Date de sortie：2021-12-28Source de l'auteur：KinghelmVues ： 3624
Le filtre est le principal dispositif RF de la station de base. Le filtre filtre le signal des ondes électromagnétiques et ne laisse passer que le signal requis. L'objectif principal est de résoudre le problème d'interférence entre différentes bandes de fréquences et différentes formes de systèmes de communication sans fil.À l'heure actuelle, les trois principaux types de filtres sont les filtres à cavité coaxiale métallique, les filtres à tige résonante diélectrique en céramique à cavité métallique et les filtres à guide d'ondes diélectriques en céramique. Les matières premières de ces deux derniers sont des supports céramiques.À l’ère de la 3G/4G, les filtres à cavité coaxiale métallique sont principalement utilisés.
processus technologique
Le processus de frittage à haute température est le suivant : conception RF/structurelle, fabrication de poudre diélectrique, granulation par pulvérisation, pressage, frittage, meulage, métallisation, fabrication d'électrodes et débogage. Le processus de fabrication de base comprend principalement quatre parties : la formulation de poudre, le pressage et le frittage, la formation de l'or et le débogage.
l'innovation technologique
La forme des filtres 3G à 4G a peu changé et le produit principal est le filtre à cavité métallique. L'application de la technologie MIMO massive et active antenne L'ère de la 5G favorise la miniaturisation et la légèreté des filtres. L'industrie des filtres est confrontée à une modernisation technologique, et la cavité métallique évolue vers un filtre diélectrique céramique. [敏感词] est le plus radical dans la promotion de l'application de filtres à guide d'ondes diélectriques purs, tandis que d'autres fabricants d'équipements majeurs se concentrent principalement sur les filtres métalliques semi-diélectriques ou miniaturisés.
La difficulté technique de la production de filtres en céramique réside dans la cohérence. La formulation de matériaux en poudre céramique, l'automatisation de la production ainsi que le rendement et l'efficacité de la mise en service sont les difficultés de la production de filtres.
Préparation de poudre : la formule autonome est l’un des facteurs de compétitivité des entreprises.La formulation de la poudre céramique est le facteur clé pour déterminer les performances du filtre. Ce n'est qu'avec une bonne formulation de matériau que nous pouvons obtenir les céramiques diélectriques à Q élevé correspondantes. Un contrôle acido-basique déraisonnable, des impuretés et d’autres facteurs endommageront la qualité de la poudre.
Moulage par presse à sec : l’autonomie de l’équipement de moulage par presse à sec de poudre et du processus de production est l’un des principaux atouts de la compétitivité.
Le processus de pressage à sec consiste à mettre la poudre granulée dans le moule, puis à la réarranger et à la déformer pour qu'elle soit compactée afin de former un embryon simple en céramique avec une certaine résistance et forme. Les facteurs d'influence comprennent principalement : les propriétés de la poudre, le choix du liant et du lubrifiant, la conception de la matrice, la force de pressage lors du processus de pressage, le mode de pressage, la vitesse d'accélération et le temps de maintien.
Frittage : l’autonomie du four de frittage et du processus de production est l’un des principaux atouts de la compétitivité.Sous l'action de la température élevée, l'embryon forme finalement un corps fritté polycristallin dur avec une certaine microstructure. Le processus de frittage détermine la taille des grains et la densité de la céramique, puis affecte la résistance mécanique et la polarisation de la céramique. L'amélioration des processus peut affecter de manière significative les performances des produits.
La difficulté technique de la production de filtres en céramique réside dans la cohérence. La formulation de matériaux en poudre céramique, l'automatisation de la production ainsi que le rendement et l'efficacité de la mise en service sont les difficultés de la production de filtres.
Traitement CNC : les fabricants dotés d'une technologie de production mature peuvent ignorer le lien de traitement CNC et améliorer considérablement le temps de production.L'usinage CNC consiste à meuler avec une machine-outil CNC pour obtenir avec précision la précision dimensionnelle du corps moyen en céramique.
Métallisation:Le placage chimique, la pulvérisation, la pulvérisation cathodique, la sérigraphie et d'autres procédés sont utilisés pour recouvrir la couche d'argent sur le substrat en céramique. Une fois l'argent brûlé dans le four à argent, le revêtement d'argent peut être ajusté par un équipement laser.
Mise en service:Le filtre à cavité traditionnel est débogué en ajustant la tige résonante, y compris principalement les paramètres de perte de retour, les paramètres de perte d'insertion, les paramètres de suppression hors bande, etc.
Le débogage du filtre en céramique ne peut être effectué que par meulage. En raison de l'irréversibilité du broyage de la céramique, le débogage du produit est le lien clé affectant le rendement du produit et l'efficacité de la production.
Le filtre diélectrique en céramique présente des avantages en termes de miniaturisation, de légèreté, de faibles pertes, de stabilité de température et de rentabilité.
Au cours de la période de 5 g, la quantité de filtre augmente de façon exponentielle, ce qui impose des exigences plus élevées en matière de taille, de poids, de performances de chauffage et de prix de l'appareil.Le poids du 4G RRU est compris entre 13 et 20 kg et celui du 5gaau est compris entre 38 et 47 kg, ce qui pose un grand défi pour le relèvement du ciel.
Le facteur de qualité Q du milieu céramique est élevé, la constante diélectrique relative est élevée et la perte est faible.Selon les caractéristiques de propagation de l'onde électromagnétique, lorsque l'onde électromagnétique pénètre dans le milieu à faible constante diélectrique à partir du milieu à constante diélectrique élevée, elle émet et se réfracte sur l'interface diélectrique. Lorsque l’angle incident est supérieur ou égal à l’angle critique, l’onde électromagnétique sera totalement réfléchie. Plus la constante diélectrique du milieu est élevée, plus l'angle critique est petit. Il est facile de former une paroi magnétique à la surface du support. L’énergie du champ électromagnétique est concentrée dans la cavité résonante et la perte par rayonnement est faible. La perte du milieu elle-même détermine la valeur Q du résonateur, q = 1 / tan δ （ δ est l'angle de perte), plus la valeur Q est élevée, plus il est facile de maintenir l'oscillation électromagnétique.
La constante diélectrique relative du milieu céramique peut aller jusqu'à plus de 90, ce qui peut réduire considérablement le volume et la qualité du filtre sans réduire les performances du filtre.La taille du filtre est liée à la fréquence de résonance et à la constante diélectrique relative du matériau. Plus la fréquence de résonance et la constante diélectrique relative sont élevées, plus la taille du dispositif est petite. La taille géométrique du filtre diélectrique est la moitié de la longueur d'onde du guide d'onde.
Les matériaux diélectriques céramiques sont plus légers et moins chers que les matériaux métalliques.
Barrières industrielles élevées :
Obstacles à la certification.Si le fournisseur réussit la certification du fournisseur principal d'équipement de communication en aval et fournit par lots, il doit être inspecté et examiné pendant une longue période par le fournisseur principal d'équipement de communication. Une fois que le fournisseur a obtenu la certification du principal équipementier, celui-ci n'envisagera pas facilement le remplacement, mais il pourra être éliminé s'il ne parvient pas à suivre l'innovation technique. (exigences élevées en matière de capacité de R&D indépendante et de capacité de réponse rapide)
barrière technologique.De la conception à la fabrication, les filtres doivent maîtriser des technologies clés dans diverses disciplines. Les fournisseurs doivent accumuler pendant longtemps pour produire des produits rentables.
La confiance du client.À l’ère de la 5g et de l’Internet des objets, des exigences et des garanties plus élevées sont mises en avant pour la fiabilité et la sécurité de l’Internet des objets. Les intégrateurs de systèmes sont plus importants pour la certification des capacités et la confiance des fournisseurs, et sélectionneront avec soin les nouveaux entrants.
Barrières financières.L'équipement de production du filtre comprend un équipement de traitement de moules, une machine de moulage sous pression, un centre d'usinage CNC, un analyseur de réseau et d'autres équipements de grande valeur, et davantage de fonds sont investis dans les premières étapes de la production de masse. Des fonds suffisants sont également nécessaires pour faire face à la période de crédit de paiement des clients.
Espace de marché de l’industrie des filtres de stations de base
Par rapport aux changements structurels de la station de base à l'ère de la 4G, la 5G apporte un espace de croissance à l'extrémité RF de la station de base antenne
1) Antenne et AAU RF intégrées (antenne RRU = UAU);
2) Le BBU est divisé en Cu (unité centralisée) et Du (unité distribuée) ;
3) La large application du MIMO massif antenne nécessite une augmentation significative du nombre de canaux RF (de deux émetteurs et deux récepteurs en moyenne à l'ère de la 4G aux 64 émetteurs et 64 récepteurs courants à l'avenir, et 32 émetteurs et 32 récepteurs ou 16 émetteurs et 16 récepteurs)
À l'ère de la 5G, la technologie des filtres est innovante et la marge bénéficiaire brute des nouveaux produits est élevée au début
La transmission des ondes électromagnétiques dans l’espace suit la formule suivante :
Perte de transmission = 20logf 20logd 32.4
Où f est la fréquence de l’onde électromagnétique et D est la distance de transmission.
Hypothèses de base :
(1) La fréquence 4G est calculée à 2.4 GHz et la fréquence 5G est calculée à 3.5 GHz. (2) la station de base est couverte sous forme de cellule, qui est approximativement circulaire pour simuler (3) le signal 5g pour obtenir la même couverture que la 4G.
Conclusions principales :
(1) La distance de couverture des stations de base 4G est 1.5 fois supérieure à celle des stations de base 5g
(2) La zone de couverture des stations de base 4G est 2.1 fois celle des stations de base 5g
(3) Avec la même couverture de la 4G, le nombre de stations de base 5g est deux fois supérieur à celui de la 4G
Hypothèse : basée sur la prévision de Guosen Securities sur le nombre de stations de base 5g dans les prochaines années.
2018 est la sixième année de construction de la 4G. Le pic de construction de la 4G s'est produit entre 2014 et 2016, avec près d'un million de stations de base construites chaque année. Selon le calibre total des trois opérateurs, le nombre de stations de base 4G a dépassé 4.5 millions en 2018.
2019 est la première année de construction de la 5g. Il devrait atteindre son apogée entre 2021 et 2023. Plus d'un million de stations de base 1g seront ajoutées chaque année, et l'investissement du seul côté des stations de base atteindra 5 à 200 milliards de yuans.
Estimation de l'espace de marché :
Espace de marché du filtre à l'ère 5g = nombre de stations de base X quantité de filtre de station de base unique (c'est-à-dire nombre de canaux d'une station de base unique) x prix du filtre de canal unique
Espace de marché du filtre à l'ère 4G = nombre de stations de base x prix du filtre utilisé par une seule station de base (nombre de jours x valeur correspondante d'une seule journée)
Nombre de bornes d'accès :Le nombre de stations de base 4G en Chine est d'environ 4.5 millions, et le nombre de stations de base 4G mondiales est environ le double de celui de la Chine, soit environ 9 millions. Selon un calcul 1.2 fois prudent, le nombre total de stations de base nationales 5g est d'environ 5.4 millions (période de construction 2019-2025) et le nombre de stations de base mondiales au cours de la même période est d'environ 10.8 millions. Soit 1.5 fois, le nombre total de stations de base nationales 5g est d'environ 6.75 millions, et le nombre de stations de base mondiales au cours de la même période est d'environ 13.5 millions.
Espace de marché du filtre 4G :Il y a trois antennes dans une seule station de base, et la valeur du filtre correspondant à chaque antenne Le prix actuel est de 800 à 1000 20 yuans. En supposant que la réduction annuelle des prix au début soit de 4 %, on peut calculer que le marché intérieur des filtres 21.483G est d'environ 42.966 milliards de yuans et le marché mondial d'environ XNUMX milliards de yuans.
Espace de marché du filtre 5g :Le schéma principal du scénario de point d'accès haute capacité 5G est 64t64r, c'est-à-dire 64 canaux, donc une station de base en a 3 antennes et 192 canaux. On estime que le prix actuel est d'environ 50 yuans / canal unique, et le prix devrait encore baisser avec l'avancement du niveau de processus et du niveau de mise en service. On suppose que le prix unitaire du filtre 5g diminuera de 10 % chaque année pendant la période d'approvisionnement du filtre 5g. Calculé, le marché intérieur des filtres 5g est de 37.221 milliards de yuans (1.73 fois celui de la 4G), et le marché mondial est d'environ 73.550 milliards de yuans (1.71 fois celui de la 4G).
Estimation de l'espace de marché
Analyse en amont et en aval de la chaîne industrielle des filtres de stations de base
Analyse de la chaîne industrielle :
L'amont de l'industrie traditionnelle des filtres RF métalliques est le fournisseur de composants métalliques RF et de pièces structurelles, et la concentration de l'industrie est faible. Les matières premières en amont de l’ère 5g sont passées des matériaux métalliques à la poudre céramique. La formule de la poudre céramique affecte directement les performances du filtre. Par conséquent, sa propre formule mature constitue l’un des principaux atouts de la compétitivité des fabricants de filtres et contribue à réduire les coûts.
Avant 2000, la technologie de production de base de céramiques micro-ondes était principalement entre les mains du Japon et des États-Unis. À l'heure actuelle, les fabricants nationaux maîtrisent la technologie de production de poudre céramique, qui en est encore à ses balbutiements.
Analyse de la chaîne industrielle :
L'aval de l'industrie est l'intégrateur d'équipements de communication, et les produits sont intégrés par le principal fournisseur d'équipements et livrés à l'opérateur. Les investissements de l'opérateur déterminent les progrès de développement de l'industrie, et le principal fournisseur d'équipement affecte le modèle de concurrence de l'industrie en amont.
Du point de vue du cycle d’investissement, chaque génération de réseau de communication mobile sera commercialisée de manière itérative sur un cycle de 10 ans. La 5G chinoise devrait être commercialisée à grande échelle en 2020. Elle est actuellement à la fin de la 4G et passe progressivement à la 5G. La 4G et la 5G devraient coexister pendant un certain temps. À en juger par le rythme de construction des infrastructures 5G en Chine, 2019 devrait être une étape de montée en puissance de la capacité industrielle, 2020 sera le point de départ des investissements industriels et 2021-2023 sera le pic des investissements et de la construction de la 5G.
Du schéma écologique des principaux équipementiers, chaque fournisseur d'équipement principal cultive son propre système de fournisseurs selon son propre itinéraire technique et sélectionne 3 à 4 fournisseurs principaux dans chaque domaine subdivisé de l'industrie des équipements de communication, ce qui détermine le modèle de concurrence de l'industrie des filtres en amont. Avec l'innovation technologique et la survie du plus fort, lorsqu'un nouveau cycle de communication arrive, le modèle de concurrence de l'industrie des fournisseurs en amont est confronté à un remaniement.
Construction d'opérateurs
À l’échelle internationale, les États-Unis, la Corée du Sud, la Suisse et le Royaume-Uni ont annoncé une utilisation commerciale. Parmi eux, la Corée du Sud devrait construire 90000 5 stations de base XNUMXG d'ici la fin de cette année.
Au niveau national, China Mobile construira plus de 50000 5 stations de base 2019G en 5, 50G commerciales dans plus de 5 villes et 2020G commerciales dans les villes situées au-dessus du niveau de la préfecture en 5 ; China Unicom a ouvert un réseau pilote 40g dans 5 villes ; China Telecom a construit un réseau pilote 17G dans 40 villes pilotes et l'a rapidement promu dans XNUMX villes.
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