi 天線，1 個(gè) GPS 天線。而 5G 手機(jī)天線數(shù)量預(yù)計(jì)為 8-10 個(gè)，包括 2 個(gè) 4G 通信天線，4 個(gè) 5G 通信天線，2 個(gè) Wifi 天線，1 個(gè) GPS 天線等。

3、布局變化：設(shè)計(jì)難度提升，AiP 封裝加快應(yīng)用

5G 手機(jī)功能增加，促使手機(jī)內(nèi)部功能模塊增多；此外，手機(jī)應(yīng)用增多使得 5G 手機(jī)耗電量大幅提升，為滿足日常需求，電池體積擴(kuò)大；而手機(jī)整體體積提升有限，因此內(nèi)部空間如何實(shí)現(xiàn)合理布局是 5G 手機(jī)的一大難題。為配合 5G 手機(jī)設(shè)計(jì)合理化，內(nèi)部天線的設(shè)計(jì)布局難度增加，制備復(fù)雜度提升，同時(shí)內(nèi)部模塊集成化的趨勢(shì)愈加明確，助推手機(jī)內(nèi)部天線價(jià)值上升。

尤其發(fā)展至后期，5G 毫米波段使用成熟。毫米波作為高頻段，將以大帶寬實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸，還可利用極密的空間復(fù)用度來增加容量。傳統(tǒng)通信利用基站與手機(jī)間單天線到單天線進(jìn)行電磁波傳播，5G 時(shí)代為滿足大容量與高速率的需求，引入波束成形技術(shù)，在基站側(cè)采用陣列天線，自動(dòng)調(diào)節(jié)各天線發(fā)射信號(hào)的相位，使手機(jī)側(cè)可以收到疊加的電磁波增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度。

毫米波手機(jī)天線有多種應(yīng)用模式：一個(gè)手機(jī)對(duì)兩個(gè)基站、一個(gè)基站對(duì)一個(gè)手機(jī)、一個(gè)基站對(duì)幾個(gè)手機(jī)模式等不同應(yīng)用場(chǎng)景，影響終端手機(jī)天線布局。高頻毫米波的傳輸損耗大，因此毫米波手機(jī)可能會(huì)呈現(xiàn)以下布局特征：一是協(xié)同化設(shè)計(jì)，天線與芯片位置靠近，將天線與射頻前端集成化，即采用基于 SiP 封裝的 AiP（Antenna-in-Package），減少高頻短波下的信號(hào)損耗；二是采用兩組線性相控陣，可以同時(shí)尋找新信號(hào)與識(shí)別舊信號(hào)。

這將使得手機(jī)內(nèi)部設(shè)計(jì)布局難度提升，AiP 封裝加快應(yīng)用，射頻前端芯片價(jià)值提升。據(jù) Yole Development 統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，高端 LTE 智能手機(jī)中射頻芯片價(jià)值為 15.30 美元，5G 制式下智能手機(jī)內(nèi)射頻前端芯片價(jià)值將繼續(xù)上升，5G 低頻段單機(jī)手機(jī)射頻芯片價(jià)值預(yù)計(jì)達(dá) 32 美元，毫米波單機(jī)手機(jī)射頻芯片價(jià)值預(yù)計(jì)達(dá) 38.50 美元。

4、終端天線市場(chǎng) 2022 年達(dá)到 30 億美元

5G 手機(jī)滲透率的提升,以及 5G 頻段增加帶來的天線數(shù)量的增加,以及頻率升高,空間減小帶來的天線工藝的升級(jí),天線行業(yè)有望迎來高增長。根據(jù) Bcc research 的預(yù)測(cè)，2021 年全球天線市場(chǎng)規(guī)模在 225 億美元，智能型天線市場(chǎng)規(guī)模在 76 億美元；而根據(jù) Yole Development 的預(yù)測(cè)，終端天線市場(chǎng)空間將由 2018 年的 22.3 億美元增加到 2022 年的 30.8 億美元，復(fù)合增速達(dá)到 8.4?。隨著 2021 年后毫米波手機(jī)放量，預(yù)計(jì)截至 2025 年，手機(jī)市場(chǎng)中將存在 34連接 5GSub-6GHz 網(wǎng)絡(luò),20?連接 5G 毫米波網(wǎng)絡(luò)（數(shù)量預(yù)計(jì)為 5.64 億部）。長遠(yuǎn)來看，手機(jī)端天線行業(yè)市場(chǎng)空間廣闊。

我國企業(yè)在天線市場(chǎng)的市場(chǎng)份額占比相比射頻器件境況較好，信維通信、碩貝德、立訊精密均占據(jù)一定比例的市場(chǎng)份額，但在高端技術(shù)天線生產(chǎn)上仍以美系廠商 Amphenol 安費(fèi)諾和日系廠商 Murata 村田領(lǐng)先。安費(fèi)諾的 LCP 天線模組以進(jìn)入蘋果手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈，2018 年占據(jù)供應(yīng)商份額 65?左右；村田的 LCP 天線曾供應(yīng) iPhoneX，在毫米波天線模組方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

三、 新基建發(fā)力，基站天線享增量空間

1、5G 基站實(shí)現(xiàn)架構(gòu)重組，運(yùn)營商資本開支回暖

5G 定義了三類典型業(yè)務(wù)場(chǎng)景，為了滿足 5G 網(wǎng)絡(luò)大帶寬和低時(shí)延的要求， 無線接入網(wǎng)（Radio Access Network，RAN）的體系架構(gòu)需要進(jìn)行改進(jìn)。4G LTE 網(wǎng)絡(luò)中BBU RRU 兩級(jí)架構(gòu)將過渡至 5G 網(wǎng)絡(luò)的 CU DU AAU 架構(gòu)。4G 基站中天線單獨(dú)存在，而 5G 基站中天線與原 BBU 中部分物理層處理功能以及原 RRU 合并成為 AAU。

4G 基站=BBU（負(fù)責(zé)信號(hào)調(diào)制） RRU（負(fù)責(zé)射頻處理） 天線5G 基站=BBU AAU=CU（非實(shí)時(shí)） DU（實(shí)時(shí)） AAU（包括天線）

其中，原 BBU 的非實(shí)時(shí)部分被分割出來成為 CU，用于處理非實(shí)時(shí)協(xié)議與服務(wù)；原 BBU 中剩余部分功能被定義為 DU，負(fù)責(zé)處理物理層協(xié)議與實(shí)時(shí)服務(wù)；原 BBU 中的部分物理層功能與原 RRU 合并成為 AAU。因此，5G 相應(yīng)的承載網(wǎng)也分為三個(gè)部分，AAU 和 DU 間構(gòu)成前傳環(huán)節(jié)，CU 以上為回傳環(huán)節(jié)，另外新增加了 CU 和 DU 間的中傳環(huán)節(jié)。

2020 年 5G 建設(shè)加速，“新基建”的提出將 5G 基礎(chǔ)建設(shè)推向高峰。根據(jù) Gartner 預(yù)測(cè)，2020 年全球 5G 基礎(chǔ)設(shè)施收入將從 2019 年的 22 億美元增長89%，到 2021 年達(dá)到 68 億美元。目前國內(nèi)疫情緩和，5G 基建將加快建設(shè)，3 月 24 日，工信部發(fā)布《關(guān)于推動(dòng) 5G 加快發(fā)展的通知》，明確要求“進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)備采購、查勘設(shè)計(jì)、工程建設(shè)等工作流程，搶抓工期，最大程度消除新冠肺炎疫情影響”。

三大運(yùn)營商資本開支結(jié)束 5 年下跌趨勢(shì)，2019 年資本支出回暖，行業(yè)景氣回升。三大運(yùn)營商 2019 年資本開支合計(jì) 2999 億元，同比去年增長 5%，其中，中國移動(dòng)、中國聯(lián)通、中國電信 2019 年分別投入資本開支 1659 億元、564 億元、776 億元。

運(yùn)營商 5G 資本開支翻倍增加，占 2020 年全部資本開支比例超 50%。目前三大運(yùn)營商均已發(fā)布 2019 年度業(yè)績(jī)報(bào)告，三大運(yùn)營商 2020 年資本開支計(jì)劃合計(jì)達(dá) 3348 億元，同比去年增長 12%，其中 5G 資本開支計(jì)劃達(dá) 1803 億元，占總資本開支計(jì)劃的 54%，同比去年增長 3.38 倍。

2、基站數(shù)量與單體價(jià)值提升，天線投資規(guī)模擴(kuò)大

5G 時(shí)代天線投資規(guī)模相比 4G 時(shí)期將會(huì)有大幅提升。在 5G 基站天線特征方面，5G 天線通道數(shù)量會(huì)比 4G 有所提升，4G 時(shí)期多以 4 通道為主，而 5G 時(shí)期將擴(kuò)至 64 通道。5G 宏基站中AAU 設(shè)備適用于中頻頻段與毫米波頻段，在 Sub-6G 頻段，AAU 設(shè)備包括 64T64R、32T32R、16T16R 三種類型， 64T64R AAU 設(shè)備有 64 收發(fā)通道，多部署在密集城區(qū)等 5G 數(shù)據(jù)熱點(diǎn)區(qū)域， 其余區(qū)域則使用 32 收發(fā)通道或 16 收發(fā)通道。在毫米波頻段，由于電磁信號(hào)傳播特點(diǎn) AAU 設(shè)備的通道數(shù)相對(duì)較少，一般低于 8 通道，需采用大規(guī)模天線陳列與波束賦形技術(shù)，提高信號(hào)覆蓋能力。

5G 基站數(shù)量相比 4G 有望增長，預(yù)計(jì)為 4G 的 1.2-1.3 倍。根據(jù)工信部最新發(fā)布的《2019 年通信業(yè)統(tǒng)計(jì)公報(bào)》顯示，截至 2019 年底，4G 基站數(shù)達(dá)到544 萬站，占基站總數(shù)的 64.7%；我國 5G 基站數(shù)超 13 萬站，預(yù)計(jì) 2020 年我國 5G 基站建設(shè)數(shù)量在 70 萬站左右。此外，5G 基站天線需要滿足高頻高速大流量傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，工藝難度與天線材質(zhì)提升，天線單體價(jià)值提升，4G 基站天線成本約 800-1000 元/副，5G 基站天線成本預(yù)計(jì)為 3000-4000 元/副。5G 基站數(shù)量與 5G 基站天線單體價(jià)值的提升，將助推 5G 基站天線投資規(guī)模同向增長。