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Analyse: 5g-Basisstationsfilter

Erscheinungsdatum: 2021Quelle des Autors: KinghelmAufrufe: 800

Der Filter ist das Kern-HF-Gerät der Basisstation. Der Filter filtert das elektromagnetische Wellensignal und lässt nur das erforderliche Signal durch. Der Hauptzweck besteht darin, das Interferenzproblem zwischen verschiedenen Frequenzbändern und verschiedenen Formen drahtloser Kommunikationssysteme zu lösen.Derzeit gibt es drei Haupttypen von Filtern: Metall-Koaxial-Hohlraumfilter, Metall-Hohlraum-Keramik-Dielektrikum-Resonanzstabfilter und Keramik-Dielektrikum-Wellenleiterfilter. Bei den beiden letztgenannten Rohstoffen handelt es sich um keramische Medien.Im 3G/4G-Zeitalter werden hauptsächlich metallische Koaxialhohlraumfilter verwendet.



technologischer Prozess

Der Prozess des Hochtemperatursinterns umfasst: HF-/Strukturdesign, Herstellung dielektrischer Pulver, Sprühgranulierung, Pressen, Sintern, Schleifen, Metallisierung, Elektrodenherstellung und Debugging. Der Kernherstellungsprozess umfasst hauptsächlich vier Teile: Pulverformulierung, Pressen und Sintern, Goldformen und Debuggen.

technische Innovation

Die Form der 3G- bis 4G-Filter hat sich kaum verändert, und das Hauptprodukt ist der Metallhohlraumfilter. Der Einsatz der Massive-MIMO-Technologie und der aktiven Antenne im 5G-Zeitalter treibt die Miniaturisierung und das Gewicht von Filtern voran. Die Filterindustrie steht vor einer technologischen Modernisierung, und der Metallhohlraum entwickelt sich zu einem keramischen dielektrischen Filter. Huawei fördert den Einsatz rein dielektrischer Wellenleiterfilter am radikalsten, und andere große Gerätehersteller konzentrieren sich hauptsächlich auf halbdielektrische oder miniaturisierte Metallfilter.


      Wichtige Verbindungen im Produktionsprozess von keramischen dielektrischen Filtern  

Die technische Schwierigkeit bei der Herstellung von Keramikfiltern liegt in der Konsistenz. Die Formulierung keramischer Pulvermaterialien, die Produktionsautomatisierung sowie die Ausbeute und Effizienz bei der Inbetriebnahme sind die Schwierigkeiten der Filterproduktion.

Pulverzubereitung: Die eigene Formel ist einer der Wettbewerbsfähigkeiten von Unternehmen.Die Zusammensetzung des Keramikpulvers ist der Schlüsselfaktor für die Leistung des Filters. Nur mit einer guten Materialformulierung können wir die entsprechenden dielektrischen Keramiken mit hohem Q erhalten. Eine unangemessene Säure-Base-Kontrolle, Verunreinigungen und andere Faktoren beeinträchtigen die Pulverqualität.

Trockenpressen: Die Autonomie der Ausrüstung und des Produktionsprozesses für das Trockenpressen von Pulvern ist eine der zentralen Wettbewerbsfähigkeiten.

Der Trockenpressvorgang besteht darin, das granulierte Pulver in die Form zu geben und es schließlich neu anzuordnen und zu verformen, um es zu verdichten, um einen einfachen Keramikembryo mit einer bestimmten Festigkeit und Form zu bilden. Zu den Einflussfaktoren zählen vor allem: Pulvereigenschaften, Auswahl des Bindemittels und Schmiermittels, Matrizendesign, Presskraft im Pressvorgang, Pressmodus, Beschleunigungsgeschwindigkeit und Haltezeit.

Sintern: Die Autonomie des Sinterofens und des Produktionsprozesses ist eine der zentralen Wettbewerbsfähigkeiten.Unter Einwirkung hoher Temperatur bildet der Embryo schließlich einen harten polykristallinen Sinterkörper mit einer bestimmten Mikrostruktur. Der Sinterprozess bestimmt die Korngröße und Dichte der Keramik und beeinflusst dann die mechanische Festigkeit und Polarisation der Keramik. Die Verbesserung des Prozesses kann die Leistung von Produkten erheblich beeinflussen.

      Wichtige Verbindungen im Produktionsprozess von keramischen dielektrischen Filtern  

Die technische Schwierigkeit bei der Herstellung von Keramikfiltern liegt in der Konsistenz. Die Formulierung keramischer Pulvermaterialien, die Produktionsautomatisierung sowie die Ausbeute und Effizienz bei der Inbetriebnahme sind die Schwierigkeiten der Filterproduktion.

CNC-Bearbeitung: Hersteller mit ausgereifter Produktionstechnologie können die CNC-Bearbeitungsverbindung überspringen und die Produktionszeit erheblich verkürzen.Bei der CNC-Bearbeitung wird mit einer CNC-Werkzeugmaschine geschliffen, um die Maßgenauigkeit des Keramikmediumkörpers genau zu erreichen.

Metallisierung:Chemisches Plattieren, Sprühen, Sputtern, Siebdruck und andere Verfahren werden verwendet, um die Silberschicht auf dem Keramikmediumsubstrat aufzutragen. Nachdem Silber im Silberofen gebrannt wurde, kann die Silberbeschichtung mit Lasergeräten angepasst werden.

Inbetriebnahme:Das Debuggen des herkömmlichen Hohlraumfilters erfolgt durch Anpassen des Resonanzstabs, hauptsächlich einschließlich Rückflussdämpfungsparameter, Einfügungsdämpfungsparameter, Außerband-Unterdrückungsparameter usw.

Das Debuggen von Keramikfiltern kann nur durch Schleifen erfolgen. Aufgrund der Irreversibilität des Keramikschleifens ist das Produkt-Debugging der entscheidende Faktor für die Produktausbeute und die Produktionseffizienz.

         Keramische dielektrische Filter bieten bei 5g-Anwendungen viele Vorteile  

Keramische dielektrische Filter bieten Vorteile in Bezug auf Miniaturisierung, geringes Gewicht, geringe Verluste, Temperaturstabilität und Kostenleistung.

Während des 5g-Zeitraums steigt die Filtermenge exponentiell an, was höhere Anforderungen an Gerätegröße, Gewicht, Heizleistung und Preis mit sich bringt.Das Gewicht von 4G RRU liegt zwischen 13 und 20 kg und 5gaau zwischen 38 und 47 kg, was eine große Herausforderung für die Ausrichtung des Himmels darstellt.

Der Qualitätsfaktor Q des Keramikmediums ist hoch, die relative Dielektrizitätskonstante ist hoch und der Verlust ist gering.Gemäß den Ausbreitungseigenschaften elektromagnetischer Wellen wird die elektromagnetische Welle, wenn sie vom Medium mit hoher Dielektrizitätskonstante in das Medium mit niedriger Dielektrizitätskonstante eintritt, an der dielektrischen Grenzfläche emittiert und gebrochen. Wenn der Einfallswinkel größer oder gleich dem kritischen Winkel ist, wird die elektromagnetische Welle total reflektiert. Je höher die Dielektrizitätskonstante des Mediums ist, desto kleiner ist der Grenzwinkel. Es ist leicht, auf der Oberfläche des Mediums eine magnetische Wand zu bilden. Die Energie des elektromagnetischen Feldes wird im Resonanzraum konzentriert und der Strahlungsverlust ist gering. Der Verlust des Mediums selbst bestimmt den Q-Wert des Resonators, q = 1 / tan δ (δ ist der Verlustwinkel). Je höher der Q-Wert, desto einfacher ist es, die elektromagnetische Schwingung aufrechtzuerhalten.

Die relative Dielektrizitätskonstante des Keramikmediums kann bis zu über 90 betragen, was das Volumen und die Qualität des Filters erheblich reduzieren kann, ohne die Leistung des Filters zu beeinträchtigen.Die Größe des Filters hängt von der Resonanzfrequenz und der relativen Dielektrizitätskonstante des Materials ab. Je höher die Resonanzfrequenz und die relative Dielektrizitätskonstante, desto kleiner ist die Gerätegröße. Die geometrische Größe des dielektrischen Filters beträgt die Hälfte der Wellenleiterwellenlänge.

Keramische dielektrische Materialien sind leichter und billiger als Metallmaterialien.

         Barrieren der Basisstationsfilterindustrie  

Hohe Branchenbarrieren:

Zertifizierungsbarrieren.Wenn der Lieferant die Zertifizierung des Hauptausrüstungslieferanten für die nachgelagerte Kommunikation besteht und in Chargen liefert, muss er vom Hauptausrüstungslieferanten für die Kommunikation über einen längeren Zeitraum inspiziert und überprüft werden. Sobald der Lieferant die Zertifizierung des Hauptausrüstungslieferanten bestanden hat, wird der Hauptausrüstungslieferant nicht ohne weiteres einen Ersatz in Betracht ziehen. Er kann jedoch ausgeschlossen werden, wenn er nicht mit der technischen Innovation Schritt hält. (hohe Anforderungen an unabhängige F&E-Fähigkeit und schnelle Reaktionsfähigkeit)

Technologiebarriere.Vom Design bis zur Fertigung müssen Filter Schlüsseltechnologien in verschiedenen Disziplinen beherrschen. Lieferanten müssen über einen langen Zeitraum akkumulieren, um kostengünstige Produkte herzustellen.

Kundenvertrauen.Im Zeitalter von 5g und dem Internet der Dinge werden höhere Anforderungen und Garantien an die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Internets der Dinge gestellt. Systemintegratoren sind wichtiger für die Fähigkeitszertifizierung und das Vertrauen der Lieferanten und werden neue Marktteilnehmer sorgfältig auswählen.

Finanzielle Hürden.Die Produktionsausrüstung des Filters umfasst Formenverarbeitungsgeräte, Druckgussmaschinen, CNC-Bearbeitungszentren, Netzwerkanalysatoren und andere hochwertige Geräte. Darüber hinaus werden weitere Mittel in die frühe Phase der Massenproduktion investiert. Auch für die Bewältigung des Zahlungsziels der Kunden sind ausreichende Mittel erforderlich.


Markt für Basisstationsfilterindustrie


         Herausforderungen und Chancen des Basisstationsfilters im 5g-Zeitalter  

Im Vergleich zu den strukturellen Veränderungen der Basisstation im 4G-Zeitalter bringt 5g Wachstumsraum auf die HF-Seite der Basisstationsantenne

1) Antenne und HF integrierte AAU (Antenne RRU = AAU);

2) Die BBU ist in Cu (zentrale Einheit) und Du (verteilte Einheit) unterteilt.

3) Die breite Anwendung von Massive-MIMO-Antennen erfordert eine deutliche Erhöhung der Anzahl der HF-Kanäle (von durchschnittlich zwei Sendern und zwei Empfängern im 4G-Zeitalter auf die Mainstream-64 Sender und 64 Empfänger in der Zukunft und 32 Sender und 32 Empfänger). oder 16 Sender und 16 Empfänger)

Im 5G-Zeitalter wird die Filtertechnologie innoviert und die Bruttogewinnspanne neuer Produkte ist in der Anfangsphase hoch



         Kapazitätsberechnung einer 5g-Makro-Basisstation  

Die Übertragung elektromagnetischer Wellen im Weltraum folgt der folgenden Formel:

Übertragungsverlust = 20logf 20logd 32.4

Dabei ist f die Frequenz der elektromagnetischen Welle und D die Übertragungsentfernung.

Kernannahmen:

(1) Die 4G-Frequenz wird mit 2.4 GHz und die 5G-Frequenz mit 3.5 GHz berechnet. (2) Die Basisstation ist in Form einer Zelle abgedeckt, die ungefähr kreisförmig ist, um (3) ein 5G-Signal zu simulieren und die gleiche Abdeckung wie 4G zu erreichen.

Wichtigste Schlussfolgerungen:

(1) Die Abdeckungsreichweite von 4G-Basisstationen beträgt das 1.5-fache der von 5g-Basisstationen

(2) Der Abdeckungsbereich von 4G-Basisstationen ist 2.1-mal so groß wie der von 5G-Basisstationen

(3) Bei gleicher 4G-Abdeckung ist die Anzahl der 5g-Basisstationen doppelt so hoch wie bei 4G

         Detaillierte Schätzung des Marktvolumens von Basisstationsfiltern: sowohl Volumen- als auch Preisanstieg  

Annahme: Basierend auf der Prognose von Guosen Securities zur Anzahl der 5g-Basisstationen in den nächsten Jahren.

2018 ist das sechste Jahr des 4G-Aufbaus. Der Höhepunkt des 4G-Baus wurde in den Jahren 2014–2016 erreicht, als jedes Jahr fast eine Million Basisstationen gebaut wurden. Nach der Gesamtleistung der drei Betreiber lag die Zahl der 4G-Basisstationen im Jahr 4.5 bei über 2018 Millionen.

2019 ist das erste Jahr des 5G-Baus. Der Höhepunkt wird voraussichtlich zwischen 2021 und 2023 erreicht. Jedes Jahr werden mehr als 1 Million 5g-Basisstationen hinzukommen, und die Investitionen allein auf der Basisstationsseite werden 200 bis 300 Milliarden Yuan erreichen.

Marktflächenschätzung:

Marktfläche des Filters im 5G-Zeitalter = Anzahl der Basisstationen x Anzahl der einzelnen Basisstationsfilter (dh Anzahl der Kanäle einer einzelnen Basisstation) x Preis des einzelnen Kanalfilters

Marktfläche des Filters im 4G-Zeitalter = Anzahl der Basisstationen x Preis des von einer einzelnen Basisstation verwendeten Filters (Anzahl der Tage x entsprechender Wert eines einzelnen Tages)

Anzahl Basisstationen:Die Zahl der 4G-Basisstationen in China beträgt etwa 4.5 Millionen, und die Zahl der weltweiten 4G-Basisstationen ist etwa doppelt so hoch wie in China, nämlich etwa 9 Millionen. Nach einer 1.2-fachen konservativen Berechnung beträgt die Gesamtzahl der inländischen 5g-Basisstationen etwa 5.4 Millionen (Bauzeitraum 2019–2025), und die Zahl der globalen Basisstationen im gleichen Zeitraum beträgt etwa 10.8 Millionen. Beim 1.5-fachen beträgt die Gesamtzahl der inländischen 5G-Basisstationen etwa 6.75 Millionen, und die Zahl der globalen Basisstationen im gleichen Zeitraum beträgt etwa 13.5 Millionen.

Marktfläche für 4G-Filter:In einer einzigen Basisstation gibt es drei Antennen, und der Wert des jeder Antenne entsprechenden Filters beträgt derzeit 800-1000 Yuan. Unter der Annahme, dass die jährliche Preissenkung in der Frühphase 20 % beträgt, kann berechnet werden, dass der inländische Markt für 4G-Filter etwa 21.483 Milliarden Yuan und der globale Markt etwa 42.966 Milliarden Yuan beträgt.

Marktfläche für 5g-Filter:Das gängige Schema des 5g-Hotspot-Szenarios mit hoher Kapazität ist 64t64r, also 64 Kanäle, sodass eine Basisstation über 3 Antennen und 192 Kanäle verfügt. Es wird geschätzt, dass der aktuelle Preis etwa 50 Yuan pro Einzelkanal beträgt, und es wird erwartet, dass der Preis mit dem Fortschritt der Prozessebene und der Inbetriebnahmeebene weiter sinkt. Es wird davon ausgegangen, dass der Stückpreis des 5-g-Filters während der Lieferfrist des 10-g-Filters jedes Jahr um 5 % sinkt. Berechnet beträgt der inländische Markt für 5G-Filter 37.221 Milliarden Yuan (1.73-faches von 4G), und der Weltmarkt beträgt etwa 73.550 Milliarden Yuan (1.71-faches von 4G).

          Detaillierte Schätzung des Marktvolumens von Basisstationsfiltern: sowohl Volumen- als auch Preisanstieg    

Schätzung der Marktfläche

Upstream- und Downstream-Analyse der Industriekette für Basisstationsfilter


Analyse der Industriekette:

Der traditionellen Metall-HF-Filterindustrie ist der Lieferant von HF-Metallkomponenten und Strukturteilen vorgelagert, und die Branchenkonzentration ist gering. Die vorgelagerten Rohstoffe haben sich in der 5g-Ära von Metallmaterialien zu Keramikpulver verändert. Die Keramikpulverformel wirkt sich direkt auf die Leistung des Filters aus. Daher ist die eigene ausgereifte Formel eine der zentralen Wettbewerbsfähigkeiten der Filterhersteller und trägt zur Kostensenkung bei.

Vor dem Jahr 2000 lag die Kernproduktionstechnologie für Mikrowellenkeramik hauptsächlich in den Händen Japans und der Vereinigten Staaten. Derzeit beherrschen inländische Hersteller die Produktionstechnologie von Keramikpulver, die noch in den Kinderschuhen steckt.

          Analyse der Industriekette für Basisstationsfilter    

Analyse der Industriekette:

Der Branche nachgelagert ist der Kommunikationsausrüstungsintegrator, und die Produkte werden vom Hauptausrüstungslieferanten integriert und an den Betreiber geliefert. Die Investitionsausgaben des Betreibers bestimmen den Entwicklungsfortschritt der Branche, und der Hauptausrüstungslieferant beeinflusst das Wettbewerbsmuster der vorgelagerten Industrie.

Aus der Perspektive des Investitionszykluswird jede Generation mobiler Kommunikationsnetze schrittweise in einem 10-Jahres-Zyklus kommerzialisiert. Es wird erwartet, dass Chinas 5G im Jahr 2020 in großem Umfang kommerzialisiert wird. Derzeit befindet es sich am Ende von 4G und wird schrittweise auf 5G umgestellt. Es wird erwartet, dass 4G und 5g für eine gewisse Zeit nebeneinander existieren. Gemessen am Tempo des Aufbaus der 5G-Infrastruktur in China wird erwartet, dass 2019 die Wachstumsphase der Industriekapazität sein wird, 2020 der Ausgangspunkt für Industrieinvestitionen ist und 2021–2023 der Höhepunkt der 5G-Investitionen und -Bauarbeiten sein wird.

Aus dem ökologischen Muster der wichtigsten AusrüstungslieferantenJeder Hauptausrüstungslieferant pflegt sein eigenes Lieferantensystem nach seinem eigenen technischen Weg und wählt 3-4 Kernlieferanten in jedem unterteilten Bereich der Kommunikationsausrüstungsindustrie aus, was das Wettbewerbsmuster der vorgelagerten Filterindustrie bestimmt. Mit der technologischen Innovation und dem Überleben des Stärkeren steht das Wettbewerbsmuster der vorgelagerten Zulieferindustrie vor einer Neuordnung, wenn eine neue Runde des Kommunikationszyklus beginnt.

Bau von Betreibern

International haben die USA, Südkorea, die Schweiz und das Vereinigte Königreich eine kommerzielle Nutzung angekündigt. Darunter wird erwartet, dass Südkorea bis Ende dieses Jahres 90000 5G-Basisstationen bauen wird.

Im Inland wird China Mobile im Jahr 50000 mehr als 5 2019G-Basisstationen, kommerzielle 5G-Stationen in mehr als 50 Städten und kommerzielle 5G-Stationen in Städten oberhalb der Präfekturebene im Jahr 2020 bauen; China Unicom hat 5G-Pilotnetzwerk in 40 Städten eröffnet; China Telecom hat in 5 Pilotstädten ein 17G-Pilotnetz aufgebaut und es rasch in 40 Städten ausgebaut.


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