射频PA在通信领域的作用及重要性 （四）
5G 具有更大的带宽
4G 走向 5G 时另一个重大的变化是手机必须支持更大的带宽，提高带宽是实现以全新 5G 频段为目标的更高数据速率的关键。LTE 频段不高于 3GHz，单载波带宽仅为 20MHz，到了 5G 时代，FR1 的信道 / 单载波带宽高达 100MHz，FR2 的单载波带宽高达 400MHz。
中国电信、中国联通的 5G 频段 n78 带宽分别为 100MHz；中国移动 n79 频段带宽为 100MHz，n41 频段带宽高达 160MHz。
图：4G 与 5G 带宽对比图
图：国内三大运营商 5G 频段带宽
智能手机市场规模大，5G 将刺激换机
Yole 数据显示，2018 年全球智能手机销售额 4220 亿美元（约合 3 万亿元人民币），以出货量 14 亿部计算，智能手机平均售价达到 301 美元（约合 2000 元人民币）。
爱立信数据显示，2018 年全球智能手机存量 50 亿部，预计到 2024 年全球智能手机存量将达到 72 亿部。
2018、2019 全球智能手机出货量同比均出现下滑，我们判断主要原因是智能手机阶段性创新乏力、性能过剩导致的换机周期拉长，手机市场急需新动力。5G 将有望刺激消费者换机，为市场增长注入动力。
5G 全网通手机至少要新增 3 大频段
根据市场调研机构 Strategy Analytics 近日发布的最新报告称，全球 5G 手机需求 2020 年一季度大涨，其今年首季出货量，超过去年的 1870 万台至 2410 万台。
2018 年 12 月中国三大运营商获得 n41、n78、n79 三个频段；
工信部规定手机满足携号转网，实现全网通功能，新的 5G 手机不仅要向下兼容 2G、3G、4G，也要兼容 5G 全部频段。
4G 时代的 1T2R，1 路发射、2 路接收
典型的 4G 手机需要支持约 40 个频段，如 B1、B3、B5、B8、B38、B41 等，每个频段都需要有 1 路发射和 2 路接收。发射通路上需要滤波器、功率放大器、开关等，接收通路需要开关、低噪放、滤波器等器件。
图：4G 时代 1T2R 示意图
部分频段的射频前端可以共用
在 4G LTE 频段划分中，有部分频率相近或重合的频段，可以形成射频前端器件共用，业界通常将 4G 频段划分为低频（698~960Mhz）、中频（1710~2200MHz）和高频（2400~3800MHz），对应射频前端器件可以形成低频模组、中频模组和高频模组。
图：4G 手机射频架构
5G 新增频段，且 SA 模式要求 2T4R
归根结底，由于 5G 增加了新频段，支持新频段就需要增加配套的射频前端芯片。简化来看，射频发射通路主要是 PA 和滤波器，接收通路主要是 LNA 和滤波器，其他如射频开关、RFIC、电阻、电容、电感均为核心芯片的配套。
图：5G 手机射频架构
手机射频 PA 单机用量大幅增加
新增一个频段将会增加 2 颗 PA 的使用量，新增三个频段大概增加 6 颗左右的 PA 芯片，4G 多模多频手机需要 5-7 颗 PA，预测 5G 多模多频手机内的 PA 芯片最多或将达到 16 颗。
图：3G、4G、5G 手机射频前端器件大幅度增多
射频 PA 市场增长稳定
根据 QYR Electronics Research 数据，2011-2018 年，全球射频功率放大器的市场规模从 25.33 亿美元增长至 31.05 亿美元，年均复合增长率 2.95%；预计至 2023 年，市场规模将达 35.71 亿美元。PA 市场整体增速较其他射频前端芯片增速低，主要是因为高端 4G 和 5G PA 市场将保持增长，但是 2G/3G PA 市场将会逐步衰退。
手机射频 PA 模组市场有望超百亿美元
由于射频前端模块化是大势所趋，且射频 PA 是主动元器件，是射频前端功耗最大的器件，决定了手机通信质量，因此射频 PA 厂商往往主导了 PA 模组的市场。
根据 Yole Development 的统计与预测，2018 年射频前端市场为 150 亿美元，并将以 8％的年均复合增长率增长，到 2025 年有望达到 258 亿美元。其中，功率放大器模组市场规模预计 104 亿美元，接收模组预计 29 亿美元，WiFi 连接模组预计 31 亿美元，天线模组预计 13 亿美元，分立滤波器及双工器等预计 51 亿美元，分立射频低噪声放大器及普通开关预计 17 亿美元，天线调谐开关预计 12 亿美元。
理论上 5G 基站覆盖范围低于 4G 基站
基站电磁波的自由空间损耗可以从 Friis Transmission Equation(弗林斯传输方程)得到电磁波波长与传输距离成正比，也即是电磁波频率与传输距离成反比。理论上，当其他条件相同时，频率越高基站覆盖范围越小，也即是 5G 基站覆盖范围理论上低于 4G 基站。
通过采用 3D MIMO 技术提升天线增益以提升下行覆盖和下行用户体验，使得下行覆盖可以接近 4G，不过考虑到终端（手机等）功率限制，上行链路是扩大覆盖的瓶颈。
GIV 预测 2025 年全球将有 650 万个 5G 基站
中国基站建设数量全球领先
2019 年，全国净增移动电话基站 174 万个，总数达 841 万个，其中 4G 基站总数达到 544 万个。中国 4G 的基站数量占到全球 4G 基站数量的一半以上。
中国 5G 基站建设在全球占比有望延续 4G 的格局。根据赛迪顾问的数据显示，到 2020 年底，全球 5G 商用网络将从 2019 年的 60 个增至 170 个，基站会从 2019 年的 50 万个增长到 150 万个，全球 5G 用户预计将会从 1000 多万增至 2.5 亿，而中国将占全球整个 5G 基站建设的 50%以上，在用户的发展数量上占世界的 70%以上。
宏基站单站 PA 使用量大幅度提升
根据《中国联通 5G 基站设备技术白皮书》，对于 6GHz 以下频段，AAU 设备主要包括 64T64R、32T32R、16T16R 三种类型，这三种类型设备主要区别在于设备收发通道数的差异。相对比 4G 基站采用 4T4R 方案，收发通道数大幅度增加，每一个收发通道对应一个射频单元，5G 宏基站单站射频 PA 使用量对比 4G 基站有大幅度提升。
