5G 基站核心部件包括基站芯片、基站天線、射頻、濾波器、網優設備、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。與智能手機等消費品追求頂尖工藝有所不同,5G 基站作為工業品,對芯片工藝的整體要求并不高,不同的芯片采用各自適應的工藝。 從應用現狀來看,核心的 CPU、FPGA、DFE(數字前端)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,目前相關核心產品在商用市場用途廣泛,成本、功耗和競爭力具有優勢,普遍的問題是對本土支持和響應速度偏弱。從國內來看,國產廠商整體能力和集成度相對國際產業存在差距,產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,而國內產業高端 CPU 芯片當前是 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。常規器件的工藝要求很低,可以全環節自主可控;而工藝要求高的核心器件,抗風險能力弱,需要廣泛的設備廠家支持。
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、高效率為主要技術發展方向。5G 基站主要采用 Massive MIMO 技術,目前國內基站天線廠商已擁有相關核心技術。
5G 基站采用 Massive MIMO 技術及波束賦形技術,對天線設計提出了更高的要求,天線設計的復雜度及集成度提升。5G 基站架構改變,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 三級結構,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、簡化站點物理設備、提升網絡覆蓋等優點,在 4G 網絡部署中已有所運用。5G 時代,為減小饋線損耗、增強覆蓋、適應 Massive MIMO 高復雜度設計,天線有源化將成為趨勢。
市場方面,5G NR宏基站大規模建設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。
射頻主要用于實現無線通訊的兩個本質功能,即在發射信號的過程中將二進制信號轉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換成二進制數字信號。從結構來看,射頻可以拆分為天線、射頻收發芯片、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(手機為主)、通信基站等,其中,手機是主要的下游市場,通信基站射頻前端的市場規模相對較小。
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、介質濾波器、聲學濾波器等。其中,金屬腔體濾波器、介質濾波器主要應用于宏基站、小基站;聲學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、小基站、物聯網等領域。
濾波器作為基站的核心零部件,對于基站選頻起到關鍵作用。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使用大規模天線陣列Massive MIMO 技術,每條天線需要配備雙工器,并且需要濾波器進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、發熱多的缺點,5G 未來將更多的使用體積小的介質濾波器。
從短期看,介質濾波器與腔體濾波器將共同為5G基站服務;從長期看,損耗小、介電數高、體積小的陶瓷介質濾波器將成為主流。
網優設備
網優是“網絡優化”的簡稱,指在現網基礎上通過話務數據分析、現場測試數據采集、參數分析、硬件檢查等手段,找出影響網絡質量的原因,在此基礎上進行各種優化(包括參數修改、網絡結構調整、設備配置調整和采取某些技術手段),使網絡性能達到我們需要的最佳平衡點。相應地,網優設備是指用于進行網絡優化的硬件設備及其中相應配套的軟件。
PA
功率放大器(PA)是基站射頻單元中的關鍵組成部分,主要是將調制電路所產生的射頻小信號放大,進而獲得足夠大的射頻輸出功率,作為信息傳輸的重要器件之一,PA 直接決定了無線通信的距離、信號質量以及功耗等。
PCB
PCB 是電子元器件互聯的提供者,也是工業電子產品的命脈。5G 建設的初期階段,無論是無線接入網還是傳輸網,均對 PCB 行業提出了更高的供應需求和技術要求。
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。PCB 板以多層板和單雙面板為主,還包括 HDI 板、IC 載板、柔性板,以及剛撓結合板。以 2020 年中國 PCB 市場結構數據為例,普通多層板、單/雙面板,HDI 板、IC 載板、柔性板以及剛撓結合板的市場占有率分別為 49%、15%、17%、15%、3%,主要應用于通信、計算機、汽車電子等領域。
5G基站設計流程
-
射頻
+關注
關注
106文章
5737瀏覽量
169938 -
天線
+關注
關注
70文章
3273瀏覽量
142079 -
基站
+關注
關注
17文章
1420瀏覽量
67378 -
5G
+關注
關注
1360文章
48774瀏覽量
571066
原文標題:5G基站核心部件一覽表
文章出處:【微信號:Filter_CN,微信公眾號:濾波器】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
發布評論請先 登錄
電子防潮柜的核心部件功能及工作原理

晶振頻率穩定性:5G 基站與航天設備的核心競爭力
5G 基站部署在路燈上會有輻射問題嗎?科學解析帶你走出認知誤區
愛普生SG2520VGN差分晶振5G基站的時鐘解決方案

愛普生壓控晶振 VG7050CDN(X1G004861)在 5G 通信基站中的應用
5G網絡優化中,信令測試儀如何幫助故障排查?
我國5G基站突破400萬個
接地電阻柜的核心部件電阻器如何進行選擇?
第十二屆半導體設備與核心部件展示會9月底將于無錫開幕

評論