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一、天線——信號收發的重要關卡
天線的應用包括基站側與終端側，而無論在基站還是在終端，天線都是信號發射與接收的關卡，天線性能的好壞，直接影響通信的質量。
1、終端天線概況
手機終端的通信模塊主要分為天線、射頻前端模塊、射頻收發模塊、基帶信號處理。射頻前端介於天線與射頻收發之間，可以分為接收通道和發射通道， 從線路看信號傳輸：
其接收通道：信號—天線—天線開關—濾波器/雙工器—LNA—射頻開關—射頻收發—基帶；
其發射通道：基帶—射頻收發—射頻開關—PA—濾波器/雙工器—天線開關— 天線—信號。
天線用於無線電波的收發，連接射頻前端，是接收通道的起點與發射通道的終點。隨著信息技術的不斷發展，無線網絡頻段增加、頻率升高，驅使手機天線的使用增加，同時，為實現高速、多頻率、少損耗的傳輸，終端天線通過材料、結構、工藝的不斷改進實現性能的提升。
天線整體經歷了從金屬片到 FPC 到 LDS 的演變，目前 LDS 在高端機上使用比較廣泛。而按功能分類，天線主要包括主天線、GPS 定位天線、Wifi 天線、NFC 天線、FM 天線等。
2、基站天線概況
基站天線與終端天線相似，也是信號的轉換器，但基站天線連接基站設備與終端用戶。基站天線的功能包括無線電波的發射與接收，信號發射時，基站調製的導行波經天線轉換為電磁波信號發送；信號接收時，終端調製後的電磁波信號經天線轉換為導行波，傳送到主設備。
天線的主要工作原理為控制導線的距離改變輻射的強弱。天線導線間存在交變電流時，將輻射出電磁波，而輻射能力與導線的形狀與長度相關。導線形狀變化時，當導線間距離較近時，電場被束縛在兩導線之間，輻射微弱；兩導線張開時，電場散播在周圍空間中，輻射增強。導線長度變化時，當導線長度遠小於輻射電磁波波長時，輻射微弱；當導線長度與輻射的電磁波波長相似時，輻射較強。上述能產生顯著輻射的直導線稱為振子，振子就是一個簡單的天線。天線按不同的分類方式有多種種類。
3、5G 時代，天線迎雙頻段市場
5G 具備三大應用場景：增強移動寬帶(eMBB)、海量物聯網業務(mMTC)、超高可靠性與超低時延業務(uRLLC)。5G 技術在數據傳輸速率、移動性、傳輸時延及終端連接數量等具備優勢，將進一步推動萬物互聯。其 8 個技術指標相比 4G 有所躍升。據德勤研究數據預測，2020-2035 年全球 5G 產業鏈投資將達到 3.5 萬億美元，中國佔比約 30%，達 1.05 萬億美元。全球行業受5G 驅動將創造超 12 萬億美元的銷售額，涵蓋製造、信息通信、批發零售、基礎設施等多個行業。
5G 核心技術主要包括增加基站密度、採用 MIMO 技術與載波聚合技術、提高頻段、高階調製提高頻譜效率等。其技術變化圍繞香農定理展開，
其中，C 為最大信息傳送速率，BW 為信道寬度，S 為信道內所傳信號的平均功率，N 為信道內部的高斯噪聲功率，S/(N+1)為信噪比，m 為傳輸和接收天線的數量，1/n 為基站網絡密度。
為了改善數據傳輸效果，可分別在以下技術改進：1）降低 n 值：提高網絡密度，增加小型基站數量，減少每個基站的用戶數量；2）增加 M 值：利用 MIMO 技術，提高 MIMO 階數，增加天線發射與接收數量；3）增加 BW 值：拓寬信道寬度，可以採取增加頻段與載波聚合的方式；4）提高信噪比：採用高階調製提高頻譜效率。5G 技術的變化促使基站天線與終端天線使用數量增加。
二、終端天線可能發生的變化？
1、材料變化：天線應用趨向 LDS+LCP 方向
天線未來將走向 LCP+LDS 方向。在基材變遷上，天線經歷了從金屬片—PI（聚醯亞胺）—LCP（液晶聚合物）的過程，LCP 材質具有低介電常數、低介電損耗的特質，適用於高頻信號的傳輸；低吸溼率的特質保證手機的防水 性。LCP 天線可以實現射頻傳輸、射頻傳輸線與天線集成，以及部分替代 FPC、PCB 的功能。但 LCP 成本較高，目前在中高端機中使用較為常見。
另外，為改善 PI 的缺點，MPI（改性 PI）目前使用也較為廣泛，MPI 性能介於 PI 與 LCP 間，成本較 LCP 低廉，未來有望在中低頻擴大使用。
在手機天線工藝技術變遷上，天線經歷了從金屬彈片—FPC—LDS 的變化， LDS（Laser-Direct-Structuring）雷射直接成型技術是利用雷射鐳射技術，按數位線路燒除表面抗蝕刻阻劑，再在支架上化鍍形成金屬，完成將天線直接列印於手機外殼的目的。LDS 天線不佔用手機內部空間，增加了空間使用率； 同時避免了內部元器件的幹擾，保證手機信號；此外，天性性能較為穩定， 精確度較高。目前除 LDS 技術外，還有泛友科技提出的 LRP 技術，它通過三維印刷工藝，將導電銀漿高速精準地塗敷到工件表面，形成天線形狀，然後通過三維控制雷射修整，以形成高精度的電路互聯結構。
2、數量變化：5G 頻段增加，單機天線數量提升
5G 網絡的部署採用兩種頻段 FR1 和 FR2，FR1 是低頻段 Sub-6GHz（頻率範圍450MHz-6GHz）,特徵是傳輸距離遠、覆蓋面積大；FR2 是高頻段 mmWave（頻率範圍 24.25GHz-52.60GHz）,特徵是傳輸速度快，容量大，但覆蓋面積有限。相比於 4G，5GNR 除了包含部分 LTE 頻段外，同時新增部分頻段。為實現高速、海量連接與低時延的體驗，5G 網絡無法使用 3G/4G 的固定廣播波束，5G波束是一組有合適寬度與多方向的窄波束，而創建此種特徵的波束意味著 5G 天線必須支持全頻段，全頻段則需增加大量天線陣列。根據射頻器件公司Skyworks 預測，到 2020 年，5G 應用支持的頻段數量將實現翻番，新增 50 個以上通信頻段，全球 2G/3G/4G/5G 合計支持的頻段將達到 91 個以上。
5G 在我國的布局大致分為三個階段，4.5G 階段（4G 向 5G 過渡的階段，NSA 與 SA 網絡並存）、5G 初步階段（以 Sub-6GHz 頻段為主的 5G 階段）、5G 深入階段（mmWave 商用，Sub-6GHz 與 mmWave 共存）。當前我國 5G 仍處在 4GLTE 到 5GNR 的過渡階段，頻段的利用以 FR1 為主。2018 年 12 月 6 日,工信部公布了運營商 5G 試驗頻率，中國移動分配得到 N41、N79 頻段、中國聯通為 N78 頻段、中國電信為 N78 頻段，全網通手機則涵蓋 N41、N78、N79 頻段，5G 頻段數量確定性增加。
5G 商用初期，智慧型手機仍將以支持低頻段為主，Sub-6GHz 擁有更強的覆蓋能力。3GPPTS38.213 協議中說明，5G 波束需滿足 5 個邊帶（SSB），其中，對於 3GHz 以下的頻段，SSB 波束的上限為 4 個，對於 3-6GHz 的頻段，上限為 8 個。為滿足 5G 下不同場景高低頻段需求，5G 天線支持全頻段波束賦，5G 形成形波束的生成至少需要 2 個天線陣列。若手機需支持全頻段，至少需要 4 個天線，採用 4T4RMIMO 技術，頻段數量增長將直接驅動天線數量大幅增長。
綜合來看，典型 4G 手機天線數量為 2-4 個，包括 2 個通信天線，1 個 Wifi 天線，1 個 GPS 天線。而 5G 手機天線數量預計為 8-10 個，包括 2 個 4G 通信天線，4 個 5G 通信天線，2 個 Wifi 天線，1 個 GPS 天線等。
3、布局變化：設計難度提升，AiP 封裝加快應用
5G 手機功能增加，促使手機內部功能模塊增多；此外，手機應用增多使得 5G 手機耗電量大幅提升，為滿足日常需求，電池體積擴大；而手機整體體積提升有限，因此內部空間如何實現合理布局是 5G 手機的一大難題。為配合 5G 手機設計合理化，內部天線的設計布局難度增加，製備複雜度提升，同時內部模塊集成化的趨勢愈加明確，助推手機內部天線價值上升。
尤其發展至後期，5G 毫米波段使用成熟。毫米波作為高頻段，將以大帶寬實現數據的高速傳輸，還可利用極密的空間復用度來增加容量。傳統通信利用基站與手機間單天線到單天線進行電磁波傳播，5G 時代為滿足大容量與高速率的需求，引入波束成形技術，在基站側採用陣列天線，自動調節各天線發射信號的相位，使手機側可以收到疊加的電磁波增強信號強度。
毫米波手機天線有多種應用模式：一個手機對兩個基站、一個基站對一個手機、一個基站對幾個手機模式等不同應用場景，影響終端手機天線布局。高頻毫米波的傳輸損耗大，因此毫米波手機可能會呈現以下布局特徵：一是協同化設計，天線與晶片位置靠近，將天線與射頻前端集成化，即採用基於 SiP 封裝的 AiP（Antenna-in-Package），減少高頻短波下的信號損耗；二是採用兩組線性相控陣，可以同時尋找新信號與識別舊信號。
這將使得手機內部設計布局難度提升，AiP 封裝加快應用，射頻前端晶片價值提升。據 Yole Development 統計預測，高端 LTE 智慧型手機中射頻晶片價值為 15.30 美元，5G 制式下智慧型手機內射頻前端晶片價值將繼續上升，5G 低頻段單機手機射頻晶片價值預計達 32 美元，毫米波單機手機射頻晶片價值預計達 38.50 美元。
4、終端天線市場 2022 年達到 30 億美元
5G 手機滲透率的提升,以及 5G 頻段增加帶來的天線數量的增加,以及頻率升高,空間減小帶來的天線工藝的升級,天線行業有望迎來高增長。根據 Bcc research 的預測，2021 年全球天線市場規模在 225 億美元，智能型天線市場規模在 76 億美元；而根據 Yole Development 的預測，終端天線市場空間將由 2018 年的 22.3 億美元增加到 2022 年的 30.8 億美元，複合增速達到 8.4。隨著 2021 年後毫米波手機放量，預計截至 2025 年，手機市場中將存在 34連接 5GSub-6GHz 網絡,20連接 5G 毫米波網絡（數量預計為 5.64 億部）。長遠來看，手機端天線行業市場空間廣闊。
我國企業在天線市場的市場份額佔比相比射頻器件境況較好，信維通信、碩貝德、立訊精密均佔據一定比例的市場份額，但在高端技術天線生產上仍以美系廠商 Amphenol 安費諾和日系廠商 Murata 村田領先。安費諾的 LCP 天線模組以進入蘋果手機產業鏈，2018 年佔據供應商份額 65左右；村田的 LCP 天線曾供應 iPhoneX，在毫米波天線模組方面已經實現商業化。
三、 新基建發力，基站天線享增量空間
1、5G 基站實現架構重組，運營商資本開支回暖
5G 定義了三類典型業務場景，為了滿足 5G 網絡大帶寬和低時延的要求， 無線接入網（Radio Access Network，RAN）的體系架構需要進行改進。4G LTE 網絡中BBU+RRU 兩級架構將過渡至 5G 網絡的 CU+DU+AAU 架構。4G 基站中天線單獨存在，而 5G 基站中天線與原 BBU 中部分物理層處理功能以及原 RRU 合併成為 AAU。
4G 基站=BBU（負責信號調製）+RRU（負責射頻處理）+天線5G 基站=BBU+AAU=CU（非實時）+DU（實時）+ AAU（包括天線）
其中，原 BBU 的非實時部分被分割出來成為 CU，用於處理非實時協議與服務；原 BBU 中剩餘部分功能被定義為 DU，負責處理物理層協議與實時服務；原 BBU 中的部分物理層功能與原 RRU 合併成為 AAU。因此，5G 相應的承載網也分為三個部分，AAU 和 DU 間構成前傳環節，CU 以上為回傳環節，另外新增加了 CU 和 DU 間的中傳環節。
2020 年 5G 建設加速，「新基建」的提出將 5G 基礎建設推向高峰。根據 Gartner 預測，2020 年全球 5G 基礎設施收入將從 2019 年的 22 億美元增長89%，到 2021 年達到 68 億美元。目前國內疫情緩和，5G 基建將加快建設，3 月 24 日，工信部發布《關於推動 5G 加快發展的通知》，明確要求「進一步優化設備採購、查勘設計、工程建設等工作流程，搶抓工期，最大程度消除新冠肺炎疫情影響」。
三大運營商資本開支結束 5 年下跌趨勢，2019 年資本支出回暖，行業景氣回升。三大運營商 2019 年資本開支合計 2999 億元，同比去年增長 5%，其中，中國移動、中國聯通、中國電信 2019 年分別投入資本開支 1659 億元、564 億元、776 億元。
運營商 5G 資本開支翻倍增加，佔 2020 年全部資本開支比例超 50%。目前三大運營商均已發布 2019 年度業績報告，三大運營商 2020 年資本開支計劃合計達 3348 億元，同比去年增長 12%，其中 5G 資本開支計劃達 1803 億元，佔總資本開支計劃的 54%，同比去年增長 3.38 倍。
2、基站數量與單體價值提升，天線投資規模擴大
5G 時代天線投資規模相比 4G 時期將會有大幅提升。在 5G 基站天線特徵方面，5G 天線通道數量會比 4G 有所提升，4G 時期多以 4 通道為主，而 5G 時期將擴至 64 通道。5G 宏基站中AAU 設備適用於中頻頻段與毫米波頻段，在 Sub-6G 頻段，AAU 設備包括 64T64R、32T32R、16T16R 三種類型， 64T64R AAU 設備有 64 收發通道，多部署在密集城區等 5G 數據熱點區域， 其餘區域則使用 32 收發通道或 16 收發通道。在毫米波頻段，由於電磁信號傳播特點 AAU 設備的通道數相對較少，一般低於 8 通道，需採用大規模天線陳列與波束賦形技術，提高信號覆蓋能力。
5G 基站數量相比 4G 有望增長，預計為 4G 的 1.2-1.3 倍。根據工信部最新發布的《2019 年通信業統計公報》顯示，截至 2019 年底，4G 基站數達到544 萬站，佔基站總數的 64.7%；我國 5G 基站數超 13 萬站，預計 2020 年我國 5G 基站建設數量在 70 萬站左右。此外，5G 基站天線需要滿足高頻高速大流量傳輸等特點，工藝難度與天線材質提升，天線單體價值提升，4G 基站天線成本約 800-1000 元/副，5G 基站天線成本預計為 3000-4000 元/副。5G 基站數量與 5G 基站天線單體價值的提升，將助推 5G 基站天線投資規模同向增長。
四、相關標的
國內天線廠商除了在全球天線市場享有一定份額的立訊精密、信維通信、碩貝德以外，還有電連技術、合力泰、瑞聲科技等公司。立訊精密終端天線布局傳統天線、LCP 天線和 LTCC 工藝三個業務模塊，LCP 天線模組產品提供給北美客戶。信維通信已具備 LCP、MPI 等柔性傳輸線產品的設計、製造能力， 正加快產能建設，公司的 LCP 傳輸線產品也已用於高通 5G 基帶晶片和 5G 毫米波天線模組之間的連接。
1、立訊精密（002475.SZ）：多點布局的電子製造領導者
公司是消費電子領域的領導者，在全產業鏈上布局零部件、模組、整機業務。2019 年實現營業收入 623.80 億元，同比增長 74.00%，歸屬於上市公司股東淨利潤 47.21 億元，同比增長 73.40%。雖然公司營業收入已經進入巨量級，作為一家電子製造公司，卻仍在不斷增加研發投入，研發投入比例保持 在 7%左右。業務貢獻上，2019 年中期，消費性電子營收貢獻佔比 77.71%， 通訊、電腦、汽車互聯產品及精密組件貢獻佔比分別為 7.22%、6.69%、4.97%， 連接器貢獻佔比 3.42%。
公司布局終端天線與宏基站天線、天線振子、濾波器、光模塊，2018 年切入終端 LCP 天線與無線充電接收業務，基站天線與濾波器產品也與國內外客戶在 5G 層面進展順利，實現部分出貨。公司有望憑藉全產業鏈優勢拓展其天線業務市場份額。
2、信維通信（300136.SZ）：大力布局終端天線的引領者
信維通信主營射頻元器件業務，包括移動終端、基站端等的天線、無線充電模組、EMCEMI 器件、連接器等。2019 年上半年射頻業務毛利率為 35.40%， 同比下降 2.88%，主要由於部分工廠建設與搬遷影響引起的營業成本上升11.72%。目前搬遷完成，工廠產能得到釋放，無線充電、LDS 天線、EMC/EMI 產品集中出貨，2019 年第 3 季度公司業績扭虧為盈，第三季度營業收入增長5.73%，扣非後歸屬於上市公司股東淨利潤增長 10.41%，毛利率達 44.53%。上半年，公司持續加大研發投入，立足傳統 LDS 天線，增加前沿項目投入包括 5GSub-6MIMO 天線與毫米波陣列天線，擴大管理人員的規模，研發費用較上年同期增長 66.15%。目前已經申請 5G 通信 8X8MIMO 天線、5G 通信的雙頻毫米波天線系統及手持設備、LCP 材料的毫米波天線系統及移動終端、5G 車聯網天線系統等專利 270 項。
3、碩貝德（300322.SZ）：專業的無線通信終端天線供應商
5G 建設提速助推公司在 2019 年實現盈利增長，19 年營業收入達到 17.5 億元，同比增長 1.58%，歸屬於上市公司股東淨利潤 0.93 億元，同比增長48.84%。收入的增長主要來自天線業務的貢獻，天線業務目前營收佔比57.20%，19 年天線業務實現營業收入 9.18 億元，同比增長 37.21%。
其天線業務包括終端天線、基站天線及車載天線。其中，終端天線是公司盈利貢獻最大的產品，主要包括手機天線、筆電天線和可穿戴設備天線等；手機天線供貨於全球頭部手機廠商，筆電目前客戶為戴爾、聯想等；5G 終端天線現已批量供貨。基站天線，公司 2018 年年底以微基站天線為切口進入，2019 年初正式進入宏基站天線領域，產品主要包括 CPE、微基站天線、宏基站天線陣子陣列等，19 年上半年出貨 5G 微基站天線，下半年出貨宏基站天線。2020 年 3 月，公司投資 5000 萬元設立蘇州碩貝德通訊技術公司，聚焦新一代天線射頻技術，成果將應用於 5G、6G 領域。車載天線，公司於 2019 年初專門設立子公司惠州碩貝德，主要產品為多合一鯊魚鰭天線、V2X 天線等。
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（報告來源：川財證券）
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