5G基站核心部件有哪些

5G 基站核心部件包括基站芯片、基站天線、射頻、濾波器、網(wǎng)優(yōu)設(shè)備、功率放大器（PA）與印制電路板（PCB）等。

基站芯片

5G 基站芯片范圍廣泛，包括 CPU、FPGA、交換芯片、電源芯片、時鐘芯片等。與智能手機(jī)等消費品追求頂尖工藝有所不同，5G 基站作為工業(yè)品，對芯片工藝的整體要求并不高，不同的芯片采用各自適應(yīng)的工藝。 從應(yīng)用現(xiàn)狀來看，核心的 CPU、FPGA、DFE（數(shù)字前端）等核心芯片對工藝要求較高，主要采用 10nm 到 28nm 的工藝，部分廠家將推出 5nm 及更尖端工藝的芯片。從國際來看，目前相關(guān)核心產(chǎn)品在商用市場用途廣泛，成本、功耗和競爭力具有優(yōu)勢，普遍的問題是對本土支持和響應(yīng)速度偏弱。從國內(nèi)來看，國產(chǎn)廠商整體能力和集成度相對國際產(chǎn)業(yè)存在差距，產(chǎn)品功耗和成本差距大。目前，國際高端 CPU 芯片和高端 FPGA 芯片已用到 10nm 工藝，而國內(nèi)產(chǎn)業(yè)高端 CPU 芯片當(dāng)前是 14nm 工藝，高端 FPGA 工藝還在 28nm。 TRX、DDR4、交換芯片等重要芯片，采用 19nm 到 28nm 工藝。而一些配套器件、通用器件，采用一些非常成熟的工藝即可。常規(guī)器件的工藝要求很低，可以全環(huán)節(jié)自主可控；而工藝要求高的核心器件，抗風(fēng)險能力弱，需要廣泛的設(shè)備廠家支持。

基站天線

天線是基站的重要組成部分，決定通話與信息的傳輸質(zhì)量。從 4G 到 5G，基站的天線主要以多頻段、小型化、高效率為主要技術(shù)發(fā)展方向。5G 基站主要采用 Massive MIMO 技術(shù)，目前國內(nèi)基站天線廠商已擁有相關(guān)核心技術(shù)。

5G 基站采用 Massive MIMO 技術(shù)及波束賦形技術(shù)，對天線設(shè)計提出了更高的要求，天線設(shè)計的復(fù)雜度及集成度提升。5G 基站架構(gòu)改變，4G 宏基站主要分為天線、射頻單元RRU 和基帶處理單元 BBU 三個部分，而 5G 宏基站升級為 DU+CU+AAU 三級結(jié)構(gòu)，天線和射頻單元 RRU 合二為一成為全新的有源天線單元，AAU 除含有 RRU 射頻功能外，還將包含部分物理層的處理功能。

有源天線（AAU）中射頻模塊與天線高度集成，擁有多頻段一次部署、簡化站點物理設(shè)備、提升網(wǎng)絡(luò)覆蓋等優(yōu)點，在 4G 網(wǎng)絡(luò)部署中已有所運(yùn)用。5G 時代，為減小饋線損耗、增強(qiáng)覆蓋、適應(yīng) Massive MIMO 高復(fù)雜度設(shè)計，天線有源化將成為趨勢。

市場方面，5G NR宏基站大規(guī)模建設(shè)推動了天線振子需求的快速增長，同時 5G 天線頻率的提升，需要應(yīng)用價值量更高的高頻高速 PCB，因此，基站天線的價格相較過去有所提升。5G NR 宏基站數(shù)量與 5G 基站天線單體價值的同步提升，將助推 5G 基站天線投資規(guī)模大幅增長。

射頻

射頻（RF）是 Radio Frequency 的縮寫，頻率范圍在 300kHz～300GHz 之間。射頻是一種電流，是一種高頻交流變化電磁波的簡稱。根據(jù)每秒電流交互頻率，可以分為低頻（變化小于 1000 次的交流電）、中頻和高頻（變化大于 10000 次的電流）。射頻是一種高頻電流，居于高頻（大于 10K）中的較高頻段，而微波頻段（300M-300G）又是其中的更高頻段。

射頻主要用于實現(xiàn)無線通訊的兩個本質(zhì)功能，即在發(fā)射信號的過程中將二進(jìn)制信號轉(zhuǎn)換成高頻率的無線電磁波信號，在接收信號的過程中將收到的電磁波信號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字信號。從結(jié)構(gòu)來看，射頻可以拆分為天線、射頻收發(fā)芯片、基帶和射頻前端。

按照下游來分，民用射頻前端下游主要為移動終端（手機(jī)為主）、通信基站等，其中，手機(jī)是主要的下游市場，通信基站射頻前端的市場規(guī)模相對較小。

濾波器

濾波器是由電容、電感和電阻組成的濾波電路，可以對電源線中特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進(jìn)行有效濾除，得到一個特定頻率的電源信號，或消除一個特定頻率后的電源信號。

濾波器主要可分為金屬腔體濾波器、介質(zhì)濾波器、聲學(xué)濾波器等。其中，金屬腔體濾波器、介質(zhì)濾波器主要應(yīng)用于宏基站、小基站；聲學(xué)濾波器可分為表面濾波器（SAW Filter）和體聲濾波器（BAW Filter），主要用于手機(jī)、小基站、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。

濾波器作為基站的核心零部件，對于基站選頻起到關(guān)鍵作用。4G 主要采用金屬腔體濾波器，價格低而且工藝成熟，但金屬切割招致體積相對偏大。由于 5G使用大規(guī)模天線陣列Massive MIMO 技術(shù)，每條天線需要配備雙工器，并且需要濾波器進(jìn)行信號頻率的同步處理，大幅增加了濾波器市場需求。另外，腔體濾波器由于體積大、發(fā)熱多的缺點，5G 未來將更多的使用體積小的介質(zhì)濾波器。

從短期看，介質(zhì)濾波器與腔體濾波器將共同為5G基站服務(wù)；從長期看，損耗小、介電數(shù)高、體積小的陶瓷介質(zhì)濾波器將成為主流。

網(wǎng)優(yōu)設(shè)備

網(wǎng)優(yōu)是“網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化”的簡稱，指在現(xiàn)網(wǎng)基礎(chǔ)上通過話務(wù)數(shù)據(jù)分析、現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)采集、參數(shù)分析、硬件檢查等手段，找出影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的原因，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行各種優(yōu)化（包括參數(shù)修改、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)整、設(shè)備配置調(diào)整和采取某些技術(shù)手段），使網(wǎng)絡(luò)性能達(dá)到我們需要的最佳平衡點。相應(yīng)地，網(wǎng)優(yōu)設(shè)備是指用于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的硬件設(shè)備及其中相應(yīng)配套的軟件。

PA

功率放大器（PA）是基站射頻單元中的關(guān)鍵組成部分，主要是將調(diào)制電路所產(chǎn)生的射頻小信號放大，進(jìn)而獲得足夠大的射頻輸出功率，作為信息傳輸?shù)闹匾骷唬琍A 直接決定了無線通信的距離、信號質(zhì)量以及功耗等。

PCB

PCB 是電子元器件互聯(lián)的提供者，也是工業(yè)電子產(chǎn)品的命脈。5G 建設(shè)的初期階段，無論是無線接入網(wǎng)還是傳輸網(wǎng)，均對 PCB 行業(yè)提出了更高的供應(yīng)需求和技術(shù)要求。

因為 5G基站天線的集成度要求明顯提高，所以需要采用更多層的 PCB 技術(shù)。PCB 板以多層板和單雙面板為主，還包括 HDI 板、IC 載板、柔性板，以及剛撓結(jié)合板。以 2020 年中國 PCB 市場結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)為例，普通多層板、單/雙面板，HDI 板、IC 載板、柔性板以及剛撓結(jié)合板的市場占有率分別為 49%、15%、17%、15%、3%，主要應(yīng)用于通信、計算機(jī)、汽車電子等領(lǐng)域。

5G基站設(shè)計流程