 1，AAU（射频前端） 5G基站当中最大的变化来自于将原本4G基站的天馈系统和RRU合并，形成全新部分AAU。AAU集成了RRU和传统天线的功能，数字接口独立控制每个天线振子，构成主动式天线阵列，由于射频单元不在需要馈线与RRU连接而是直接用光纤连接DU，此前令人困扰的馈电损耗趋于零。新一代5G高低频AAU，支持3GPP的5G NR新空口，支持业界5G主流频段，采用Massive MIMO、Beam Tracking、Beam Forming等5G关键技术。
在全新5G基站中天线模块发生了最大的变化，主要是来自于MassiveMIMO技术的推进，虽然在4G就有8T8R的MIMO技术，但是随着5G应用场景的需求，预计在5G天线当中将会采用以阵列形式排列128天线，每两个天线对应一个天线振子，即64个天线振子。选择64T64R的原因主要是在5G要满足泛在网的特点从而采用Massive MIMO，配合波束赋形共同实现，而每个通道之间需要最少间隔0.5倍波长，若采用0.5倍波长方案，根据λ＝c/v，则在2Ghz的工作频率下每个振子横向需要相隔7.5cm，2Ghz以上的高频段则较之缩短。考虑到面积的问题，所以在单扇区选择64T64R的AN模块是比较理想的技术路线。 所以在5G天线当中，我们可以看到天线振子有8倍的数量级的提升，无论是哪种组网方式，为了满足应用场景，都得采用多通道的天线阵列来适应MassiveMIMO技术。在5G的四种天线振子候选方案中（分别为钣金振子、压铸振子、贴片振子、塑料振子），3D塑料振子方案凭借高精度，低重量和低成本等优势，有望替代传统钣金和金属压铸振子方案，成为5G的主流方案，但是目前塑料振子由于材料的原因，单价较低，目前大概每个7元，未来将继续降价。在4G时代，天线振子的基本类型通常分为半波振子和贴片振子，半波振子的材料主要为金属，按照加工方法不同可以分为冲压（钣金）成型和一次性铸造成型两种，一次性铸造成型表面有镀层，抗腐蚀性好，但是成本较高。但是钣金和压铸工艺到了3.5G、4.9G这样的频段时，已经超过了它所能达到的精度极限，在这个频段，他们无法达到5G天线所要求的电器性质。全新工艺为3D选择性电镀塑料振子，即在塑料振子表面进行电镀，3D塑料振子的制造工艺一般指的是注塑+激光，激光就是在塑料表面用激光进行3D打印电路板，实现部分PCB功能。 随着信道数量的提升，每个天线振子背后将直接链接分布式的微型收发单元（Micro-radio），包括数字信号处理模块（DSP），数模/模数转换器（DAC/ADC），功率放大器（PA），低噪音放大器（LNA），滤波器（Filter），双工器（Duplexer）。 以上零部件及结构件除了天线振子、LNA、和滤波器外，其他的零部件还需要向国外进行进口。所以接下来说的是另一个细分零部件，即基站滤波器。 基站滤波器在4G时代主要采用金属腔体滤波器，但是前文提到5G天线中信道增加，并且对面积体积皆有一定的要求，所以由于金属腔体滤波器体积较大并且其降价空间不足，所以可能会选择人造材料陶瓷介质滤波器，陶瓷滤波器由于介质介电常数较大的问题会对电磁波产生衰减，所以需要相应的算法以及功放进行配合，但是陶瓷的介质损耗小，在64T64R的AN模块当中对功率有正向影响，满足5G低功耗特点。虽然滤波器较4G时代也有一个数倍的增长，但是陶瓷介质滤波器相对于金属腔体滤波器的价格下降了约2/3，金属介质滤波器单价约为150元，所以实际上5G滤波器单扇区价格较4G增长3.6倍。如果考虑到5G基站同比4G基站增加50%的条件下，滤波器在全球基站市场空间较4G时代增加5.3倍。 5G当中预计采用陶瓷介质滤波器，陶瓷由于介电常数大的关系在高频环境中衰减较严重，需要搭配相应的功放（PA）和对应算法来解决。射频通道数量的提升使得PA用量也将得到提升，并且在高频环境中，传统LDMOS技术在高频应用领域存在局限性：LDMOS功率放大器的带宽会随着频率的增加而大幅减少，LDMOS仅在不超过约3.5GHz的频率范围内有效，因此在3.5GHz频段LDMOS的性能已开始出现明显下滑。并且随着5G基站对功率的要求，LDMOS很难满足性能。随着半导体材料工艺的进步，氮化镓（GaN）正成为中高频频段PA主要技术路线，GaN技术优势包括能源效率提高、带宽更宽、功率密度更大、体积更小，使之成为LDMOS的天然继承者。参考目前实验5G基站的上游采购价格，目前用于3.5GHz频段的5G基站，采用LDMOS工艺的功率放大器单扇区的价格大约超过了400美金，采用GaN工艺的功率放大器价格更是超过了700美金。 |
