《【研报】军工行业射频微波专题:军民应用需求旺盛微波产业迎发展拐点-210309(31页).pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《【研报】军工行业射频微波专题:军民应用需求旺盛微波产业迎发展拐点-210309(31页).pdf(31页珍藏版)》请在三个皮匠报告上搜索。
1、 证券研究报告 请务必阅读正文之后的免责条款 军民应用需求旺盛,微波产业迎发展拐点军民应用需求旺盛,微波产业迎发展拐点 军工行业射频微波专题2021.3.9 中信证券研究部中信证券研究部 核心观点核心观点 射频前端是无线电设备中用于模拟信号处理的部分,具体由射频前端是无线电设备中用于模拟信号处理的部分,具体由频率源、发射机、频率源、发射机、接收机和接收机和 TR 组件等微波器组件构成组件等微波器组件构成。随着国防信息化持续推进,以及民用市。随着国防信息化持续推进,以及民用市场场 5G 通信等应用的拓展,军民领域无线电设备将加速升级列装,驱动微波器通信等应用的拓展,军民领域无线电设备将加速升级列
2、装,驱动微波器组件市场快速扩张。目前中国微波技术正在加速追赶国际一流水平,未来有望组件市场快速扩张。目前中国微波技术正在加速追赶国际一流水平,未来有望在相控阵等领域实现弯道超车,并带动微波产业链迎来发展拐点。在相控阵等领域实现弯道超车,并带动微波产业链迎来发展拐点。 微波器组件处理模拟信号,是无线电设备的核心。微波器组件处理模拟信号,是无线电设备的核心。无线电设备是利用收发电磁波,实现通信、探测、对抗等功能的设备,射频前端是无线电设备中对模拟信号进行调制解调、功放、滤波等处理的部分,在军民各个领域得到广泛应用。射频前端主要由频率源、发射机、接收机和 TR 组件等微波组件构成:频率源用于产生稳定
3、的高频电信号载波; 发射机主要功能为低频信号的调制并放大; 接收机能够滤除杂波,同时解调高频信号。TR 组件通常用于相控阵,位于天线和接收机、发射机之间, 作用是调整单个阵元的相位。 相控阵是由大量相同的阵元组成的阵列,可利用阵元间相位差来合成需要的波形。 国内微波起步晚差距大,相控阵领域有望取得突破。国内微波起步晚差距大,相控阵领域有望取得突破。微波技术诞生于一二战之间, 此后近百年保持了快速发展, 中国微波技术起步于建国后, 目前在高频器件、产业化和系统设计三个领域和国际先进水平存在较大差距,导致产业竞争力弱,军用微波器组件性能不足,民用市场市占率偏低。随着微波技术的发展,相控阵应用领域不
4、断拓展, 中国有望借助该技术实现弯道超车。 科研院所和民营企业是中国微波市场的主要参与者,科研院所中 13 所和 55 所是市场主力军,部分信息化主机院所也会内部配套;民营企业业务规模较小,产品相对单一,但公司治理更为灵活, “十四五”期间随着下游信息化装备加速列装,民营企业业绩弹性或将更大。 国防信息化持续深入,军用微波器组件市场加速扩张。国防信息化持续深入,军用微波器组件市场加速扩张。信息化是“十四五”国防建设重点,预计中国将加大对导弹、通信、雷达等领域的投入。中美导弹数量差距大,随着解放军实战化水平提升,导弹或将加速补库存,其中装备相控阵导引头的空空导弹将是列装重点; 新型号战机装备先进
5、有源相控阵雷达, 微波器组件价值量将得到提升; 军用通信对带宽要求大幅增加, 宽带无线通信设备有望得到重点发展,高价值的高频微波器组件预计需求旺盛。预计通信、雷达、导航、电子对抗等信息化装备在“十四五”期间将加速列装,带动军用微波器组件市场实现扩张。 万物互联大幕开启,民用射频市场空间大。万物互联大幕开启,民用射频市场空间大。长期以来通信是射频微波在民用市场的主要应用领域,目前 5G 技术正逐渐成熟并实现商用化。5G 基站采用的MIMO 技术大幅增加了微波器组件的用量,5G 通信覆盖毫米波波段,高频器件单价更高,5G 基站建设直接推动了射频微波市场扩容,据 Yole 预测 2022 年射频领域
6、半导体微波器件市场规模有望达 25 亿美元; 另一方面 5G 也为自动驾驶、物联网等奠定了基础,拓展了射频微波的应用领域。除通信外车载毫米波雷达、卫星导航定位终端、 商业航天用抗辐照微波器组件等应用也将共同支撑起民用射频微波在中长期巨大的市场空间。 军工行业军工行业 评级评级 强于大市(维持)强于大市(维持) 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 风险因素:风险因素:信息化建设低于预期的风险;运营商资本开支低于预期的风险; 5G 产业化不及预期的风险;北斗终端产品价格下降不及预期的风险;技术更新换代的风险;产业化水平不及预期的风险;政策环境
7、变化的风险。 投资策略。投资策略。随着国防信息化持续推进,以及民用市场 5G 通信等应用的拓展,预计军民领域无线电设备将加速升级列装,带动射频前端价值量提升,并驱动微波器组件市场快速扩张。目前中国微波技术和产业与西方发达国家仍存在一定差距,但乘着相控阵等先进技术普及的东风, 中国微波技术正在加速追赶国际一流水平, 未来有望实现弯道超车,并带动微波产业链迎来发展拐点。推荐和而泰,关注盟升电子、天箭科技、盛路通信、红相股份。 重点公司盈利预测、估值及投资评级重点公司盈利预测、估值及投资评级 简称简称 收盘价收盘价(元)(元) EPS(元)(元) PE 评级评级 2019 2020E 2021E 2
8、019 2020E 2021E 和而泰 22.95 0.36 0.44 0.62 63.75 52.16 37.02 买入 盟升电子 79.20 0.64 0.95 1.65 124.66 83.06 48.05 盛路通信 5.96 -0.83 0.23 0.31 -7.16 26.47 19.52 资料来源:Wind,中信证券研究部预测 注:股价为 2021 年 3 月 5 日收盘价。盟升电子、盛路通信 EPS采用 Wind 一致预测。 rQpRpQrMqQsPrPvMmOsMsR9PdNbRnPpPpNrQkPoOtQiNmNrR6MrRwPNZpPnRMYmOrQ 军工行业射频微波专题军
9、工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 目录目录 微波器组件处理模拟信号,是无线电设备的核心微波器组件处理模拟信号,是无线电设备的核心 . 1 射频前端在无线电设备中不可或缺,微波器组件是其构成要素 . 1 射频芯片指用集成电路技术制造微波器组件,应用场景逐步拓宽 . 3 科研院所是市场主力,民营企业业绩弹性大 . 4 国内微波起步晚、差距大,相控阵领域有望取得突破国内微波起步晚、差距大,相控阵领域有望取得突破 . 5 我国微波技术起步晚、差距大,产业不成熟竞争力较弱 . 5 军民相控阵技术发展迅速,中国有望取得突破. 7 国防信息化持续深入,军用微波国防信息化持
10、续深入,军用微波器组件市场加速扩张器组件市场加速扩张 . 9 导弹加速补库存,导引头增长空间大 . 9 有源相控阵普遍应用于先进战机,单机微波器组件价值量提升 . 11 军用通信向大带宽发展,高频微波器组件占比上升 . 12 北斗三号成功收官,射频前端受益军用终端加速列装 . 14 无线电设备广泛应用于电子对抗等领域,为微波器组件提供新增量 . 15 万物互联大幕开启,民用射频市场空间大万物互联大幕开启,民用射频市场空间大. 16 5G 商用部署加速,射频芯片市场扩张 . 18 北斗精度追平 GPS,民用市场有望打开 . 19 智能驾驶渐行渐近,毫米波雷达有望普及 . 21 商业航天迎发展机遇
11、,抗辐照微波器组件将重点发展 . 23 风险因素风险因素 . 25 投资建议投资建议 . 26 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 插图目录插图目录 图 1:无线电设备信号变化过程 . 1 图 2:无线电设备硬件结构 . 1 图 3:射频前端主要应用场景 . 2 图 4:单片集成电路 3D 示意图 . 4 图 5:联发科 MT7622 芯片功能模块分区 . 4 图 6:三星 Exynos 系列 5G 处理器及射频芯片产品 . 4 图 7:卓胜微生产射频功放芯片和射频开关芯片 . 4 图 8:中国微波技术起步晚,但近年来追赶迅速 . 6 图
12、 9:抗干扰通信技术 . 7 图 10:认知电子战系统 . 7 图 11:相控阵雷达扫描不同方向示意图 . 7 图 12:相控阵雷达的天线 . 7 图 13:毫米波多波束数字阵列. 8 图 14:相控阵发展脉络 . 8 图 15:2015-2021 年美国导弹与弹药预算 . 10 图 16:2015-2020 年美国 AIM-120 导弹支出经费及数量 . 10 图 17:AIM-120 导弹结构布局图 . 10 图 18:机载有源相控阵雷达 . 11 图 19:机载无源相控阵雷达 . 11 图 20:空警-2000 预警机雷达内部结构 . 12 图 21:空警 500 预警机结构图 . 12
13、 图 22:2021 年美国国防预算拆分 . 13 图 23:2021 年美国 C4I 系统投资拆分 . 13 图 24:国防信息化四阶段发展. 13 图 25:北斗卫星导航系统三步走 . 14 图 26:电子战武器装备种类不断增多 . 15 图 27:我国 99A 型坦克率先装备先进的毫米波敌我识别系统 . 16 图 28:射频组件在 5G 时代有广阔应用 . 17 图 29:2016-2022 射频功率组件市场规模 . 17 图 30:5G 基站分类. 18 图 31:5G 和 4G 基站对比 . 18 图 32:2G-3G-4G-5G 终端设备射频前端价值量比较 . 18 图 33:GP
14、S 系统发展时间轴 . 19 图 34:北斗发展时间轴 . 19 图 35:民用北斗应用领域 . 20 图 36:卫星导航行业应用市场规模变化 . 21 图 37:首台基于北斗的无人驾驶电动牵引车(L4 级) . 21 图 38:车载雷达性能比较 . 22 图 39:全球毫米波雷达市场规模 . 22 图 40:中国毫米波雷达市场规模 . 22 图 41:卫星互联网发展迈入新阶段 . 23 图 42:2011-2018 全球卫星产业收入 . 24 图 43:2011-2018 全球卫星产业收入情况 . 24 图 44:车载雷达性能比较 . 24 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.
15、3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 表格目录表格目录 表 1:微波器组件的种类及其功能 . 3 表 2:部分微波器组件市场参与者 . 5 表 3:机械扫描雷达与相控阵雷达对比 . 7 表 4:相控阵雷达分类 . 8 表 5:新旧国防建设“三步走”战略对比 . 9 表 6:AIM-120 各批次对比 . 11 表 7:窄带移动通信与宽带移动通信的区别 . 14 表 8:引信技术发展趋势 . 16 表 9:三代北斗对比 . 20 表 10:重点微波器组件公司盈利预测 . 26 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 1 微波器组件处理模拟信
16、号,是无线电设备的核心微波器组件处理模拟信号,是无线电设备的核心 射频前端在无线电设备中不可或缺,微波器组件是其构成要素射频前端在无线电设备中不可或缺,微波器组件是其构成要素 射频前端对模拟信号进行频率变化,是无线电设备中必不可少的部件。射频前端对模拟信号进行频率变化,是无线电设备中必不可少的部件。无线电设备是利用收发电磁波,实现通信、探测、对抗等功能的设备。天线振子在长度为无线电波长的1/4 时工作效率最高,为了实现设备的小型化,无线电信号往往波长较短即频率较高,而受限于后端数字信号处理机能力,原始电信号频率往往较低,因此无线电设备需要对模拟信号进行频率变化,射频前端便是执行这一变化过程的部
17、件。以数字信号转化为无线电信号为例,数据处理机(DSP)对数字信号进行分类、合并、计算等处理,数据转换模块将处理后的数字信号转化为模拟信号,射频前端对模拟信号进行调制、功率放大等一系列处理,最后经天线将模拟信号转化为无线电信号。 图 1:无线电设备信号变化过程 资料来源:射频微波网,中信证券研究部 图 2:无线电设备硬件结构 资料来源:中信证券研究部绘制 相控阵特有 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 随着无线电设备的普及,射频前端在军民各个领域得到广泛应用。随着无线电设备的普及,射频前端在军民各个领域得到广泛应用。受无线电技术进步以
18、及人类经济活动范围扩大等因素影响,无线电设备在军民领域逐渐普及,带动射频前端应用领域不断增加。在军用领域,射频前端主要应用于雷达、军用通信设备、军用无线电侦察和电子干扰等设备上;在民用领域,射频前端主要应用于包括基站、手机和平板电脑等在内的移动通信终端以及 ADAS(高级驾驶辅助系统)上,在 ADAS 中的应用主要为汽车毫米波雷达,未来在物联网领域,射频前端也有广大的应用前景。 图 3:射频前端主要应用场景 资料来源:中信证券研究部绘制 微波器组件是射频前端构成要素,各自承担不同功能。微波器组件是射频前端构成要素,各自承担不同功能。射频前端由微波组件构成,主要包括频率源、发射机、接收机和 TR
19、 组件等,不同微波组件又包含各类微波器件。频率源用于产生稳定的高频电信号载波,核心器件为振荡器;发射机的核心器件包括调制器、功率放大器(PA)和电源,调制器实现对低频信号的调制,PA 用于放大高频电信号;接收机的核心器件主要包括低噪声放大器、滤波器、解调器,能够滤除杂波,同时解调高频电信号;接收机有传统接收机和数字接收机两种,前者通过电路解调,成本低但时间长,后者集成了数模转换模块,将模拟信号先转换为数字信号再进行解调,时间短但成本高;TR 组件是相控阵中必需的微波组件, 传统无源 TR 组件主要功能是信号的收发控制, 核心器件包括环形器、移相器等,新型有源 TR 组件已将发送机的功率放大等部
20、分功能集成进TR 组件。 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 表 1:微波器组件的种类及其功能 组件组件 定义定义 功能功能 频率源 电子系统的基本信号来源 产生稳定的载波 发射机 是可以将信号按一定频率发射出去的装置,负责完成有用的低频信号对高频载波的调制。 负责完成有用的低频信号对高频载波的调制。 接收机 由天线、滤波器、放大器和A/D 转换器组成的电路系统 提取信号并将其放大,利用匹配滤波器将峰值信号与平均噪声比最大化。 TR 组件 指一个无线收发系统中天线与接收机、之间的部分,一端连接天线,一端接中频处理单元。 实现信号幅度和
21、相位调整从而实现天线在空域内扫描;实现发射和接收两种信号切换、功率放大及两种状态分时工作。 资料来源: 高频电子线路 (高瑜翔) ,中信证券研究部 射频芯片指用集成电路技术制造微波器组件,应用场景逐步拓宽射频芯片指用集成电路技术制造微波器组件,应用场景逐步拓宽 芯片是集成电路方法的应用芯片是集成电路方法的应用, 而非某种特定功能的器件而非某种特定功能的器件。 芯片是根据特定目的和用途,用集成电路的方法制造电路中的器件、组件、模块甚至系统。集成电路是电子学中一种将电路(主要包括半导体设备、被动组件等)集中制造在半导体晶圆表面上的小型化方式。芯片在制造过程中根据特定需求进行设计,通过集成电路的方法
22、得以实现,不同功能的器件、组件、模块乃至系统均可通过集成电路的方法集成于芯片中。 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 4 图 4:单片集成电路 3D 示意图 图 5:联发科 MT7622 芯片功能模块分区 资料来源:Full-chip monolithic 3D IC design and power performance analysis with ASAP7 library (2017 ICCAD) 资料来源:联发科 MT7622 DataSheet 多层级射频芯片大幅提高小型化和集成化程度多层级射频芯片大幅提高小型化和集成化程度,
23、在无线电设备中应用逐步拓宽在无线电设备中应用逐步拓宽。射频芯片是把射频前端中的器件、组件、模块,甚至整个射频前端通过集成电路的方法集成芯片。射频前端已实现多层级芯片化,器件级有功放芯片、开关芯片(移动通信传导开关、WiFi 开关、天线调谐开关)等;组件级有 TR 芯片等;模块级有数模转换芯片、电源芯片等; 系统级有手机中的射频前端芯片。 芯片集成工艺在射频前端的应用大幅降低器件尺寸,提高模块的集成度,为成本控制和性能堆叠提供技术基础。功放芯片是通信基站和终端中必不可少的电子元器件,TR 芯片是整个雷达的关键电子元器件之一,在军用雷达领域中得到广泛应用。随着 5G 技术广泛商用和中国移动通信基站
24、进一步增建,射频芯片应用场景将进一步扩大。 图 6:三星 Exynos 系列 5G 处理器及射频芯片产品 图 7:卓胜微生产射频功放芯片和射频开关芯片 资料来源:三星官网 资料来源:卓胜微官网 科研院所是市场主力,民营企业业绩弹性大科研院所是市场主力,民营企业业绩弹性大 射频微波市场参与者主要包括体制内科研院所和体制外民营企业两大类。科研院所中,13 所和 55 所是射频微波领域的主力军,产品谱系全面下游应用涵盖广泛,在 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 5 化合物半导体功率器件等技术上实力较强;14 所、29 所等信息化主机院所,往往
25、也会生产部分微波器组件用于自供。民营企业业务规模小于 13 所和 55 所,产品多集中于特定类型的微波器组件,配套的型号也相对较少,但民营企业在公司治理上更为灵活,“十四五”期间随着下游信息化装备加速列装,民营企业业绩弹性或将更大。 表 2:部分微波器组件市场参与者 公司公司/院所院所 子公司子公司 射频产品射频产品 应用领域应用领域 13 所 各类微波器组件 多领域 55 所 各类微波器组件 多领域 14 所 TR 组件等 地面、航空、船舶 29 所 TR 组件等 电子对抗 和而泰 铖昌科技 射频芯片 航天 盟升电子 卫星通信导航 航天 天箭科技 功放、发射机 航天 亚光科技 亚光电子 TR
26、 组件等 多领域 红相股份 星波通信 接收机、频率源 航天、航空 盛路通信 南京恒电 接收机、频率源 航空 成都创新达 接收机、频率源 地面、船舶 资料来源:各公司、单位官网,中信证券研究部 国内微波起步晚国内微波起步晚、差距大,相控阵领域有望取得突破差距大,相控阵领域有望取得突破 我国微波技术起步晚我国微波技术起步晚、差距大,产业不成熟竞争力较弱差距大,产业不成熟竞争力较弱 微波技术一战后登上历史舞台,在近一百年间保持了快速发展。微波技术一战后登上历史舞台,在近一百年间保持了快速发展。微波技术诞生于一二战之间的间战时期,1936 年 Southworth 发表论文宣布了波导传输实验成功,正式
27、开创了微波技术的历史。此后微波技术保持了近一百年的高速发展,1939 年第一台分米波雷达的诞生极大的推进了微波技术的落地和发展,随着二次世界大战的爆发雷达技术迅速走向成熟,反雷达技术应运出现,电子对抗这一全新分支走上历史舞台;战后射电天文学大发展对于微波技术的性能指标提出了更高要求,冷战时期的太空军备竞赛助推微波技术进入大发展时期;90 年代至今有源相控阵雷达、通信升级、智能驾驶和万物互联主导了微波技术革命式发展。 我国微波技术起步晚且前期发展慢,近年快速追赶差距逐步缩小。我国微波技术起步晚且前期发展慢,近年快速追赶差距逐步缩小。在一次世界大战后微波技术出现时,我国处于长期战乱和割据状态,错过
28、了微波技术登台之初的黄金时期,直到建国后中国微波技术才开始起步,50 年代初期我国研制出第一台米波防空雷达,相较世界先进技术差距约二十年。60 年代初微波技术重要性得到重视, 相关产研教的系统性体系开始建立;80 年代伴随改革开放的脚步,我国微波产业开始加速赶超,直到近年在个别细分领域取得了世界领先的成就,行业整体差距也逐步缩小。 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 6 图 8:中国微波技术起步晚,但近年来追赶迅速 资料来源:中信证券研究部绘制 注:时间轴上方为国际微波发展里程碑,下方为中国微波发展里程碑 目前我国微波技术在高频器件、产业
29、化和系统设计三个领域存在较大差距。目前我国微波技术在高频器件、产业化和系统设计三个领域存在较大差距。相比国际一流水平,目前我国微波技术存在的差距主要集中在三个领域:1、随着军用无线电设备的升级,以及民用 5G 通信及物联网的发展,微波器组件需要支持的频段显著升高,在高频微波器组件领域,我国与西方发达国家仍存在差距;2、虽然我国在部分先进微波器组件的研发上取得突破,但产业化上仍存在不足,导致国产微波器组件在成本和可靠性上存在差距;3、随着电子产品趋于小型化,微波器组件的供电、散热等问题愈发突出,对射频前端的系统设计提出了较高的要求,在这一点上我国也有较大的进步空间。 微波技术上的差距,导致我国微
30、波产业竞争力较弱。微波技术上的差距,导致我国微波产业竞争力较弱。我国微波技术相对世界先进水平整体落后,军用器件性能存在差距,同时民用产品国产化率较低。例如抗干扰通信领域,美国的战略防御计划(SDI) 实现了极高的设备通信率,通过大量信息实现抗干扰交换并且可以无障碍监测传输,其中高空监视传感器能实现同时监视 1500 个同时发射的导弹;而我国在解密技术、编码纠错技术等方面仍存在很大差距。另外在电子战领域,美欧主要军事强国起步早, 并在数十年间发展迅速。 2016 年, 美军推出世界首套认知电子战系统 (SRx) ,提供自适应、可远程重新编程等功能,集成在手掌大小的模块中,并能实现全谱覆盖。而国内
31、对于下一代认知电子战的认识和重视程度不足, 技术也整体落后。 民品则由于起步晚、规模小、成本控制能力较差,难以打开下游市场,相关国产器组件市占率较低。 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 7 图 9:抗干扰通信技术 图 10:认知电子战系统 资料来源:IAI 官网 资料来源:Microwaves&RF 军民相控阵技术发展迅速,中国有望取得突破军民相控阵技术发展迅速,中国有望取得突破 相控阵雷达大量应用,带动微波器组件需求上升。相控阵雷达大量应用,带动微波器组件需求上升。相控阵雷达是由大量相同的阵元组成的雷达面阵,每一个阵元都可以控制其电流
32、相位,通过控制阵元之间相位差来实现电子扫描。相控阵雷达使用密集天线阵列,可同时针对不同方向进行电子扫描,目前已成为列装主流。在探测、电子对抗等领域,微波组件占据相关制造成本的 60%以上,市场空间巨大。我国已从雷达制造大国迈入雷达研发强国,目前处于大量使用单片微波集成电路的固态模拟有源相控阵体制阶段,并逐步向数字阵列雷达过渡,相控阵雷达大量使用发射单元也进一步带动了 TR 组件等微波器组件价值量占比提升。 图 11:相控阵雷达扫描不同方向示意图 图 12:相控阵雷达的天线 资料来源:微波系统与应用 资料来源:微波系统与应用 表 3:机械扫描雷达与相控阵雷达对比 机械扫描雷达机械扫描雷达 相控阵
33、雷达相控阵雷达 天线结构 单一发射单元, 利用电机带动天线转动 多个发射单元 波束扫描方式 机械扫描, 通过改变天线指向来实现波束扫描 电扫描,通过改变各个发射单元信号的幅度和相位实现波束扫描 波束扫描速度 慢 快 发射功率 只有一个信号发射单元, 发射功率会受发射单元最大功率的限制, 发射功率相有多个信号发射单元,发射总功率较高 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 8 机械扫描雷达机械扫描雷达 相控阵雷达相控阵雷达 对较低 目标跟踪能力 跟踪速度慢,难以实现多目标跟踪 采用了电扫描方式,扫描速度极快,能够实现高速目标的跟踪并能同时跟踪多
34、个目标 资料来源: 舰载相控阵雷达的现状和发展趋势 (王剑,罗军) ,中信证券研究部 有源相控阵雷达有源相控阵雷达优于优于无源相控阵雷达无源相控阵雷达,已成为军用相控阵发展方向。,已成为军用相控阵发展方向。有源相控阵雷达是相控阵雷达的一种,区别于无源相控阵中,通过移相器改变发射机产生的高频信号,有源相控阵雷达的每个发射/接收组件(TR 组件) ,都能自己产生高频信号。有源相控阵雷达凭借多功能、远距离、高精度、高灵活性、高可靠性以及优良的抗干扰能力等鲜明特征,性能上优于无源相控阵雷达。因此,有源相控阵雷达已成为当前舰载相控阵雷达、机载雷达、导弹导引头等的重要发展方向之一,得到世界军事强国的重点发
35、展。 表 4:相控阵雷达分类 类别类别 特点特点 代表型号代表型号 无源相控阵雷达(PESA) 每一个震源不直接接有一个固定的收发组件, 而是通过一个发射机集中向天线阵面发电, 通过改变阵元发射脉冲的相位来控制波束的方向, 但阵元脉冲的振幅不可改变,故雷达波束的形状固定 美国的 SPY-1 系列、 法国的 ARABEL、意大利、 英国及法国联合研制的 EMPAR、 有源相控阵雷达(AESA) 每一个阵元均直接接有一个固定的收发组件, 能分别控制阵元发射脉冲的相位和振幅, 波束控制更加灵活多变 英国的 SAMPSON、 日本的 OPS-24、 FCS-3 有源相控阵雷达、美国的 SPY-3 和
36、VSR 等 资料来源: 舰载相控阵雷达的现状和发展趋势 (王剑,罗军) ,中信证券研究部 毫米波毫米波 MIMO 技术在技术在 5G 等民用领域得到广泛应用,也将提振微波器组件需求。等民用领域得到广泛应用,也将提振微波器组件需求。毫米波是指 30300GHz 频域(波长为 110mm)的电磁波,具有频谱宽、方向性好、可靠性高、波长极短的特点。伴随物联网和 5G 移动通信的飞速发展,频谱资源逐渐紧缺,开发利用毫米波频谱资源成为了第五代移动通信技术的重点。为充分发挥毫米波优势,5G 基站广泛使用多输入多输出技术(MIMO) ,该技术指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线,以改善通信质量,
37、和相控阵技术有较高的相关关系,同样也将增加对微波器组件的需求。 图 13:毫米波多波束数字阵列 图 14:相控阵发展脉络 资料来源:雷达通信电子战 资料来源:雷达通信电子战 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 9 中国相控阵技术发展较快,在军民领域应用中有望取得突破。中国相控阵技术发展较快,在军民领域应用中有望取得突破。由于历史原因,中国在真空电子管等技术上和欧美发达国家差距较大,这也导致中国无线电产业长期处于落后地位。近年来随着无线电技术进步以及有源相控阵的普及,晶体管正在越来越多的领域替代真空电子管,在这一变革中,中国紧抓历史机遇,在
38、晶体管技术上取得重要突破,也带动军民相控阵技术迅速发展。预计未来随着相控阵技术在军民领域应用逐步拓展,中国或将在射频领域实现弯道超车。 国防信息化持续深入,军用微波器组件市场加速扩张国防信息化持续深入,军用微波器组件市场加速扩张 信息化仍是“十四五”国防建设重点,无线电设备有望加速列装。信息化仍是“十四五”国防建设重点,无线电设备有望加速列装。 “十九大”报告将1997 年提出的国防和军队现代化建设“三步走”战略目标提前了 15 年。2020 年军队如期实现了国防和军队现代化建设“三步走”发展战略第二步目标,基本完成国防和军队改革目标任务,基本实现机械化,信息化建设取得重大进展。中共中央十九届
39、五中全会确定了中国“十四五”发展首要任务。全会拟定政治和经济目标中,军事问题所处位置明显扩大, “十四五”国防现代化建设中,信息化仍然是重点,文件指出,要加快机械化信息化智能化融合发展,全面加强练兵备战。信息化建设的深入,通信、雷达、电子对抗等信息化装备将加速列装。 表 5:新旧国防建设“三步走”战略对比 2017 年提出的国防建设年提出的国防建设“三步走三步走”战略战略 1997 年提出的国防建设年提出的国防建设“三步走三步走”战略战略 第一步 确保到 2020 年基本实现机械化,信息化建设取得重大进展,战略能力有大的提升 从现在起到 2010 年,用十几年时间,努力实现新时期军事战略方针提
40、出的各项要求,为国防和军队现代化打下坚实基础。 第二步 力争到 2035 年基本实现国防和军队现代化 二十一世纪的第二个十年,随着国家经济实力的增长和军费的相应增加,加快我军质量建设的步伐,适当加大发展高技术武器装备的力度,完善武器装备体系,全面提高部队素质,进一步优化体制编制,使国防和军队现代化建设有一个较大发展。 第三步 到本世纪中叶把人民军队全面建成世界一流军队 再经过三十年的努力,到二十一世纪中叶,实现国防和军队现代化。 资料来源:中国政府网,人民网,中信证券研究部 导弹加速补库存,导引头增长空间大导弹加速补库存,导引头增长空间大 中美导弹数量差距大,实战化下中国或加速补库存。中美导弹
41、数量差距大,实战化下中国或加速补库存。冷战结束以来,美军先后参与科索沃战争、阿富汗战争、伊拉克战争等,持续的战争带动了导弹等先进装备需求,美军导弹库存数量一直维持高位,根据TheMilitaryBalance的数据,目前美国拥有洲际弹道导弹 450 枚,各类战术导弹数以万计;目前美军仍在加大导弹领域的投入,2021 年美军在战略导弹上的预算达 40 亿美元,在战术导弹上的预算更是高达 113 亿美元。相比之下我国导弹库存较低,补库存需求大,预计在未来较长时间内我国的导弹数量将呈现加速增长的态势。 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 10
42、图 15: 2015-2021 年美国导弹与弹药预算(单位:亿美元) 图 16: 2015-2020 年美国 AIM-120 导弹支出经费及数量(单位:亿美元) 资料来源:OFFICE OF THE UNDER SECRETARY OF DEFENSE,中信证券研究部 资料来源:OFFICE OF THE UNDER SECRETARY OF DEFENSE,中信证券研究部 先进空空导弹需求旺盛,或成为列装重点。先进空空导弹需求旺盛,或成为列装重点。现代战争中,带有主动雷达指导的先进空空导弹,能够有效杀伤敌方空中力量,是空军争夺制空权的利器。AIM-120 是美军先进空空导弹的典型型号,该系列
43、是应美国空军、美国海军、北大西洋公约组织和其他盟国的行动要求,研制的最先进的全天候、全环境中程空对空导弹系统。该系统是一种主动雷达制导拦截导弹,具有固有的电子保护能力,用于空中应用,以对抗大规模穿透飞机,是美军继 AIM-7 之后的第四代空空导弹。 AIM-120 系列将通过全球定位系统辅助导航、改善网络兼容性和通过双向数据链路能力提高机组人员的生存能力来提高精度。随着中国周边地缘政治的复杂化,我们认为先进空空导弹需求旺盛,有望成为我国重点列装型号。 图 17:AIM-120 导弹结构布局图 资料来源: 美国“先进中距空空导弹”AIM-120 的发展及启示 (樊会涛,王秀萍,任淼,刘晶晶) 先
44、进空空导弹需要持续迭代更新,订单具备较强持续性。先进空空导弹需要持续迭代更新,订单具备较强持续性。由于地方战机更新换代,以及战场环境日趋复杂,先进空空导弹也需要持续迭代更新。美国 AIM-120 导弹 1981 年研制,用于对付 80 年代已有及其未来可能出现的战斗机、战斗轰炸机及巡航导弹,1985 年试射,1991 年服役。现已研制出 A、B、C、D 等多种改进型号并装备多国空军。A 型采用二级固体火箭发动机,制导方式为惯性制导+指令修正制导+主动雷达末制导,具有“射0500200021常规弹药战术导弹战略导弹02468201
45、5200192020生产经费(海军)生产经费(空军)研究、测试、开发及评估经费(海军)研究、测试、开发及评估经费(空军) 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 11 后不管”和多目标攻击能力;B 型为 A 型的改进型,采用更先进的数据处理器;C 型是专为美国第四代战斗机 F-22 改制的,前后翼展均为 450 毫米,最大飞行速度 5 马赫,一架F-22 一共可挂 4 枚 A 型导弹或 6 枚 C 型导弹。我们认为中国的先进空空导弹也将迭代更新, 在较长的时间范围内该型导弹订单都有较好保障, 或将驱动相关产业链持续健康发
46、展。 表 6:AIM-120 各批次对比 AIM-120A AIM-120B AIM-120C AIM-120D 在导弹弹道中段的最后部分,导弹不再需要载机传送修正信号,在弹道末段,选用高脉冲重复频率或中脉冲重复频率工作方式进行目标探测,将导弹导向目标。 AIM-120B 于 1994 年进入美国空/海军服役。 该导弹采用了一个新型的数字处理器,可擦可编程只读内存和5个主要的电子硬件单元的升级,并且降低了生产生本。 装有重新设计过的弹头和改进的火箭发动机等,使 AIM-120 最终获得了对付巡航导弹的能力。其外形也做了修改,采用更小的弹翼或可折叠的弹翼使尺寸缩小。 用双向数据链取代仅接收信息的
47、单向数据链,新型数据链将取代AMRAAM 目前使用的单向数据链,使导弹发射后可以向载机发回它的状态信息。 资料来源: AIM-120 各批次简介 (Andreas Parsch) ,中信证券研究部 先进导弹加速列装,带动微波器组件市场扩张。先进导弹加速列装,带动微波器组件市场扩张。近年来我国国防军备发展迅速,实战化演练次数及实弹发射次数猛增,导弹需求快速增长。预计“十四五”期间中国导弹列装数量将大幅增长。导弹加速列装也将带动导弹配套市场维持高景气,根据防空导弹成本与防空导弹武器装备建设 (单绍敏,李桂军,杨凤鸣)一文,大部分导弹中的制导分系统和稳定控制分系统都占导弹成本的 40%-60%,在制
48、导分系统中射频前端是核心结构之一,导弹领域微波器组件市场有望保持高增长。 有源相控阵普遍应用于先进战机,单机微波器组件价值量提升有源相控阵普遍应用于先进战机,单机微波器组件价值量提升 新型号战机加速列装,有源相控阵雷达应用增加。新型号战机加速列装,有源相控阵雷达应用增加。空军装备上,我国仍装备大量二代战机,作为主力机型的三代战机占比不足一半,而较先进的四代机占比极低,相比之下美国已完全淘汰二代机,四代机占比高达 15%;我国在多用途中型直升机、大中型运输机的结构占比以及教练机的配比上较美国也存在较大差距。随着我军现代化建设加速,老旧装备更新换代, 新型号战机加速列装。 由于有源相控阵在性能上更
49、优, 追踪与搜索能力更强、具有更高的分辨率、抗电子干扰能力更强、具有高数据通信能力等,在新型号战机中有源相控阵雷达正逐渐取代无源相控阵雷达。 图 18:机载有源相控阵雷达 图 19:机载无源相控阵雷达 资料来源:飞行总动员航空网 资料来源:飞行总动员航空网 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 12 自主研发有源相控阵雷达,支撑空警自主研发有源相控阵雷达,支撑空警 500 性能领先。性能领先。预警机即空中指挥预警飞机,是指拥有整套远程警戒雷达系统,用于搜索、监视空中或海上目标,指挥并可引导己方飞机执行作战任务的飞机。近年来中国在预警机领域投
50、入巨大,据环球网报道,早期的空警-2000 预警机上安装的 K/LLQF01 雷达技术来源于俄罗斯,目前最新的空警-500 预警机,采用完全由中国自行研制开发的预警雷达,由多部有源电子扫描阵列雷达以三角形排列组成,性能优于空警-2000 的机械扫描式雷达,且比 K/LLQF01 更小、更轻。 图 20:空警-2000 预警机雷达内部结构 图 21:空警 500 预警机结构图 资料来源:中央电视台 资料来源:兵工科技 机载雷达向有源相控阵升级,微波器组件价值量上升。机载雷达向有源相控阵升级,微波器组件价值量上升。有源相控阵雷达的每个发射/接收组件(TR 组件) ,都能自己产生电磁波,因此雷达中电
51、源模块、功率放大器等微波器组件用量显著高于传统体制雷达和无源相控阵雷达。随着先进战机中机载雷达向有源相控阵雷达升级,单架飞机中微波器组件价值量上升,叠加新型号战机加速列装,机载领域微波器组件市场有望进入快速扩张期。 军用通信向大带宽发展,高频微波器组件占比上升军用通信向大带宽发展,高频微波器组件占比上升 军用通信是战斗力保障,美军军用通信是战斗力保障,美军 C4I 投资超百亿美元。投资超百亿美元。军用通信以军用无线专网通信为主,军用专网通信设备需具备抗干扰性能、保密通信能力、良好的电磁兼容性和优越的防振、抗冲击性能,对通信可靠性要求高。军品应用环境较为恶劣,需要经受振动冲击、电磁干扰、高低温、
52、高空等极端环境的考验。军用通信是军队战斗力的保障,是国防开支重点投入方向,美军 2021 年在 C4I(指挥、控制、通讯、计算机和情报)领域投资达 119亿美元,其中基础通信设备 11 亿美元,信息安全保障 10 亿美元。 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 13 图 22:2021 年美国国防预算拆分(单位:十亿美元) 图 23:2021 年美国 C4I 系统投资拆分(单位:十亿美元) 资料来源:美国国防部,中信证券研究部 资料来源:美国国防部,中信证券研究部 我军通信仍以窄带为主,军用宽带有望得到重点发展。我军通信仍以窄带为主,军用宽
53、带有望得到重点发展。国防信息化的发展分为网络化国防、信息化国防、智慧国防和智能国防四个阶段。当前以美国为代表的发达国家处于第三阶段后期,并即将过渡到第四阶段。我国仍处于初级阶段后期,刚刚迈入到全面建设的第二阶段。“十一五”前我军仍主要采用军用短波电台和窄带战术电台作为通信保障的主要手段,其传输带宽较窄、装备用途单一、集成化程度较低、军兵种网系重复且不能互联互通,在传输速率、业务种类方面都与最新通信技术之间存在代差,无法满足现代信息化战争的需要。参考美军发展经验,我们认为随着国防信息化持续推进,战场信息流将大幅提升,带宽需求或将呈指数级增长,军用宽带建设或将提速。 图 24:国防信息化四阶段发展
54、 资料来源: 2019-2025 年中国军用宽带移动通信行业发展存在的问题及对策建议研究报告 (盛世华研) 军用宽带频段较高,高频微波器组件占比或提升。军用宽带频段较高,高频微波器组件占比或提升。随着国防信息化进程不断加深,包含图像、视频、语音、数据等在内的大容量信息流增多,只能支持低速率的数据服务的窄带数字集群通信系统,无法适应业务需求的变化,带宽大、速率高的宽带数字集群通信系统需求愈发强烈。由于电磁波物理特性,大带宽的军用宽带需要使用频率较高的频段,军用宽带设备也需要配套高频微波器组件,高频微波器组件技术含量高生产难度大,其价格和适配的频段正相关。随着军用宽带的普及,我们预计军用通信领域高
55、频微波器组件占比将提升,并带动单个设备中微波器组件的价值量增加。 自动化, $0.60 基础通信, $1.10 信息安全和保障, $1.00 技术发展, $2.50 战区战斗C3及服务, $6.70 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 14 表 7:窄带移动通信与宽带移动通信的区别 网络网络类型类型 系统系统 使用频点使用频点 成本成本 时延时延 实测最大带宽实测最大带宽 功能特性功能特性 窄带 PDT 350MHz 千万级 语音低 数据无 上行 9.6Kbps 下行 9.6 Kbps 语音集群、 短报文定位 宽带 专网 1.4GHz/1
56、.8GHz 建亿级 语音低 数据低 上行 22Mbps 下行 26Mbps 语音集群、 视频传输、 数据交互 资料来源: 宽窄带融合实施路径探讨 (蒋平 徐海亮 陈永俊) ,中信证券研究部 北斗三号成功收官,射频前端受益军用终端加速列装北斗三号成功收官,射频前端受益军用终端加速列装 北斗三号系统全面建成,军用定位精度达北斗三号系统全面建成,军用定位精度达 0.5 米。米。2020 年 7 月 31 日,我国北斗三号全球卫星导航系统正式开通。与二号系统相比,北斗三号覆盖范围更广,首次实现了全球覆盖;授时、定位精度也提高了 1 倍以上。单从定位精度来看,北斗军用级别的定位精度达到 0.5 米,仅稍
57、逊于 GPS 军用级别的 0.3 米参数。在现代信息化战争的推动下,北斗作为我国自主研发的军民两用导航系统,是军队装备信息化建设的重要一环。据中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书(2019) (中国卫星导航定位协会)预测,2020 年北斗单兵装备的配备率将达到 80%,但与美国单兵 100%的装配率仍存在一定差距。未来北斗单兵装备配备率或将继续提升,军用北斗市场有望打开新的成长空间。 图 25:北斗卫星导航系统三步走 资料来源:北斗网 2025 年军用北斗市场规模或接近年军用北斗市场规模或接近 300 亿元,为微波器组件发展提供新增量。亿元,为微波器组件发展提供新增量。随着北斗三号组网完成,北
58、斗导航定位精度大幅提升,同时覆盖范围也从一带一路地区拓展至全球,在军事领域实用性大幅提升,终端列装速度或将加快。参考美国经验,我们认为北斗军用市场对国家军费开支依赖程度较高, “十四五”期间国防建设有望加速,预计 2025 年军费预算将达 1.82.0 亿元,对标美国军用 GPS 支出 1.5%的军费占比,我们认为 2025年我国军用北斗市场规模有望达到 270300 亿元。 射频前端作为接收信号的关键部分, 在导航产业链中价值占比较高,有望受益于军用北斗市场的迅猛发展。 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 15 无线电设备广泛应用于电子
59、对抗无线电设备广泛应用于电子对抗等领域,为微波器组件提供新增量等领域,为微波器组件提供新增量 电子对抗重要性日益提升,我国加速追赶美俄等军事大国。电子对抗重要性日益提升,我国加速追赶美俄等军事大国。随着国防信息化提升,制信息权已成为战争胜负的关键,电子对抗重要性日益提升。中船重工 723 所丁凯在电子对抗在现代战争中的作用 中指出, 电子对抗在现代化战争中担任着不可替代的重要作用,谁掌握了电子对抗的优势,就掌握了整个战争的形式。目前我国对电子对抗的重视程度日益提升,在电子对抗技术设备研发方面不断追赶美国、俄罗斯等军事大国。同时我军也在组建专业化的电子对抗部队,并加强部队训练,据央视报道解放军空
60、军某电子对抗师全年担负三等战备值班。考虑到电子对抗技术提升、专业部队扩编和高强度战备带来的设备损耗,我们认为“十四五”期间电子对抗市场将保持高速增长。 图 26:电子战武器装备种类不断增多 资料来源:中国电子学会电子对抗分会,中信证券研究部 高科技战争对引信技术提出更高要求,进一步打开引信市场空间。高科技战争对引信技术提出更高要求,进一步打开引信市场空间。随着现代武器装备发展,主战装备杀伤力远超防护力,能否精确命中敌方目标已成为对抗胜败的关键,引信的重要性不断提升。由于各种隐身技术、光电干扰技术、诱饵弹技术等的广泛应用以及导弹、飞机等目标机动性能的提高,传统引信的杀伤效果受到削弱,在未来战争向
61、高科技、高度信息化发展的背景下,引信智能化和信息化的重要性凸显,引信研究院在 2021 年度工作会议中指出,要将“全面突破引信基础、关键和前沿技术” 、 “全面实现数字化研发设计转型” 作为 “十四五” 总体目标。 引信行业在国内渐受重视, 国内引信市场高增长可期。 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 16 表 8:引信技术发展趋势 发展趋势发展趋势 解释解释 信息化 通过采用先进的微电子技术、光电技术、微机电技术、信号处理技术、仿真技术和系统集成技术等取代传统的机械、机电技术, 开发引信新的探测和控制功能, 实现引信技术与装备的跨越式发
62、展。 抗干扰能力提高 采用新的物理场、新的探测体制与先进的信号处理技术, 提高引信对目标探测与识别的能力, 并进一步提高引信抗干扰性能。 炸点控制精度提高 将目标信息和环境信息充分利用并进行进一步挖掘, 这样引信就可以更准确的识别目标, 实现引信最优控制起爆模式和炸点。 微小型化 可以将微小型化得引信使用在小口径弹药上, 如果可以在使用更多元件、器件、部件的情况下仍然保持所占体积不变, 就可以省出更多装药的空间。 功能多样化和扩展化 引信功能多样化是为适应未来战场复杂情况的需要和简化后勤保障的需要。引信功能的扩展是引信技术进一步发展的必然趋势。 资料来源: 引信及其技术发展 (陈祺,谢春雨)
63、,中信证券研究部 新一代毫米波敌我识别系统问世,未来有望实现大规模应用。新一代毫米波敌我识别系统问世,未来有望实现大规模应用。敌我识别即对目标敌我属性、类型的判别。传统敌我识别设备多依靠激光体质,毫米波体制因其抗干扰能力强、全天候工作的特性而脱颖而出,成为当下各国陆军敌我识别体系的主流。美国的 BCIS 系统、韩国的 BIS-战场 IFF 系统等均属于先进的毫米波体制。目前我国的敌我识别系统也在从局限性大、 恶劣天气下识别能力差的激光体制向性能优越的毫米波体制转变。 2019 年,解放军新一代毫米波单兵敌我识别系统开始小批量装备部队,进入实战测试阶段,待此系统彻底完善后,将在我军实现大规模应用
64、。 图 27:我国 99A 型坦克率先装备先进的毫米波敌我识别系统 资料来源:环球时讯 万物互联大幕开启,民用射频市场空间大万物互联大幕开启,民用射频市场空间大 在万物互联时代,微波技术民用价值被不断发掘,产业天花板持续拔高。在万物互联时代,微波技术民用价值被不断发掘,产业天花板持续拔高。射频器件是无线连接的核心,是实现信号发送和接收的基础零件,在民用市场有着广泛的应用。目前通信是射频在民用市场最主要的应用领域,5G 通信频率覆盖毫米波波段,该波段微波器 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 17 组件价格较高,同时 5G 基站采用 MIM
65、O 技术,微波器组件用量也大幅增加,5G 商用通信的逐步普及,将带来微波电路的巨大需求。此外 5G 基站的规模化铺设也将释放物联网等其他应用需求,相关终端有望放量。卫星导航加速与智能驾驶等新型领域产业融合,车载导航、便携式导航仪、智能行车记录仪等终端微波器组件市场应用前景广阔。随着高级辅助驾驶技术的逐步普及,汽车雷达前后装市场需求也将迎来爆发式增长。随着射频在传统通信领域应用增加,以及在物联网、智能驾驶等新兴市场取得突破,民用微波器组件市场天花板有望持续拔高。 图 28:射频组件在 5G 时代有广阔应用 资料来源:前瞻产业研究院,中信证券研究部 射频功率组件需求强劲,有望进入快速发展期。射频功
66、率组件需求强劲,有望进入快速发展期。在民用射频器组件中,功率器件占据了较大的市场份额。而得益于 5G 基站建设、小型基站增补,射频功率器件市场有望走出2015 年以来的低潮期, 进入快速发展阶段。 根据 Yole 预期, 射频功率组件市场有望在 2022年达到 25 亿美元,2016-2022 年间 CAGR 达到 9.8%;而在这其中,基站设施与无线回程网络等组件占比接近一半,2016-2022 年间 CAGR 分别达到 12.5%、5.3%。而据 Yole数据,军事的射频功率器件同期 CAGR 为 4.3%。民用端的强势需求,将在未来几年持续推动射频功率组件市场发展。 图 29:2016-
67、2022 射频功率组件市场规模(亿美元) 资料来源:Yole 预测,中信证券研究部 05001920202021E2022E其他有线宽带射频能量商业雷达和航空电子设备军事卫星通讯移动网络回传基站 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 18 5G 商用部署加速,射频芯片市场扩张商用部署加速,射频芯片市场扩张 5G 基站中射频组件数量和价值上升。基站中射频组件数量和价值上升。5G 时代主流基站将演变为 BBU+AAU 的形态,应用 Massive MIMO 技术,64 通道的天线方案使得一个 5G 基
68、站需要 192 个滤波器,远高于 4G 时代 8 通道方案的滤波器数量。同时在 Massive MIMO 技术下,射频器件需要与天线高度集成,射频器件技术门槛与附加值大大提高。在 3G、4G 阶段,射频价值仅占整体基站总价值的 4%,而在 5G 时代,射频价值比重预计将进一步提升至 8%-10%。 图 30:5G 基站分类 图 31:5G 和 4G 基站对比 资料来源:华为官网 资料来源:华为官网 5G 商用后, 终端设备射频前端价值量也将显著提升。商用后, 终端设备射频前端价值量也将显著提升。 从手机终端的单机价值量来看,5G 时代单机价值达到 25 美金,显著高于 3G 时代的 8 美金与
69、 4G 时代的 18 美金,与 4G相比增幅近 40%。从射频间端器件数量来看,由于 5G 需要支持更多的频段、进行更复杂的信号处理,所需滤波器、功率放大器等射频组件数量显著增加,若未来 5G 手机将需要实现更复杂的功能,包括多输入多输(MIMO) 、智能天线技术(如波束成形或分集) 、载波聚合(CA)等,射频前端价值量还将持续提升。 图 32:2G-3G-4G-5G 终端设备射频前端价值量比较 资料来源:Yole 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 19 北斗精度追平北斗精度追平 GPS,民用市场有望打开,民用市场有望打开 北斗发展滞后
70、于北斗发展滞后于 GPS,性能落后商业竞争力弱。,性能落后商业竞争力弱。GPS 的前身为美国军方于 1958 年率先提出的子午仪卫星定位系统研制计划。历经 20 多年的系统方案论证、修改,研制试验,耗资约 300 亿美元,到 1994 年 GPS 卫星星座系统基本完成 24 颗卫星全球布局,全球监测覆盖率达到 98%。相比之下中国卫星定位导航系统,从概念提出到实验验证,再到发射组网,各个关键进度时点均比美国落后约 20-25 年,北斗三号组网完成以前,北斗系统定位精度长期弱于 GPS 系统,导致目前北斗在民用市场竞争力弱,在除特定行业市场以外的商业市场扩张较慢。 图 33:GPS 系统发展时间
71、轴 资料来源:GPS 官网,中信证券研究部 图 34:北斗发展时间轴 资料来源:常州莱特,中信证券研究部 北斗三号系统全面建成后授时和定位精度大幅提升。北斗三号系统全面建成后授时和定位精度大幅提升。我国北斗卫星导航系统从 1994年启动开始,至今已经发展至第三代。2019 年底,北斗三号所有中圆地球轨道卫星发射完毕,标志北斗三号全球系统核心星座部署完成。相比于北斗一号和二号,北斗三号在原子钟和星间链路两个方面实现了技术突破,使北斗系统的定位精度实现了由 10 米量级向米级的跨越。性能上已经实现对 GPS 的赶超,为后续北斗大规模商业应用奠定了基础。 7年年10月月4日日苏
72、联发射第一颗人造苏联发射第一颗人造卫星卫星,太空时代来临太空时代来临1959TRANSIT系统系统开始研发开始研发1960TRANSIT系统测试成功系统测试成功1967导航卫星的雏形导航卫星的雏形Timation卫星卫星发射成功发射成功1974Timation卫星卫星第一次将第一次将原子钟送入太空原子钟送入太空1973GPS概念被提出概念被提出1978 - 1985第一代第一代10颗颗GPS卫星发射卫星发射(另有一颗发射失败另有一颗发射失败)1989年年2月月14日日 - 2016年年2月月5日日第二代第二代60颗颗GPS卫星先后发射卫星先后发射(另有另有1颗发射失败颗发射失败,目前在役目前在
73、役31颗颗)1983年年9月月1日日大韩航空大韩航空007号班机空难号班机空难,美国决定开放民用美国决定开放民用GPS2000年年5月月1日日美国撤销对民用美国撤销对民用GPS的精度限制的精度限制12/199324颗颗GPS卫星在役卫星在役,系统系统满足初步运行能力要求满足初步运行能力要求4/1995GPS系统满足系统满足全面运行能力要求全面运行能力要求2004美欧签署美欧签署GPS与与伽利略兼容协议伽利略兼容协议2010年年2月月25日日美国开始研发美国开始研发下一代下一代GPS卫星卫星 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 20 表 9
74、:三代北斗对比 开发历程开发历程 覆盖覆盖 范围范围 定位定位 精度精度 授时授时 精度精度 测速测速 精度精度 用户用户 容量容量 主要功能主要功能 定位定位 原理原理 第一代 1994 年启动; 2000 年发射 2 颗静止试验卫星; 2003 年发射第 3 颗试验卫星 中国 优于20m 优于100ns _ 受限 定位、 单双向授时, 短报文通信 有源; 二期无源 第二代 2004 年启动; 2012 年,完成 14 颗卫星(5 颗静止,5 颗倾斜地球同步轨道,4 颗中圆地球轨道卫星)的发射组网; 2012 年 12 月,正式投入运营 亚太地区 优于10m 优于50ns 优于0.2m/s
75、无限 定位、测速、单双向授时, 短报文通信 无源 第三代 2009 年启动; 2017 年 11 月 5 日,发射北斗三号第一、二颗组网卫星; 2018 年 12 月 27 日,提供全球服务; 2020 年 6 月择机发射 1 颗静止卫星,全面建成北斗三号系统。 全球 优于5m 优于20ns 优于0.2m/s 无限 定位、测速、单双向授时, 短报文通信 无源 资料来源:北斗卫星导航系统官网,中信证券研究部 中国导航市场快速扩张,北斗商业潜力巨大中国导航市场快速扩张,北斗商业潜力巨大。根据2020 中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书 (中国卫星导航定位协会)显示,2019 年中国卫星导航与位置
76、服务产业总体产值达 3450 亿元,较 2018 年增长 14.4%。其中与卫星导航技术研发和应用直接相关的产业核心产值为 1166 亿元, 在总产值中占比为 33.8%,北斗对产业的核心产值贡献率超过 80%。 “北斗+”行业应用的深入推进以及消费市场的逐步拓展,民用市场发展潜力巨大。 图 35:民用北斗应用领域 资料来源:新京报 北斗应用获政策加持,短期行业应用市场增长快。北斗应用获政策加持,短期行业应用市场增长快。行业市场是指面向行业用户和特定用途的应用市场,主要包括终端产品销售和解决方案服务两大类业务,面向测绘、位移监测、 农业机械等领域。 根据上海产业研究院预测, 2020 年中国行
77、业导航市场规模达 120.77亿元,同比增长 24.97%。从细分市场来看,如在智能网联汽车领域,基于北斗、激光雷 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 21 达、毫米波雷达、摄像头等设备的无人驾驶电动港口牵引车(L4 级)可实现全程自动驾驶水平运输。由于部分行业应用涉及敏感地理信息,为保障国家安全,政府出台政策引导北斗替换 GPS,这部分市场对终端价格敏感较低, 预计短期北斗在行业应用市场将保持快速增长。 图 36:卫星导航行业应用市场规模变化 图 37:首台基于北斗的无人驾驶电动牵引车(L4 级) 资料来源: 中国卫星导航与位置服务产业
78、发展白皮书 (中国卫星导航定位协会) ,中信证券研究部 资料来源:中国重汽官网 大众应用市场前景广阔,终端价格下降后北斗占比或提升。大众应用市场前景广阔,终端价格下降后北斗占比或提升。民用导航位置服务包括智能手机、可穿戴设备、平板、数码相机等终端市场,截至 2019 年底,中国国产北斗兼容型芯片及模块销量已突破 1 亿片,国内卫星导航定位终端产品总销量突破 4.6 亿台,其中具有卫星导航定位功能的智能手机销售量达到 3.72 亿台; 而在乘用车导航领域, 截至 2018年 12 月,北斗/GNSS 兼容乘用车前装智能车载终端推广近 200 万台,在国内 10 多个汽车生产企业 30 多个车型实
79、现了批量应用。大众应用中消费者对价格较为敏感,由于北斗三号组网完成时间较短,相关产业链尚不成熟,目前终端产品价格远高于 GPS 产品,大众应用市场拓展难度较大。预计未来随着北斗应用增加,规模效应凸显,终端价格有望下降至 GPS 相同水平,北斗在大众应用市场中占比或将提升。 智能驾驶渐行渐近,毫米波雷达有望普及智能驾驶渐行渐近,毫米波雷达有望普及 智能驾驶时代, 毫米波雷达成为必需。智能驾驶时代, 毫米波雷达成为必需。 毫米波雷达是工作在毫米波波段 (30300GHz)的探测雷达。 同厘米波雷达相比, 毫米波雷达具有体积小、 质量轻和空间分辨率高的特点;与红外、激光、电视等光学雷达相比,毫米波雷
80、达穿透雾、烟、灰尘的能力强,具有全天候(大雨天除外)全天时的特点, 其车载重要性与日俱增, 车载毫米波雷达逐渐进入快车道。随着 ADAS 渗透率逐步提高, “1 长+4 中短”5 个毫米波雷达,逐步成为汽车标配。目前众多车企,如大众、奔驰、奥迪、丰田等都已在其中高端车型上配置了毫米波雷达。 0%5%10%15%20%25%30%02040608000020行业市场规模(亿元)市场规模增速 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 22 图 38:车载雷达性能
81、比较 资料来源:亿欧汽车 毫米波雷达毫米波雷达进入快速扩张期,带动射频组件需求扩大。进入快速扩张期,带动射频组件需求扩大。随着无人驾驶产业的进一步发展,毫米波雷达市场规模逐年增加。数据显示,2020 年全球毫米波雷达市场规模超 50 亿美元,持续 5 年保持 20%以上的高增速。而国内市场则增长更加迅速,2016-2020 年间保持 30%以上的高增速,高于全球表现,2020 年毫米波雷达市场或达到 72.1 亿元。随着国内汽车消费持续结构升级,无人驾驶汽车市场需求扩大,国内毫米波雷达前后装市场高增长在未来几年或能够持续。射频前端组件作为毫米波雷达的核心射频部分,其成本占比约25%,需求或将进
82、一步扩大。 图 39:全球毫米波雷达市场规模 图 40:中国毫米波雷达市场规模 资料来源:中商产业研究院,中信证券研究部 资料来源:中商产业研究院,中信证券研究部 19.423.528.634.742.151.221.13%21.70%21.33%21.33%21.62%21%21%21%21%21%21%21%22%22%22%22%002001820192020市场规模(亿美元)增速1823.831.441.454.672.132.22%31.93%31.85%31.88%32.05%32%32%32%32%32%32%32%32%0102030
83、40506070802001820192020市场规模(亿元)增速 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 23 商业航天迎发展机遇,抗辐照微波器组件将重点发展商业航天迎发展机遇,抗辐照微波器组件将重点发展 海外卫星互联网开始运营,政策支持产业迎来发展新机遇。海外卫星互联网开始运营,政策支持产业迎来发展新机遇。全球卫星互联网发展主要经历了三个阶段,目前卫星互联网与地面通信系统互补合作、融合发展,开始步入宽带互联网时期。以 OneWeb、SpaceX 等代表企业开始主导新型卫星互联网星座建设,其中SpaceX 旗下 Sta
84、rlink 已于 2020 年底开始商业运营,卫星互联网发展迈入新时代。近年来中国低轨通信卫星发展布局呈现快速发展态势。2020 年 4 月,卫星互联网作为通信网络基础设施的代表之一被首次纳入新基建信息基础设施的范畴,标志着卫星互联网建设已上升为国家战略性工程。随着诸多政策的逐渐落实,我国卫星互联网产业有望迎来发展新机遇。 图 41:卫星互联网发展迈入新阶段 资料来源:前瞻产业研究院,中信证券研究部 卫星产业增长稳健,商业航天或驱动产业发展提速。卫星产业增长稳健,商业航天或驱动产业发展提速。根据美国卫星产业协会(SIA)发布的 2019 年卫星产业状况报告 , 2018 年全球航天经济产业总收
85、入为 3600 亿美元,其中卫星相关产业收入为 2774 亿美元,2011-2018 年度增长率在 6%以上,稳步上升。而在这之中,卫星服务业和地面设备服务业占比较高,2018 年两者合计占整体卫星产业收入比例为 91%,目前全球航天市场仍由各国政府主导,商业化程度较低。我们预计未来随着卫星性能提升以及运营成本下降,商业航天需求将逐步释放,驱动产业规模增速提升。 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 24 图 42:2011-2018 全球卫星产业收入(亿美元) 图 43:2011-2018 全球卫星产业收入情况(亿美元) 资料来源:中商产
86、业研究院,中信证券研究部 资料来源:中商产业研究院,中信证券研究部 空间环境辐射量大,抗辐照微波器组件有望得到重点发展。空间环境辐射量大,抗辐照微波器组件有望得到重点发展。卫星通信与地面设备是航天产业市场规模的最重要的两个环节,射频组件在这两大环节发挥了重要作用。在空间环境中由于缺乏大气层和地磁场保护,X 射线等高能辐射对电子元器件危害较大,抗辐照微波器组件不可或缺。 目前我国微波器组件抗辐照技术, 和海外先进国家相比仍有较大差距,限制了我国空间经济的发展,我们预计未来抗辐照微波器组件或将成为重点发展方向之一,相关市场潜力巨大。 图 44:车载雷达性能比较 资料来源:Yole,中信证券研究部
87、92465255426052686277418.6%9.8%6.8%3.6%2.0%3.1%3.3%0.0%2.0%4.0%6.0%8.0%10.0%12.0%14.0%16.0%18.0%20.0%05000250030002011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018市场规模市场增速6775499548595459545546620%10%20%30%40%50%
88、60%70%80%90%100%2000172018卫星服务业地面设备制造业卫星制造业发射服务业 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 25 风险因素风险因素 微波组件行业发展持续向好,但仍存在一定风险,可能对未来行业整体空间产生不利影响,主要包括:1)信息化建设低于预期的风险;2)运营商资本开支低于预期的风险;3)5G 产业化不及预期的风险;4)北斗终端产品价格下降不及预期的风险;5)技术更新换代的风险;6)产业化水平不及预期的风险;7)政策环境变化的风险。在此背景下,虽然目前技术差距不断缩小,
89、应用场景正在延伸,下游需求持续增长,但仍有未来发展水平低于预期的可能。 信息化建设低于预期的风险信息化建设低于预期的风险 中国国防预算与经济发展向协调,受疫情影响中国宏观经济承压,或导致国防开支低于预期,信息化建设进度放缓。具体而言信息化建设低于预期可能导致:1)导弹列装数量减少;2)新型号战机列装放缓;3)现役战机雷达系统迭代升级放缓;4)通信系统投入减少;5)军用宽带列装速度降低;6)军用北斗终端部署下降;7)电子对抗等领域设备更新减少等。这都将导致相关微波器组件需求减少,拖累产业发展。 运营商资本开支低于预期的风险运营商资本开支低于预期的风险 运营商资本开支影响上游通信主设备商,进而影响
90、通信器件供应商的发展情况。在3G/4G/5G 行业的生命周期中,运营商爆发式增长的资本支出惠及上游通信器件供应商。与 4G 时期不同的是,5G 成熟后暂无新的资本开支高峰预期,这是由于 5G 已将地面通信网络的各种性能做到极致, 而 6G 空天互联一体也仅仅是对地面通信网络的特定场景补充。同时由于 2020-2021 年为 5G 投资建设的高峰期,因此在未来的中长期运营商资本开支或将处于下行趋势,存在微波器组件民品端下游空间不及预期的风险。 5G 应用程度不及预期的风险应用程度不及预期的风险 5G 产业级别应用目前仍存在两方面问题:第一,5G 网络基础设施建设资金投入巨大且回收周期长,需要提前
91、预判遇到宏观经济增速下行、运营商收入端承压、对 5G 产业投资不及预期的风险, 同时我国率先推行的 5G SA 模式在产品成熟性和稳定性方面的风险需要准确预判。第二,5G 商业模式有待持续深入探索,行业杀手级应用尚不明确,重点应用场景的盈利模式制定比较分散,并且通信业与其他垂直行业之间商业需求对接不够,现阶段垂直行业客户、主管部门、产业园区及应用产业环节共同参与力度有限。 北斗终端产品价格下降不及预期的风险北斗终端产品价格下降不及预期的风险 导航产品大众应用端的消费者对价格较为敏感,由于北斗三号组网完成时间较短,载入 GPS 产品与载入北斗产品不完全兼容, 相关产业链尚不成熟, 前期替代投入成
92、本较高,因此目前终端产品价格远高于 GPS 产品,大众应用市场拓展难度较大,未来或存在短期内规模效应难以凸显,终端产品价格难以降至载入 GPS 产品相同水平,难以提升大众应用市场的风险。 军工行业射频微波专题军工行业射频微波专题2021.3.9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 26 技术更新换代的风险技术更新换代的风险 我国微波技术起步晚且前期发展慢, 近年快速追赶差距逐步缩小。 相比国际一流水平,目前我国微波技术仍存在差距:随着军用无线电设备的升级,以及民用 5G 通信及物联网的发展,微波器组件需要支持的频段显著升高,在高频微波器组件领域,我国与西方发达国家仍存在差距;随着电子产品趋于小型
93、化,微波器组件的供电、散热等问题愈发突出,对射频前端的系统设计提出了较高的要求,在这一点上我国也有较大的进步空间。因此,我国在后发追赶时,存在因技术迭代导致差距拉大的风险。 产业化水平不及预期的风险产业化水平不及预期的风险 虽然我国在部分现金微波器组件的研发上取得突破,但产业化上仍存在不足。国产微波器组件在成本和可靠性上存在差距,民品由于起步晚、规模小、成本控制能力较差,国产化率较低,难以打开下游市场,相关国产器组件市占率较低。军用器件性能存在差距,例如抗干扰通信领域美国战略防御计划(SDI)中高空监视传感器能实现同时监视 1500 个同时发射的导弹,而我国在解密技术、编码纠错技术等方面仍存在
94、很大差距,对于下一代认知电子战的认识和重视程度不足,技术也整体落后。因此,存在技术虽不断追赶但不能适时通过产业化切入市场的风险。 政策环境变化的风险政策环境变化的风险 在军用无线通信领域,军工行业主要受国际环境、国家安全形势、地缘政治、国防发展水平等多种因素影响。若未来国际形势出现重大变化,导致国家削减国防开支,则可能对公司的生产经营带来不利影响。民用无线通信领域,不排除宏观经济形势变化等因素导致国内 5G 基站建设速度减缓的可能,若国家政策如“提速降费”使运营商收入端承压,或技术指标、行业许可等发生变化,导致运营商上游 5G 基站配件供应商订单下降、非刚性市场需求被压缩,将会对整个行业的经营
95、产生不利影响。 投资建议投资建议 随着国防信息化持续推进,以及民用市场 5G 通信等应用的拓展,预计军民领域无线电设备将加速升级列装,带动射频前端价值量提升,并驱动微波器组件市场快速扩张。目前中国微波技术和产业与西方发达国家仍存在一定差距,但乘着相控阵等先进技术普及的东风,中国微波技术正在加速追赶国际一流水平,未来有望实现弯道超车,并带动微波产业链迎来发展拐点。推荐和而泰,关注盟升电子、天箭科技、盛路通信、红相股份。 表 10:重点微波器组件公司盈利预测 简称简称 收盘价收盘价(元)(元) EPS(元)(元) PE 评级评级 2019 2020E 2021E 2019 2020E 2021E 和而泰 22.95 0.36 0.44 0.62 63.75 52.16 37.02 买入 盟升电子 79.20 0.64 0.95 1.65 124.66 83.06 48.05 盛路通信 5.96 -0.83 0.23 0.31 -7.16 26.47 19.52 资料来源:Wind,中信证券研究部预测 备注:股价为 2021 年 3 月 5 日收盘价。盟升电子、盛路通信 EPS 采用 Wind 一致预测。