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PCB資訊

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4G和5G基站結構及5G PCB使用情況
2019-06-21
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Author:ipcb      Share


3G、4G和5G基站的基本原理相似,但在具體設計上存在一些差異。4G基站設備主要由三部分組成:基帶處理單元(BBU)、拉遠射頻處理單元(RRU)和天線系統。目前在4G通信基站中,天線系統和RU應採用高頻PCB高速PCB,BU主要採用高速PCB
基帶處理單元BBU:完成信道編解碼、基帶信號調製解調、協議處理等功能,並提供上層網絡單元的功能。
處理單元RRU:是天線系統和基帶處理單元之間的中間橋樑:RRU在接收信號時,利用濾波、低噪聲放大將其轉換為光信號,再轉換為光信號;RRU發送給BBU時,將來自BBU的光信號轉換成射頻信號,放大後通過天線發送。
天線系統:主要進行信號的接收和傳輸,是基站設備與終端用戶之間的信息能量轉換器。
從4G到5G,基站結構和基礎材料的吸引力沒有本質的變化,但是劑量和參數有了很大的提升。因此,4G基站結構的研究和高頻PCB的應用對5G具有一定的參考意義。
天線作為能量轉換、定向輻射和接收的裝置,是整個基站運行的核心。它主要由五個核心部件(4G基站天線):輻射單元、饋線網絡、反射器、封裝平台和天線控制器(RCU)組成。

印刷電路板

(2) 4G基站PCB消耗計算 4G基站
使用的PCB主要分為天線系統RRU和BBU。根據一個BBU牽引三對天線和三對RRU計算,天線系統PCB總面積約0.684平方米,天線系統PCB總面積約0.3米。總面積0.984平方米。

根據行業研究信息,4G天線和RRU PCB均價在2500元/平方米左右。至於單基站RRU和天線部分,ASP在2500元左右。BBU部分,尺寸約440X86X310mm

BBU單板的數量在3-6塊之間,每塊單板通過接口與背板相連。BBU中BBU單板槽位分佈及單板配置原則如下:GTMU佔用5、6通道為主控傳輸單元,其餘插板可安裝TDL基板和主控板,基板可以實現接口功能,接收到的CPRI數據可以轉發給其他單板。
主控板、星卡板、基帶處理板和基帶射頻接口板總面積約0.3平方米,電源板約0.03平方米,浪湧板約0.008平方米,總值單站約992元。

對於CCL,在4G基站中,天線和功放所需的高頻PCB  CCL小於5G。一般採用碳氫化合物或聚四氟乙烯材料,大部分與普通FR4壓制在一起。高速PCB覆銅板主要用於BBU等其他領域,其材料可以用FR4進行改性。一般來說,高頻高速覆銅板約占基站PCB價值的20%,相當於一年全球市場空間約1020億元。

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(三)5G帶來的技術變革和演進的步伐
截至2019年1月,GSA在83個國家擁有201家運營商,包括5G商用測試、預商用和商用運營。尤其是美國、韓國、日本、英國、中國等地區,是最早開展5G商用建設的國家,2019-2020年將實現5G商用網絡建設。
中國三大運營商已在五個主要城市開展5G商用測試。中國移動計劃2019年安裝1000個5G基站,2020年在全國范圍內進行商用測試。

技術上,其他廠商積極參與5G基帶芯片和終端的研發,推動5G產業鏈的成熟。
芯片方面,高通(Qualcomm)和三星(Samsung)在2018年底發布了5G商用芯片,聯發科也將在2019年推出自家的5G基帶芯片。
移動終端的成熟期相對較長。基於7-10納米製程的5G手機和獨立基帶芯片預計2099年面世。基於SOC多模芯片平台的5G手機預計2020年下半年商用。未來隨著終端的發展,小型可穿戴5G終端、全頻段5G手機等採用最新射頻前端技術的產品有望在2021年成熟。


5G宏基站PCB值約15104元/站,室內變電站PCB值約30%和40%宏站,5G宏基站PCB值約5286元/站,而5G宏基站的PCB價值是4G(4692元)的3.2倍,還有更大的提升空間。
考慮到5G建設的進度,假設2018-2022年宏基站和室內變電站的佈局節奏,5G基站的建設可以在一年內為PCB帶來增量市場空間(假設單站價值PCB&CCL 每年下降 6%)。
可見,2022/2023年高峰期,5G基站建設帶來的單年PCB需求約2100億元至240億元(其中中國大陸約佔50%-60%) ,幾乎是4G時代80億元的三倍。
通信PCB市場普遍分散,但高端導軌的需求和格局良好。全球通信市場規模約120億美元,前五名僅佔20%左右,但實際上18層以上PCB(或高頻材料)的主要參與者是第一梯隊。在通信代換和數據流爆炸引起的存儲設備升級過程中,當趨勢向上轉移到PCB鏈路時,其價值和使用量的增加往往基於高水平的數量、新材料和新工藝PCB產品. 但是,低層PCB(主要用於一些二級鏈路或低端設備)在需求變化方面的靈活性不如高層PCB,一級製造商是受益於價值和消費增長的主要製造商。在技術壁壘、固定資產投資壁壘、商業壁壘、認證時差壁壘等方面都有護城河。