射频天线行业深度研究报告Word格式文档下载.docx

1、6、投资建议237、风险提示23图表目录图表 1：手机当中天线与射频前端的连接示意图4图表 2：影响电磁波传输距离的主要因素5图表 3：全向天线辐射图5图表 4：iPhone 手机天线变化情况6图表 5：iPhone 手机天线功能演进6图表 6：iPhone 初代：内置FPC 天线7图表 7：iPhone 3G：内置 FPC 天线（蜂窝天线 + WLAN、蓝牙和 GPS 天线）7图表 8：iPhone 4（GSM）：金属边框成为手机天线 8图表 9：iPhone 4（CDMA）/iPhone 4S：边框使用新的切割方式8图表 10：iPhone 4S 使用接收分集技术，降低信号衰落概率9图表

2、11：微型射频同轴连接线与FPC 一体型线缆比较9图表 12：iPhone 6 金属后壳三段式设计10图表 13：iPhone 6 上下天线构成10图表 14：天线测试用的微波暗室11图表 15：手机天线将在格局的变化12图表 16：通讯技术发展带来终端天线量价齐升12图表 17：iPhone 手机的无线功能逐渐增多13图表 18：手机频段数不断增加。13图表 19：LTE progress13图表 20：手机内部结构复杂度上升，对天线集成度需求提高14图表 21：图表 22：MIMO原理图15图表 23：毫米波阵列天线共用一个馈点15图表 24：毫米波天线使用含芯片阵列天线模组15图表 25

3、：MIMO天线 vs. 毫米波阵列天线16图表 26：Qualcomm QTM052 天线模组/Qualcomm 骁龙 X50 5G 调制解调器.16图表 27：波束成形17图表 28：LCP 封装整合射频前端模组， 实现用户终端轻薄化需求-高通QTM052 天线模组17图表 29：全球手机不同无线制成的演进（百万部、%）18图表 30：全球天线市场空间（单位：十亿美元）19图表 31：LCP 软板与 PI 软板最大的区别在于FCCL的基材膜的材料不同19图表 32：LCP 性能更优20图表 33：LCP 天线具有更高的可绕行，可整合多条传输线并与机身贴合20图表 34：LCP 四大关键技术2

4、1图表 35：LCP 产业链梳理22图表 36：iPhoneX 中的 LCP 以及两个 LCP 的 wifi 天线22图表 37：LCP、MPI、PI 优势综合对比23天线用于无线电波的收发，下游应用广泛。 天线（antenna）连接射频前端，身兼发射端最后一级和接收端第一级；也是电磁波信号和电信号实现能量转换的器件；是终端开路的特殊电路。天线应用广泛，所有的无线通信都要用到天线，比如手机、电脑、平板， 以及物联网和汽车通信。按不同的应用不同，天线可分为 wifi 天线、蜂窝网络天线、蓝牙天线、GPS 天线、NFC 天线等，由于部分应用频段有交叉，因此有些天线比如蓝牙、wifi、GPS 可以共

5、用，用软件进行切换。手机当中天线与射频前端的连接示意图来源：国金证券研究所天线传输的是电磁波信号，电磁波在自由空间传输过程中产生损耗，设备的天线增益，馈线损耗，发射功率和接收灵敏度都是影响天线传输性能的重要因素： 空间损耗：电磁波的空间损耗包括自由空间损耗以及地形，障碍物和天气等因素造成的损耗，其中，自由空间损耗只与工作频率和传输距离相关， 频率越高，损耗越强。 天线增益：天线增益用于表示辐射能量的集中程度，与工作频率，天线效率相关，效率越高，增益越强，传输距离越远。 馈线损耗： 电磁波在馈线中的损耗不仅与工作频率相关，还需要考虑馈线中导体的电阻性损耗和绝缘材料的介质损耗，后者与材料的介电常数

6、和损耗正切角相关，介电常数和损耗正切角越小，损耗越小。 发射功率/接收灵敏度：发射端的发射功率和接收端的灵敏度与工作频率和调制模式相关，频率和调制模式越低，发射功率越强，接收灵敏度越弱。影响电磁波传输距离的主要因素华为，国金证券研究所天线设计需远离金属屏蔽和干扰源。电磁波会被金属反射，吸收和抵消， 造成屏蔽，同时，电磁波易被电路中的电子元件干扰，因此，在进行天线设计时，需要远离金属零部件和干扰元件。目前移动终端天线是全向天线，需要净空区域。天线的方向性表示天线在不同平面的辐射电磁波场强。不同的应用设备对天线的方向性要求不同，为了实现最佳通信效果，移动天线为全向天线，即要求电磁波在水平面内的辐射

7、是均匀的。为了实现全向通信，手机内部必须为天线留有足够开阔的空间，即净空区域。全向天线辐射图 RFsister，国金证券研究所移动天线设计复杂，考虑因素较多。智能手机的天线物理构成较为简单， 但是，为了使得天线在被定义的带宽内实现有效辐射，提高天线的效率，其设计和构造则较为复杂，需要考虑诸多因素： 材料：天线辐射体（铜、镀镍镀金）和支架材料需要具备低损耗特性（低介电常数 +低介质损耗）。 结构：目前手机天线是全向天线，需要净空区域，结构设计需要考虑天线净空区域要求。 电气：天线设计技巧和制备工艺对天线的效率影响也较大，辅助电路元件则可以对天线进行电调谐。 环境：天线周边器件对天线有负载和能量吸

8、收的影响。具体到应用，各种手机的新应用新设计都会影响天线设计，比如全面屏的采用减少了天线的净空区域，射频元件的的增加和电路设计将影响天天线的放置，不同材质的后盖将会影响天线方案的选择等等。图表4：iPhone 手机天线变化情况 ifixit ，国金证券研究所图表5：iPhone 手机天线功能演进通过结构、工艺和材料的改进，提高天线性能。随着通讯技术的发展，无线网络频段增多，频率升高，应用的增加，天线的数量不断增加，为了实现无线信号高速、多频传输，以 iPhone 为代表的智能手机天线经历了结构，工艺和材料的不断改进，以满足不断提高的性能需求。 背板材料推动结构改进：从最初几代 iPhone 采

9、用内置 FPC 蜂窝天线，到iPhone 4 一直延续至今蜂窝通信天线都是做到手机中框上，这主要是内置天线制约了手机背板材料的选择，而金属后盖对电磁波信号的屏蔽作用。 手机轻薄化推动工艺改进： iPhone 5s 采用新的制备工艺，引入 insert-molding 天线以及FPC 软板代替射频同轴线缆。 高频通信推动基板材料改进：2017 年发布的 iPhone 8/X 开始使用 LCP 材料取代 PI 成为天线基板，从而提升天线射频性能，减小天线的高频传输损耗。（1）20072009 年：从 2G 迈向 3G，使用内置 FPC 天线iPhone 初代（2007 ）：内置 FPC 天线，安置

10、于手机下部。2007 年发布 iPhone 初代支持 EDGE 网络，WiFi 和蓝牙无线通信，其天线采用内置FPC 天线，位于手机底部，由射频同轴连接线连至主板，为了便于信号的传输，手机背板分为两部分：上半部分为金属，下半部分为塑料。图表6：内置FPC 天线iPhone 3G（2008）/3GS（2009 ）：内置 FPC 天线，支持 3G 网络，增加GPS，天线分成两部分。2008 年和 2009 年发布的 iPhone 3G 和 iPhone 3GS 均支持 3G 网络UMTS/HSDPA，还添加了 GPS 导航。两者均采用塑料背板，便于内置天线安装的自由，如 iPhone 3G 的蜂窝

11、天线安装在手机下部，WLAN、蓝牙和 GPS 天线安装在上部。图表7：iPhone 3G ：内置FPC 天线（蜂窝天线+ WLAN 、蓝牙和GPS 天线）（2）20102011 年：天线结构改进，主天线外置于金属边框iPhone 4 （GSM） （2010 ）：边框成为手机天线，天线门事件。GSM 机型 iPhone 4 首次采用边框做天线，金属边框被两条缝隙分成两部分：一部分为 WiFi，蓝牙和 GPS 天线，另一部分为 UMTS/GSM蜂窝天线。手机边框两段式天线设计引发了“天线门”事件：天线会因为用户握机方式的不正确而引起天线短路。图表8：iPhone 4 （GSM）：金属边框成为手机天

12、线iPhone 4（WCDMA）/iPhone 4S （2011）：边框分为三部分，使用接收分集技术。为了解决上一代通讯不稳定的缺陷，2011 年发布的 iPhone 4（WCDMA） 和 iPhone 4S 则对边框进行了新的设计：由四条狭缝将边框分成上、中、下三段式设计，上、下两部分为手机天线。同时，iPhone 4S 第一次使用了 1T2R 的接收分集技术，下面的主天线是做发射接收，上面只做接收，这种架构一直到 iPhone6，通过选择电波状态好的天线接收信号，降低在接收终端信号衰落的概率，提高接收灵敏度。两路接收的方案也带来更好的手机互联网体验。图表9：iPhone 4 （CDMA）/

13、iPhone 4S ：边框使用新的切割方式图表 10 ：iPhone 4S 使用接收分集技术，降低信号衰落概率（3）20122016 年：WiFi双频，4G 来临，insert-molding 技术制备天线iPhone 5 （2012 ）/iPhone 5c （2013 ）：沿用三段式边框天线设计。2012 年和 2013 年发布的 iPhone 5 和 iPhone 5c 的天线设计基本沿用 4S的方案，虽然 iPhone 5c 使用塑料外壳，其内部仍有类似结构的天线。iPhone 5S （2013 ）：采用双频 wifi，工艺改进，从同轴连接线到 FPC 射频连接线。2013 年的 iPhone 5s 支持双频 WiFi（2.4GHz/5