1、微波介质陶瓷元器件概述：

（1）微波介质陶瓷材料：微波介质陶瓷是指应用于微波频段电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷材料，以其优异的微波介电性能在微波电路系统中发挥着介质隔离、介质波导以及介质谐振等一系列电路功能。

衡量微波介质陶瓷材料性能的指标包括介电常数ε、品质因素Q、谐振频率温度系数τf。微波介质陶瓷材料的应用价值综合这三个性能指标决定。

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（2）微波介质陶瓷元器件：微波介质陶瓷元器件是以微波介质陶瓷作为原材料，经过一定的工艺流程加工而成的一类电子元器件。微波介质陶瓷作为一种电子材料，在现代通信产业中被广泛用于介质谐振器、介质滤波器、介质双工器、介质耦合器、介质基片、介质天线等元器件。其中，介质滤波器是微波介质陶瓷的重要应用领域。陶瓷滤波器与同等频率的金属腔体滤波器相比，具有体积小、重量轻、成本低等优势，因此在移动通信、卫星通信、雷达等诸多领域得到广泛应用。

微波介质陶瓷元器件产业链分析

微波介质陶瓷元器件产业链上游主要是微波介质陶瓷粉体、有色金属、化工原料、生产设备的供应商。其中，上游主要原材料包括金属氧化物（TiO2、Al2O3、BaCO3、SrCO3、CaCO3、MgO等）、稀土材料（Sm2O3、La2O3、Nd2O3）、化工原料（分散剂、脱模剂、粘结剂等）以及银浆等电子浆料，主要生产设备包括成型机、隧道窑、覆涂设备、烧银炉、SMT贴装设备、网络分析仪等生产及测试设备。其中，微波介质陶瓷粉体是决定元器件性能的关键原材料。产业链中游主要为微波介质陶瓷元器件的生产与制造过程，参与主体为各类电子元器件制造厂商。

产业链下游主要为移动通信、卫星通讯、卫星导航与定位、航空航天、电子

器件、汽车工业、万物互联等领域的产品应用。

（3）微波介质陶瓷元器件的性能特点：微波介质陶瓷作为一种重要的电子陶瓷材料，具有介电常数高、谐振频率温度系数小、介质损耗低等众多特点，由此以微波介质陶瓷材料制备的电子元器件具备众多优良性能。

①高Q值、低插损：微波介质陶瓷材料的介质损耗是影响介质滤波器插入损耗的一个主要因素。材料品质因素（Q值）越高，滤波器的插入损耗就越低。为获得低损耗、高Q值的微波介质陶瓷材料，必须不断改进微波介质陶瓷材料的粉体配方和制备工艺，研制出杂质少、缺陷少、晶粒均匀分布的高Q值微波介质陶瓷材料，从而制造出低插损的介质滤波器产品。

②高稳定性、高可靠性：由于终端设备的工作环境温度一般在-40℃～+100℃，微波介质陶瓷材料的谐振频率如果随温度变化较大，载波信号在不同的温度下就会产生漂移，从而影响设备的使用性能。这就要求材料在上述温度范围内的谐振频率温度系数不能大于l0ppm/℃1。陶瓷材料具有耐腐蚀、耐酸碱、耐高温等特性，使用寿命较长，目前已实用化的微波介质陶瓷材料的频率温度系数接近零，从而实现微波通信元器件的高稳定性和高可靠性2。

③小型化、集成化：微波介质陶瓷材料因其特殊的制备工艺形成的晶相结构，具有较高的介电常数，有利于实现微波介质滤波器的小型化，满足现代电子技术对元器件集成化的要求。使用微波介质陶瓷制作的谐振器等器件尺寸可以达到毫米量级。

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（4）微波介质陶瓷元器件的应用：基于优异的微波介电性能，微波介质陶瓷元器件目前广泛应用于移动通信、卫星通讯、卫星导航与定位、航空航天、电子器件、汽车工业、万物互联等领域。其中，移动通信领域是微波介质陶瓷元器件的重要应用方向。介质谐振器、介质滤波器、介质双工器、介质多工器、卫星授时天线等均是通信基站的重要元器件。进入5G通信时代，微波介质陶瓷元器件在满足性能要求的条件下，符合5G基站小型化和轻量化的设计要求，并且能够解决高抑制的系统兼容问题，逐渐成为5G基站射频器件的重要选择方案。随着近两年全球5G基站建设的快速推进，以5G宏基站介质波导滤波器为代表的微波介质陶瓷元器件迎来巨大的发展机遇。

另一方面，万物互联、航空航天等领域的应用有望给微波介质陶瓷元器件带来新的市场增长点，微波介质陶瓷元器件作为基础性射频器件，应用前景将更加广阔。5G通信基础设施建设将为万物互联打下物理基础，并催生大量应用场景。在“万物互联”的背景下，物联网蕴含的市场空间广阔，预计将带动产业链上游微波介质陶瓷元器件的应用范围不断扩展，创造更多的应用场景。此外，航空航天领域作为我国重要的发展战略，未来对高性能、小型化、高可靠性的滤波器、天线等微波介质陶瓷元器件的需求也将进一步得到提升。

2、微波介质陶瓷元器件在移动通信领域的应用：

（1）3G/4G时代的应用：在3G/4G通信时代，介质谐振器在移动通信基站射频单元中得到广泛应用，介质滤波器则主要应用于移动通信直放站、室内覆盖，以及电梯、车船覆盖等场景，授时天线主要应用于通信基站卫星授时。通信基站是移动通信网络的核心设备，提供无线覆盖并实现有线通信网络与无线终端之间的无线信号传输。按照逻辑功能划分，通信基站可分为基带单元（BBU）与射频单元（RRU）。RRU主要完成基带信号与射频信号的转换及射频信号的收发处理功能，所使用的射频器件主要包括滤波器、双工器、合路器、塔放、馈电单元、功分器、耦合器、天线控制单元等。

在3G/4G通信基站中，滤波器是RRU中的关键一环，射频通信系统在收发过程中都需要滤波器发挥滤波功能。滤波器在移动通信网络中主要用来消除接收和发射通道的干扰和杂波，使有用信号尽可能无衰减地通过，对无用信号尽可能地衰减，从而实现准确选频。3G/4G基站滤波器主要为传统金属腔体滤波器，其具有结构牢固、性能稳定可靠、Q值适中、散热性好等优点，但体积较大，重量较重。在3G/4G时代，传统金属腔体滤波器凭借成熟的工艺和较低的成本，成为主流技术方案。

滤波器是基站射频前端的核心元器件

介质谐振器在金属腔体滤波器中得到广泛应用。欧美日等发达国家由于3G/4G频率应用非常密集，导致传统金属腔体滤波器的Q值无法达到系统要求。为了解决这一问题，爱立信、诺基亚等通信设备制造商采用“金属腔体+陶瓷介质谐振器”的方案，以陶瓷介质谐振器取代传统金属谐振器，从而在限定体积的前提下大幅提高Q值。相比原有金属腔体滤波器，陶瓷介质谐振器的使用大大减小了滤波器的自身损耗，并且具有高抑制、低温漂的特点。

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（2）5G时代的应用：5G作为最新一代移动通信技术，其发展来自于对移动数据日益增长的需求。随着移动互联网的发展，越来越多的设备接入到移动网络中，新的服务和应用层出不穷，移动数据流量的暴涨给移动通信网络带来严峻的挑战。为了解决上述挑战，满足日益增长的移动流量需求，新一代5G移动通信网络应运而生。5G移动通信基站采用MassiveMIMO技术，导致射频通道数增加，使得滤波器走向了小型化、轻量化、低成本的道路。以介质波导滤波器代替传统金属腔体滤波器，成为构造5G宏基站射频单元的主流技术方案之一，微波介质陶瓷元器件在5G时代迎来了快速发展的时期。

①5G基站滤波器的小型化、轻量化、低成本要求：MassiveMIMO（大规模天线技术）是5G通信提高系统容量和频谱利用率的一项关键技术，可以使信号强度集中于特定指向区域和特定用户群，在增强用户信号的同时显著降低小区内自干扰、邻区干扰，有效提升用户信号载干比。

一方面，MassiveMIMO技术的应用使得5G宏基站天线通道数量大幅增加。在2G/3G/4G时代，天线多为2/4/8端口。进入5G时代，宏基站使用的天线通道数以单面64个为主流，每个基站通常需要设置三面天线，从而实现360度的覆盖范围。

4G基站和5G基站的天线技术对比分析

5G基站MassiveMIMO技术演示图

另一方面，5G基站采取有源天线技术，相比4G基站发生了较大架构变化。5G基站射频单元RRU（包括滤波器、功放等）与馈线、天线全部集成为有源天线单元AAU，从而避免了每个通道都需要馈线，降低了馈线损耗，并大幅降低基站安装的重量负担和成本。

5G基站有源天线单元AAU的集成和结构示意图

为了适应5G基站的技术要求，基站滤波器走向了小型化、轻量化和低成本发展的道路。5G基站对MassiveMIMO技术和有源天线技术的应用，使单面天线需要64只滤波器，单个宏基站三面天线需要192只滤波器，天线的集成度要求显著变高，AAU需要在更小的尺寸内集成更多的组件。而传统金属腔体滤波器由于体积大、重量重，其整体的体积和重量将对安装调试带来重大不便。此外，通道数量的增加导致了单个基站对滤波器的需求量增加，基站滤波器需要更低成本的解决方案。在此背景下，5G基站滤波器发展出小型金属腔体滤波器和介质波导滤波器两套技术方案，前者是4G向5G的过渡方案，后者可以看作是全新的基站滤波器解决方案。

以介质波导滤波器取代传统金属腔体滤波器，成为通信设备制造商5G基站滤波器目前的主流解决方案之一。根据华泰证券研究报告，华为主要使用陶瓷介质滤波器，中兴通讯与爱立信采用小型金属腔体滤波器与陶瓷介质滤波器相结合的方式，诺基亚主要使用小型金属腔体滤波器3；根据国信证券研究报告，华为主要使用介质波导滤波器，其他设备商前期以半介质或小型化金属滤波器为主。

②介质波导滤波器较传统金属腔体滤波器更具综合优势：介质波导滤波器是一种新型的介质滤波器，使用介质陶瓷材料制成含有盲孔及通槽的本体，表面完整包覆导电层，电磁信号在位于导电层内部的介质材料中进行反射等形成谐振，通过矩阵式排列谐振器形成复杂介质波导滤波器，通过调整孔深等调整滤波器参数。与金属腔体滤波器相比，介质波导滤波器在5G通信应用领域具有独特优势，其体积小、重量轻、成本低、接口方式多样，能够适应滤波器市场定制化、个性化的发展趋势，在尺寸、重量、工艺、成本、谐振频率、温度系数、介电常数等方面具有综合优势。

在体积和重量方面，同等频率要求下，介质波导滤波器产品的体积更小、重量更轻。根据民生证券研究报告，同等规格要求下，介质波导滤波器的体积可以缩小到传统金属腔体滤波器的25%，重量也会大幅减轻。

在工艺和成本方面，介质波导滤波器采用全新制造工艺，成本大大降低。介质波导滤波器制造技术与传统金属腔体滤波器相比差异较大，由金属成型加工为主变成了介质陶瓷粉末成型加工。传统金属腔体滤波器的批量生产效率较低，不适合大批量、大规模的生产，加工环节需要大量的数控机床，单位设备、人力的产出效率低于介质波导滤波器，生产成本较高。介质波导滤波器通过对批量生产制造工艺的不断优化，可实现大规模、大批量生产，调试等工序的效率远高于金属腔体滤波器，单位设备、单位人力的产出数量远高于金属腔体滤波器，整体生产成本可以显著降低。根据民生证券研究报告5，在同等技术指标要求下，介质波导滤波器的成本有望达到传统金属腔体滤波器的50%以下。

基于在体积、重量、工艺和成本等方面的优势，介质波导滤波器成为5G基站滤波器的主流技术方案之一。

介质波导滤波器与传统金属腔体滤波器的主要对比分析

③其他微波介质陶瓷元器件在5G时代的应用：5G通信基站的大规模建设和升级需求，为微波介质陶瓷元器件带来了广阔的市场前景。一方面，大规模天线阵列技术将给介质波导滤波器等宏基站射频市场带来巨大的成长机遇。另一方面，TEM介质滤波器等其他小型介质陶瓷产品可应用于5G小基站、室内覆盖等场景，市场前景广阔。

传统的宏基站在2G/3G/4G建设中占据主导地位，但仍然存在盲点和热点地区覆盖不足等问题，小基站和室内分布系统成为移动通信网络广度和深度覆盖的有力补充。随着5G通信频谱向高频段发展，单一宏基站覆盖半径进一步缩减，依靠单一宏基站实现全面覆盖的难度更加凸显，小基站可以有效改善覆盖深度和广度、增加网络容量，是5G网络部署的重要组成部分，从而带动公司TEM介质滤波器产品的市场需求快速增长。

根据中国信通院，5G通信将使用“宏基站+小基站”超密集组网的方式实现基本覆盖，预计5G小基站数量为5G宏基站的2-3倍，小基站将以灯杆站、室分站的形式进行深度覆盖。根据工信部预计，2021-2027年，国内运营商会聚焦城市和县城及发达乡镇进行5G覆盖，将建设数百万量级宏基站和千万级小基站。除此以外，5G通信所催生出的VR/AR、4K/8K视频等数据流量预计将大多数来自室内场景。5G信号的室内覆盖将是未来提升5G通信深度覆盖和容量的必要手段，成为与5G宏基站建设并重的通信设备投资热点。

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（3）5G通信产业对经济发展产生巨大贡献：在5G通信产业链中，介质波导滤波器等射频器件的生产商处于整个产业链的上游，元器件厂商制造的射频器件经过华为、中兴通讯、爱立信、诺基亚等通信设备制造商集成后，安装于电信运营商招标建设的5G宏基站和小基站。

5G通信产业链分析

在产业链的应用端，5G通信作为最新一代通信技术，正快速渗透到各个垂直行业，引发数字化、智能化变革，驱动数字经济高速发展。通信产业已经成为全球数字经济和智能世界发展的基石。

5G对经济的贡献可分为直接和间接两个方面6。第一，5G直接贡献为带动电信运营商、相关设备企业和信息服务业务的快速增长。在5G商用的初期，电信运营商首先投资于5G基站等网络基础设施建设，拉动5G设备投资。第二，5G的成熟会激活现有行业并创造新的场景与需求，间接刺激经济的增长。在5G商用的中后期，大量社会资本涌入，成立互联网企业提供5G相关信息服务。5G技术将首先促成AR/VR等家庭娱乐需求的率先成熟，带动终端设备及内容的爆发。随着网络建设的逐步完善，达到高可靠低时延和大带宽标准后，工业4.0、车联网、智慧城市、智慧医疗等广阔的场景也会逐步被激发。

5G将对所有产业部门产生积极影响。根据中金企信统计数据，到2035年，5G在全球创造的产出将达12.3万亿美元。其中，制造业实现约3.4万亿美元产出（占总产出的28%），信息通信行业实现约1.4万亿美元产出，紧随其后的是批发和零售业、公共服务业、建筑业、金融和保险业、运输和储藏业等众多行业。5G预计将对我国的经济产出贡献巨大。根据中国信通院的模型测算，从产出规模看，2030年5G带动我国经济直接产出和间接产出将分别达到6.3万亿元和10.6万亿元。在直接产出方面，2020-2030年十年间的年均复合增长率为29%。

在间接产出方面，2020-2030年的年均复合增长率为24%。从对经济增加值的贡献看，2030年预计5G直接创造的GDP和间接拉动的GDP分别为3万亿和3.6万亿。2020-2030年，5G直接创造GDP的年均复合增长率约为41%；5G间接拉动GDP的年均复合增长率将达到24%。

（4）全球各国的5G商用进展：2018年下半年到2019上半年，全球各国相继开启5G商用或者相关进程。根据全球移动供应商协会GSA的统计，截至2019年8月，全球已经有100个国家的296家运营商正在启动或进行相关的5G试验，其中32个国家的56家运营商已经宣布部署5G网络，39家运营商已经宣布推出5G服务。截至2019年底，全球已有34个国家的62个运营商正式宣布5G商用。截至2020年12月，全球已经有59个国家/地区的140家运营商推出了商用5G网络。截至2020年底，全球主要国家和地区的5G商用进展情况如下：

（5）我国5G通信网络的投资规模和基站建设：

①我国5G通信网络的投资规模：根据中金企信行业研究报告测算7，我国5G通信网络投资规模将超过1.2万亿元，5G投资规模预计比4G增长60%以上，具体构成如下：

5G通信网络投资规模预测

数据统计：中金企信国际咨询

其中，5G宏基站和小基站的投资规模合计将超过6,000亿元，超过5G网络投资总规模的50%。

随着工信部于2019年6月6日正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照，我国5G商业化进程进一步提速。2019年，中国移动、中国电信和中国联通三大运营商资本开支合计约3,000亿元，其中用于5G的资本开支分别为240亿元、93亿元和79亿元，合计约412亿元，占比13.73%。2020年，三大运营商的资本开支合计为3,330亿元，其中5G相关资本开支分别为1,025亿元、392亿元和340亿元，合计1,757亿元，占比52.76%。2021年，三大运营商预计的资本开支合计为3,406亿元，同比增长2.28%，其中5G相关资本开支预计增加至1,847亿元，同比增长5.12%。

②我国5G基站建设情况：自2019年6月6日正式启动5G商用到2019年底，我国共建成5G基站超13万个。其中，中国移动2019年已建设开通5G基站超5万个；中国联通与中国电信于2019年9月9日签署《5G网络共建共享框架合作协议》，两家在全国范围内合作共建一张5G接入网络，截至2019年底，双方已累计开通共享5G基站5万个，中国联通可用5G基站规模超过6万个，中国电信在用5G基站总规模超过6万个。

2020年以来，我国5G基站建设进入快速爆发期。根据工信部统计，2020年上半年我国共建设5G宏基站25.7万个，截至2020年6月底累计达到41万个，截至2020年9月底，全国累计建设开通5G基站69万个；2020年全国新建开通5G基站超60万个，累计开通5G基站71.8万个，5G网络已覆盖全国地级以上城市及重点县市；截至2021年2月底，全国累计开通5G基站79.2万个；截至2021年3月底，全国已累计建成5G基站总数81.9万个，其中1-3月新建4.8万个。截至2021年6月底，全国累计建设5G基站达96.1万个。

在2021年全国工业和信息化工作会议上，工信部表示，2021年将有序推进5G网络建设及应用，加快主要城市5G覆盖，推进共建共享，新建5G基站60万个以上。根据工信部2021年3月发布的《“双千兆”网络协同发展行动计划（2021-2023年）》，到2021年底，5G网络基本实现县级以上区域、部分重点乡镇覆盖，新增5G基站超过60万个；到2023年底，城市常住人口每万人拥有5G基站数超过12个，5G网络基本实现乡镇级以上区域和重点行政村覆盖。三大运营商中，中国移动2021年拟新建2.6GHz基站12万站左右，拟与中国广电联合采购700MHz基站40万站以上，于2021年-2022年建成投产。中国电信和中国联通2021年拟新增共建5G基站约32万站。

2021年5月，工信部发布《5G应用“扬帆”行动计划（2021-2023年）（征求意见稿）》，提出“到2023年，我国5G应用发展水平显著提升，综合实力持续增强。打造IT（信息技术）、CT（通信技术）、OT（运营技术）深度融合新生态，实现重点领域5G应用深度和广度双突破，构建技术产业和标准体系双支柱，网络、平台、安全等基础能力进一步提升，5G应用‘扬帆远航’的局面逐步形成”的总体目标。其中，“5G网络覆盖水平不断提升，每万人拥有5G基站数超过18个”，“垂直行业领域，大型工业企业的5G应用渗透率超过35%”，“5G物联网终端用户数年均增长率超200%”。

根据《扬帆计划》的建设目标，到2023年，按照每万人拥有5G基站数超过18个测算，全国5G基站数预计将达到252万个，而截至2021年3月的5G基站数为81.9万个，5G基站的建设空间仍然较为广阔。与此同时，基于工业互联网等物联网应用的5G终端（包括5G小基站、5G微基站、室内分布等）也将得到大规模发展。

（6）行业竞争格局及主要企业：在3G/4G通信时代，基站RRU主要采用传统金属腔体滤波器，厂商包括武汉凡谷、东山精密、春兴精工、大富科技、国人通信、波发特（后被世嘉科技收购）、摩比发展等。同时，爱立信、诺基亚等设备商在供应海外客户时，部分采用“金属腔体+介质谐振器”的方案，以陶瓷介质谐振器取代传统金属谐振器。

这一时期，生产介质谐振器的公司主要有灿勤科技、国华新材料、艾福电子（后被东山精密收购）、日本京瓷、Trans-Tech等。在3G时代的早期，国内滤波器、谐振器等通信射频器件生产企业与海外公司相比尚存在较大差距，康普通讯、波尔威、日本京瓷、Trans-Tech等海外巨头占据了大部分市场。3G时代中后期，国内通信射频器件企业开始逐渐形成国产替代的能力。2012年，大富科技先后收购通信射频行业巨头美国康普通讯子公司弗雷通信和波尔威子公司苏州飞创；灿勤有限自主研发的TM模900MHz高Q值介质谐振器，依靠在产品电性能、交付周期、技术响应和量产规模等方面的优势取得客户认可，打破国外厂商日本京瓷、Trans-Tech在介质谐振器领域的垄断。国内通信基站射频器件行业由此进入了以国产厂商为主的发展阶段。

进入5G时代，由于宏基站对滤波器小型化、轻量化、低成本的要求，传统金属腔体滤波器供应商逐渐转向研发新型滤波器产品以满足通信技术更新迭代的需求。其中，介质波导滤波器目前已经成为5G通信领域成熟的技术解决方案之一，灿勤科技、艾福电子（东山精密子公司）等微波介质陶瓷元器件厂商在这一过程中取得了良好的发展契机。此外，武汉凡谷、春兴精工、大富科技、佳利电子、国华新材料、通宇通讯、国人通信等企业也是目前滤波器行业的重要参与者。国内企业在基站用介质波导滤波器领域已赶超国外企业。