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2023年雷达行业发展现状、产业格局及未来市场规模分析报告.pdf

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2023年雷达行业发展现状、产业格局及未来市场规模分析报告.pdf

1、2023 年深度行业分析研究报告 内容目录内容目录 1.百年发展,雷达发展迈入新态势百年发展,雷达发展迈入新态势.8 1.1.雷达定义.8 1.2.雷达基本组成.8 1.3.雷达分类方式.10 1.4.雷达发展历程.11 1.4.1.信息处理数字化发展,硬件集成度提升,双管齐下雷达迭代:.12 1.4.2.相关技术革命推动雷达技术飞跃发展.13 2.数字化和集成化双维趋势发展,雷达应用迈入新里程数字化和集成化双维趋势发展,雷达应用迈入新里程.14 2.1.数字化趋势,相控阵雷达迭代机械扫描雷达.14 2.2.厚积薄发 40 载,相控阵技术数字化智能化迭代.15 2.2.1.相控阵雷达技术发展历

2、史.15 2.2.2.相控阵天线中的核心元器件T/R 组件.17 2.2.3.高集成化为 T/R 组件核心发展逻辑之一.21 2.2.4.顺应装备信息化潮流,T/R 组件向数字化迈进.23 3.军民雷达应用产业格局,相控阵雷达为主流发展趋势军民雷达应用产业格局,相控阵雷达为主流发展趋势.26 3.1.军用民用领域重要组成,相控阵雷达为主流发展趋势.27 3.2.军用雷达产业现状:信息化装备对抗核心,攻防兼备电子之眼.27 3.2.1.电子对抗承担军事保障、支援和战略预警功能.28 3.2.2.搭载海陆空主战装备,扮演信息化辅助装备角色.30 3.3.民用雷达产业,气象、交通、智能装备多领域应用

3、.32 3.4.我国雷达产业呈现军用为主,民用为辅的业务应用产业链格局.33 3.4.1.雷达产业链以军工科研院所为主,民营军工企业技术、产品配套层级不断提升.34 3.4.2.上中下游行业竞争格局各有特色,企业分块竞争市场.34 3.4.3.雷达产业军工科研所研发各有侧重,辅助贡献雷达发展力量.35 4.国防信息化建设、装备优化、军贸扩张三驾马车共同驱动市场规模持续提升国防信息化建设、装备优化、军贸扩张三驾马车共同驱动市场规模持续提升.36 4.1.军国防信息化建设发力,国家军费预算增长.37 4.2.相控阵技术优势明显,产品替代渗透率增加.37 4.3.上游半导体技术突破,下游军贸拓展共同

4、助力雷达产业持续扩张.39 4.3.1.上游技术突破,国产替代双驱动助力发展.39 4.3.2.全球局势动荡,军贸扩张有望为军用雷达带来更为广阔的市场空间.40 4.3.3.数字阵列雷达创造更多场景应用需求,集成化技术拓展业务领域.42 4/67 图表目录图表目录 图 1:毫米波雷达系统基本结构.8 图 2:雷达的收发信号流程结构.9 图 3:雷达收发信号过程中各个芯片分工.10 图 4:雷达分类.11 图 5:目标多元化,环境复杂化,任务多元化三维推动雷达技术发展.11 图 6:雷达发展历程.12 图 7:雷达技术迭代提升.13 图 8:雷达重要技术出现节点.14 图 9:机械扫描雷达.14

5、 图 10:相控阵雷达.14 图 11:相控阵面雷达发展三阶段.16 图 12:“枭龙”有源相控阵雷达.17 图 13:“屏障”无源相控阵雷达.17 图 14:无线通信中 T/R 组件及射频微系统扮演核心角色.17 图 15:相控阵天线结构组成展示.18 图 16:相控阵天线实体展示.18 图 17:T/R 组件基本结构.18 图 18:有源相控阵雷达系统结构.18 图 19:相控阵芯片功能模块分析.19 图 20:ZigBee 射频芯片内部结构.19 图 21:T/R 组件发展趋势以及对应技术.20 图 22:Gree 公司产出 612GHz 性能的 25WGaNMMIC.21 图 23:S

6、IP 封装技术组成分布.22 图 24:台积电公布 SoIC 多芯片 3D 堆叠技术.23 图 25:基于芯片堆叠式的 3D 技术.23 图 26:3D 异构堆叠集成微系统将是未来的主流发展趋势.23 图 27:美国灵活分布式阵列雷达”(FlexDAR).24 图 28:AMDR-S 舰载数字阵列雷达.24 图 29:数字移相器实物图.24 图 30:数字移相器原理图.24 图 31:雷达接收多波束信号过程.26 图 32:2020 全球雷达销售份额及其市占率.27 图 33:2020 全球雷达生产总量及其市占率.27 图 34:电子对抗中常见形式和雷达技术.28 图 35:雷达通过对方雷达“

7、指纹信息”进行目标型号识别.28 图 38:美 F/A-18E/F 采用新型电子扫描阵列雷达.30 图 39:J-20 飞机搭载新型侧视相控阵雷达.30 图 41:美军 DDG-51“阿利 伯克”级宙斯盾驱逐舰.32 图 42:AN/SPY-6(V)防空反导雷达(AMDR)装载.32 图 43:毫米波全固态探测云雷达.33 图 44:机场空管雷达.33 图 45:Apollo 汽车搭载毫米波相控阵雷达.33 图 46:SpaceXStarlink 计划.33 图 47:我国武器装备配套层级竞争格局.34 图 48:雷达行业产业链概况.34 图 50:我国军工集团雷达行业发展互相辅助而又环环相扣

8、.35 图 56:2018 年全球移动终端射频前端市场组成.39 图 57:2025 年预计全球移动终端射频前端市场组成.39 图 58:2018 年全球射频前端芯片市场份额.40 图 59:2013-2022 年我国军贸出口业务波动上升,稳中向好.40 7/67 表 1:雷达基本功能.8 表 2:雷达的基本组成.9 表 3:机扫雷达与相控阵雷达性能对比.15 表 4:有源相控阵雷达与无源相控阵雷达对比.16 表 5:T/R 芯片分类.19 表 6:相控雷达五大关键技术.20 表 7:MMCM 核心技术概览.21 表 8:机载扫描雷达战机与相控阵扫描雷达战机对比.30 表 9:中美现役战机机载

9、雷达型号对比.31 表 10:2010-2019 全球雷达市场情况.38 8/67 1.百年发展,雷达发展迈入新态势百年发展,雷达发展迈入新态势 1.1.雷达定义雷达定义 雷达,指用无线电方法发现目标并测定其空间位置,也被称为“无线电定位”。雷达,指用无线电方法发现目标并测定其空间位置,也被称为“无线电定位”。雷达是利用电磁波探测目标的电子设备,发射电磁波对目标进行照射并接收其回波,由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。基本功能为目标探测、目标分类识别以及目标参数测量。图图1:毫米波雷达系统基本结构毫米波雷达系统基本

10、结构 数据来源:传感器专家网,东吴证券研究所 表表1:雷达基本功能雷达基本功能 目标探测 在雷达观测空域内确定有无目标 目标参数测量 确定目标位置,运动参数和提取其他目标特征参数 目标分类、识别 用于确定目标类型,分辨真假目标 数据来源:东吴证券研究所 1.2.雷达基本组成雷达基本组成 雷达的主要结构包括为发射机系统、组件开关、接收器系统、信号处理系统、天线系统、雷达电源组成。其中收发系统、信号处理系统和天线系统为核心结构。9/67 图图2:雷达的收发信号流程结构雷达的收发信号流程结构 天线系统主机系统信号处理系统发射机系统功率放大器T/R组件开关A/D信号转换脉冲压缩杂波抑制(多普勒滤波)波

11、形产生目标跟踪数据记录参数估计门限阈值信号检测目标雷达截面积雷达天线数据可视化与雷达控制收发系统接收机T/R组件控制信号发射相位信号接触目标后反射回天线系统接收 数据来源:CSDN,东吴证券研究所 发射发射机机系统系统:通过触发脉冲产生器、调制器及预调制器、磁控管三部分,调整功率产生特定脉冲波形。天线系统天线系统:实现雷达微波信号的径向发射与接收,微波传输部件实现了天线与收发机的连接。相控阵雷达通过相控阵雷达通过 T/R 组件组件负责信号的发射和接收并控制信号的幅度和相位,从而完成雷达的波束赋形和波束扫描。收发系统:收发系统:检测并接收目标发反射波段,并且传递给后续信号处理系统进行处理。信号处

12、理系统:信号处理系统:通过 ADC 信号转换器,将来自接收机的模拟信号转化为数字信号并传输到电脑上进行处理,从中获得目标位置和速度信息。主机系统:主机系统:在信号处理机在分析获得目标信息后,可视化目标信息,同时进行参数估计、目标跟踪以及数据记录。表表2:雷达的基本组成雷达的基本组成 基本组成基本组成 作用作用 分触发电路(定时器)每隔一段时产生一个尖脉冲,同时送到发射机、接收机、显示器三部分,使其同步工作,触发电路决定工作开始的时间。触发脉冲产生器 相当于时钟电路,使雷达各部分同步工作。10/67 调制器及预调制器 在触发脉冲到达的同时输出具有一定宽度的小功率正方波,控制预调制器产生的方波的起

13、始时刻,并使调制器产生大功率负高压脉冲。磁控管 产生矩形调制的微波振荡脉冲,相当于高压电源 收发开关(双工器)发射时将发射机与天线接通,并将天线与接收机断开;接收时将发射机与天线断开,并将天线与接收机接通。接收机系统 检测并接收目标发反射的波段。电源 供电系统装置。天线系统 T/R 组件实现雷达微波信号的径向发射与接收,微波传输部件实现了天线与收发机的连接。数据来源:东吴证券研究所整理 在雷达收发信号过程中,芯片的信号处理流程至关重要,每一个芯片在不同的环节在雷达收发信号过程中,芯片的信号处理流程至关重要,每一个芯片在不同的环节处理流程都决定了下一个环节的信息质量。处理流程都决定了下一个环节的

14、信息质量。图图3:雷达收发信号过程中各个芯片分工雷达收发信号过程中各个芯片分工 数据来源:臻镭科技招股书,东吴证券研究所 在发射信号时,基带处理芯片将数字信号发送给射频收发芯片基带处理芯片将数字信号发送给射频收发芯片,射频收发芯片收到信号后,需要将基带可识别的数字信号即即通过高速高精度通过高速高精度 ADC/DAC 芯片进行数模转换芯片进行数模转换,再经过混频、滤波,继续传送给终端射频前端芯片将信号进行放大,然后交给天线发射。在接收信号时,终端射频前端芯片将天线接收到的微弱信号进行放大,然后交给射频收发芯片,射频收发芯片再对信号进行逆处理,再由 ADC-DAC 芯片将模拟信号转换为数字信号,并

15、且传送给基带进行译码。1.3.雷达分类方式雷达分类方式 常见的雷达分类方式有以下几种:1)按扫描方式分类)按扫描方式分类 2)按作雷达用途分类)按作雷达用途分类 3)按)按信号形式分类信号形式分类 4)按测量目标的参数分类)按测量目标的参数分类 5)按角跟踪方式分类角跟踪方式)按角跟踪方式分类角跟踪方式 6)按采用)按采用的技术和信号处理方式分类。的技术和信号处理方式分类。此外,雷达装载位置可以分为机载、舰载、星载等。11/67 图图4:雷达分类雷达分类 雷达用途分类扫描方式分类角跟踪方式分类信号形式分类测量目标参数分类技术信号处理方式分类雷达分类机扫雷达电扫相控阵雷达预警雷达搜索警戒雷达引导

16、指挥雷达炮瞄雷达测高雷达战场雷达机载雷达无线电测高雷达雷达引信气象雷达航行管制雷达导航雷达脉冲雷达连续波雷达脉部压缩雷达频率捷变雷达测高雷达二坐标雷达三坐标雷达多站雷达单脉冲雷达圆锥扫描雷达隐蔽圆锥扫描雷达非相参积累雷达相参积累雷达扫描跟踪协同雷达合成孔径雷达动目标显示雷达动目标检测雷达脉冲多普勒雷达 数据来源:搜狐新闻,网易新闻,东吴证券研究所 1.4.雷达发展历程雷达发展历程 雷达先后经历了二次世界大战、新军事革命、冷战军备竞赛等不同历史时期二次世界大战、新军事革命、冷战军备竞赛等不同历史时期,在理论、体制、方法,应用上迭代。宏观上来看,目标多样化,环境复杂化,任务多元化三大外部环境因素推

17、动雷达技术发展。目标多样化,促使雷达向多功能、数字化方向发展,平台向临近空间和空间平台延伸;更复杂环境需求,促使雷达体制演化,工作频段拓展、带宽增大;多元任务化使得雷达加强隐蔽性,改善抗干扰和反隐身性能。图图5:目标多元化,环境复杂化,任务多元化三维推动雷达技术发展目标多元化,环境复杂化,任务多元化三维推动雷达技术发展 目标多样化环境复杂化任务多元化雷达平台向数字化、空间平台衍生数字相控阵雷达、MIMO雷达雷达频段拓展、带宽增大SAR、三维SAR、极化干涉SAR雷达加强隐蔽性,改善低截获、抗干扰和反隐身性能,无源、被动、外辐射源、双多基地、栅栏、分布式、网络化等雷达体制 数据来源:雷达技术发展

18、综述及第五代雷达初探_郭建明,东吴证券研究所 12/67 发展历程划分为四个阶段:1)上世纪初)上世纪初-上世纪上世纪 30 年代年代,基础雷达出现,初露锋芒。2)上世纪)上世纪 30 年代年代-上世纪上世纪 60 年代年代,战争催化,应用拓展大放光彩。3)冷战对峙)冷战对峙,技术理论发展,相控阵雷达、脉冲多普勒雷达、合成孔径雷达三足鼎立。4)20 世纪军事世纪军事信息化时代信息化时代,雷达依据集成化和数字化两个特征共同发展,多维创新。图图6:雷达发展历程雷达发展历程 上世纪90年代新世纪视角布局工作频段探测器构型信号处理功率器件应用领域单视角点状布局单视角点状布局2维多视角布局(扁平网络化多

19、站雷达、双多基SAR)VHF中低频1维多视角布局(单站,SAR,ISAR)K频段-Ka频段VHF高频-K频段Ka频段-激光频段1维信号处理2维信号处理(MTD,PD,SAR,ISAR)多维信号处理(TBD,多波段、多极化)简单雏形1维信号处理单探测器构型(非相控阵)多探测器构型(模拟、平面相控阵)多探测器共形构型(数字、共形相控阵)普通电子管真空电子管微波电子管宽禁带半导体飞机、轮船侦察火炮精度提升军事多功能军民领域融合 数据来源:雷达技术发展规律和宏观趋势分析_杨建宇,雷达技术发展综述及第五代雷达初探_郭建明,东吴证券研究所 1.4.1.信息处理数字化发展,硬件集成度提升,双管齐下雷达迭代信

20、息处理数字化发展,硬件集成度提升,双管齐下雷达迭代:观测视角覆盖增加。观测视角覆盖增加。雷达占据空间位置从一点布局,衍生出双点、多点布局,形成了双多基地雷达。预期将向分布式雷达和立体网格雷达演化。通道构型数字化演变。通道构型数字化演变。雷达通道占据空间位置配置方式向数字化发展,由传统连续分布、平面共型阵列,逐步衍生为多通道多波形传输控制。传统相控阵雷达衍生出接收DBF、数字阵列雷达(DAR)和正交波形 MIMO 雷达等。信号处理升维信号处理升维。由早期的窄带、单频、单极化逐步向宽带、多频段、多极化演变。采用频率捷变、极化捷变、多极化等技术,在更宽频域范围和多极化域中有效地观测目标与环境的差异,

21、以改善雷达的目标检测、低仰角跟踪、反侦测抗干扰等性能。硬件集成度提升。硬件集成度提升。宽禁带半导体技术突破使得真空管器件逐渐被固态器件替代真空管器件逐渐被固态器件替代。固态器件具有更好的性能(GaAs,GaN,SiC)、更低的成本,可以实现微波单片集成电路、片上系统 13/67 以及片上雷达等。图图7:雷达技术迭代提升雷达技术迭代提升 雷达技术迭代维度雷达技术迭代提升观测视角覆盖增加信号处理升维通道构型数字化硬件集成度提高一点布局连续分布,平面共型传统阵列窄带、单频、单极化真空管器件多点布局分布式布局多通道,多波形数字阵列宽带、多频段、多极化固态器件 数据来源:雷达技术发展规律和宏观趋势分析_

22、杨建宇,东吴证券研究所 1.4.2.相关技术革命推动雷达技术飞跃发展相关技术革命推动雷达技术飞跃发展 70 多年技术发展中,新概念和基础理论对雷达能力拓展决定性先导作用。多年技术发展中,新概念和基础理论对雷达能力拓展决定性先导作用。信号处理技术发展过程中信号处理技术发展过程中,匹配滤波、模糊函数、最佳检测、卡尔曼滤波等基础理论,奠定了雷达波形设计信号数据处理基础;集成电路、数字处理等技术,为实现脉冲压缩、成像处理、自动检测跟踪以及雷达系统的数字化,提供关键技术手段。功率器件更新迭代过程中功率器件更新迭代过程中,行波管、固态发射、数字发射接收技术显著改善雷达目标探测能力。此外,新式理论不断出现,

23、1960 年收发相参技术、波束形成与控制、合成孔径成像处理等理论奠基了相控阵雷达、合成孔径雷达等发展框架。14/67 图图8:雷达重要技术出现节点雷达重要技术出现节点 数据来源:雷达技术发展规律和宏观趋势分析_杨建宇,东吴证券研究所 未来雷达仍保持数字信息化迭代发展。未来雷达仍保持数字信息化迭代发展。智能化探测和网格化探测的基础理论,将为可能出现的智能雷达和立体网格雷达的发展起到先导作用。宽禁带半导体可以显著增大固态器件功率,大幅提高雷达系统的探测威力和可靠性;超常电磁材料、纳米电子技术、微机电技术可能带来未来雷达新模式。2.数字化和集成化双维趋势发展,数字化和集成化双维趋势发展,雷达应用雷达

24、应用迈入新里程迈入新里程 2.1.数字化趋势,相控阵雷达迭代机械扫描雷达数字化趋势,相控阵雷达迭代机械扫描雷达 按照扫描方式,雷达分为机械扫描雷达与电子扫描相控阵雷达。机械扫描雷达是由机械转动装置控制天线的指向,让信号波发射到不同的方向,从而探测目标。由于扫描惯性和扫描角转换等机械耦合结构特性使得其难保持高速高质量追踪搜索移动目标的任务,并且抗干扰能力较弱。图图9:机械扫描雷达机械扫描雷达 图图10:相控阵雷达相控阵雷达 数据来源:ESA 官网,东吴证券研究所 数据来源:Wikipedia,东吴证券研究所 相控阵雷达技术重构了传统探测器结构:由大量相同的辐射单元组成雷达面阵,通过馈电控制电磁波

25、束电子扫描,实现多波束快速扫描探测,并且可根据实际环境灵活控 15/67 制波束相位与幅度,切换波束指向进行扫描,且相位变化速度达到毫秒量级,使雷达能够在极短时间内完成全空域扫描。且由于辐射单元内芯片可独立工作,在信号处理和抗干扰能力显著增强。表表3:机扫雷达与相控阵雷达性能对比机扫雷达与相控阵雷达性能对比 性能指标 机械扫描雷达 相控阵扫描雷达 探测性能 扫描速度 慢 快 数据更新率 低 高 多目标跟踪精度 低 高 探测距离 近 远,约提高 40%50%馈线损耗 大 小 雷达截面积 大 小 数字化程度 多功能性 差 优 数字化 低 高 稳定性 抗干扰性 弱 强 发射功率管理 差 优 成本 采

26、购费用 低 高 数据来源:wind,东吴证券研究所 相控阵雷达较之传统雷达,主要有以下 4 个优点:1)波束指向灵活,能实现无惯性高准确率扫描;2)单个雷达可同时形成多个独立波束,同时实现搜索、识别、跟踪、制导、无源探测等任务;3)目标容量大,可在空域内同时监视数百个目标;4)在复杂目标环境的适应能力、抗干扰性能好,即使少量组件失效仍能正常工作。2.2.厚积薄发厚积薄发 40 载载,相控阵技术数字化智能化迭代,相控阵技术数字化智能化迭代 相控阵雷达通过电子计算机控制移相器改变天线孔径上的相位分布来实现波束在空间的扫描,从而完成对空搜索。针对远距离目标搜索,各个辐射器通过电子计算机控制集中向一个

27、方向发射、偏转,观察距离范围大。2.2.1.相控阵雷达技术发展历史相控阵雷达技术发展历史 多功能相控阵雷达发展划分为:无源、有源和数字相控阵 3 个阶段。16/67 图图11:相控阵面雷达发展三阶段相控阵面雷达发展三阶段 模拟波束形成高功率放大器波形产生LNAA/DT/R组件模拟波束形成波形产生A/DT/R组件T/R组件T/R组件TDDSRA/DTDDSRA/DRA/DTDDS数字滤波形成波形控制/时钟无源相控阵有源相控阵数字相控阵 数据来源:微波射频网,东吴证券研究所 第一阶段:无源相控阵雷达。第一阶段:无源相控阵雷达。无源相控阵即天线阵是无源,采用电真空管中央发射机,信号处理收发仍是集中式

28、的,通过嵌入的铁氧体类移相器嵌入的铁氧体类移相器对阵面口径场分布进行控制,实现波束的空间扫描和自适应捷变扫描,但可靠性低。第二阶段:有源相控阵雷达。第二阶段:有源相控阵雷达。有源相控阵雷达具有较高灵敏度、高可靠性、高探测性能,由成百上千个独立固态 T/R 组件和辐射模块组成。每个辐射模块都是一个独立而可控频率、幅度、相位的发射器和接收器,且由于独立性,阵列中 10%的模块单元失效对系统性能的影响不大。有源相控阵配置具有更宽的带宽,需要的体积和主功率显著降低,重量约为等效无源相控阵天线的 50%。第三阶段:数字相控阵雷达。第三阶段:数字相控阵雷达。数字相控阵雷达系统(DAR)依靠 T/R 组件数

29、字电路和微处理芯片,有很高的重构性数字化核心。其采用数字多波束形成技术,具有快速的广域扫描速率、高灵敏度、更好的杂波对消、操作灵活性(多路同时波束,波束多路传输)、更好的标校方式。表表4:有源相控阵雷达与无源相控阵雷达对比有源相控阵雷达与无源相控阵雷达对比 类型 差异特点 优势 劣势 无源相控阵 中央发射机信号处理收发集中式,辐射单元共用一个 T/R 组件 成本低、技术难度小 频宽小、灵敏低、信号处理能力弱 有源相控阵 信号处理收发分布式,辐射单元有独立 T/R组件,单个组件损坏不影响整体性能 频宽大、灵敏度高、信号处理能力强 成本高、技术难度高 数据来源:Bing 百科,东吴证券研究所 目前

30、市面上相控阵雷达主要分为有源(主动)和无源(被动)两类。二者天线阵相目前市面上相控阵雷达主要分为有源(主动)和无源(被动)两类。二者天线阵相同,主要区别在于同,主要区别在于 T/R 组件数量。组件数量。无源相控阵雷达在功率、效率、波束控制及可靠性等 17/67 方面均劣于有源相控阵雷达,但技术难度更低,且其功能明显优于机械扫描雷达,因此无源相控阵雷达作为相控阵雷达中的低端产品,具有很大的过渡价值和实用价值。图图12:“枭龙”有源相控阵雷达“枭龙”有源相控阵雷达 图图13:“屏障”无源相控阵雷达“屏障”无源相控阵雷达 数据来源:观察者网,东吴证券研究所 数据来源:九尾网,东吴证券研究所 2.2.

31、2.相控阵天线中的核心元器件相控阵天线中的核心元器件T/R 组件组件 天线是有源相控阵雷达最重要的组成部分,天线是有源相控阵雷达最重要的组成部分,有源相控阵雷达工作方式的灵活性首要取决于有源相控阵天线的性能,同时其成本很大程度上取决于天线的成本。除了传统雷达天线具有的波束形成和波束扫描功能外,天线功能还包含发射信号功率放大和接收信号低噪声放大。有源相控阵天线由辐射单元、T/R 组件、电源模块、控制模块、射频网络模块、供电网络、液冷管网以及作为结构支撑的阵面骨架等组成,其中其中 T/R 组件是相组件是相控阵天线中的核心元器件。控阵天线中的核心元器件。图图14:无线通信中无线通信中 T/R 组件及

32、射频微系统扮演核心角色组件及射频微系统扮演核心角色 数据来源:臻镭科技招股书,东吴证券研究所 T/R 组件性能指标性能指标和数量数量直接影响雷达天线的指标,是有源相控阵雷达实现波束电控扫描、信号收发放大的核心组件。T/R 组件指一个无线收发系统中射频与天线之间的 18/67 部分,即 T/R 组件一端接天线,一端接中频处理单元就构成一个无线收发系统。T/R 组组件是由有源芯片和无源结构组成的整体件是由有源芯片和无源结构组成的整体,本质上为完全独立的发射接收前端,负责信号的发射和接收并控制信号的幅度和相位,从而完成雷达的波束赋形和波束扫描,图图15:相控阵天线结构组成展示相控阵天线结构组成展示

33、图图16:相控阵天线实体展示相控阵天线实体展示 数据来源:雪球公众号,东吴证券研究所 数据来源:新浪网,东吴证券研究所 相控阵 T/R 组件数量大,根据大型相控阵雷达维修解决方案论文数据,雷达天线阵面庞大,高达数十米,阵面上天线单元(收发组件)数目庞大,如美国 AN/FPQ-16相控阵雷达的天线单元数目多达 6600 个,AN/FPS-108 相控阵雷达的天线单元数更是高达 34678 个。根据机载有源相控阵火控雷达技术介绍,T/R 组件阵列可占整个雷达造价的 70%左右左右。图图17:T/R 组件基本结构组件基本结构 图图18:有源相控阵雷达系统结构有源相控阵雷达系统结构 数据来源:国博电子

34、招股说明书,东吴证券研究所 数据来源:国博电子招股说明书,东吴证券研究所 T/R 组件内的有源芯片的组成基本构成相同:T/R 芯片可分为放大器类芯片、幅相控制类芯片和无源类芯片三类。具体产品包括功率放大器芯片、驱动放大器芯片、低噪 19/67 声放大器芯片等。表表5:T/R 芯片分类芯片分类 芯片分类 作用 放大器类芯片 低噪声放大器芯片 用于接收系统前端,放大信号、抑制噪声干扰,提高系统灵敏度 功率放大器芯片 输入激励信号的增益放大并将直流功率转换成微波功率输出 收发多功能芯片 集成发射驱放/功放、接收驱放/低噪放、收发切换开关等功能 幅相控制类芯片 数控移相器芯片 控制相位变化量来调整波束

35、形成,广泛应用雷达、微波通信 数控衰减器芯片 控制衰减量来调整信号幅度以适应有源相控阵天线的波束宽度和旁瓣功率电平,并补偿移相器引入的增益变化 数控延时器芯片 控制信号的延时量,改善天线的频率响应,对指向漂移进行校正,被广泛应用于宽带相控阵天线中以抵消天线的孔径效应。模拟波束赋形芯片 将单个或多个射频收发通道单片集成,每个射频通道拥有独立信号放大、开关切换以及幅度和相位控制功能电路。无源类芯片 开关芯片 控制逻辑连通多路射频信号,以实现不同信号路径切换,包括接收与发射的切换、不同频段间的切换等。功分器芯片 将一路输入信号的能量分成两路或多路输出能量相等或不相等的器件,也可反过来将多路信号的能量

36、合成一路输出。限幅器芯片 把输出信号的幅度限定在一定的范围内 数据来源:铖昌科技招股书,东吴证券研究所 T/R 组件的无源结构,由基板、传输结构、屏蔽腔体组成。其中基板是无源传输结构和各种器件包括有源芯片的载体;屏蔽腔体是组件的外壳,起到结构支撑和电磁屏蔽的作用。图图19:相控阵芯片功能模块分析相控阵芯片功能模块分析 图图20:ZigBee 射频芯片内部结构射频芯片内部结构 数据来源:铖昌科技招股说明书,东吴证券研究所 数据来源:国博电子招股说明书,东吴证券研究所 雷达发展趋势为数字化数字化和集成化集成化,T/R 组件作为相控阵雷达的核心组成,其发展趋势和雷达整体协同一致,为设备集成化和信息处

37、理数字化。20/67 图图21:T/R 组件发展趋势以及对应技术组件发展趋势以及对应技术 T/RT/R组件的发展趋势组件的发展趋势控制数字化控制数字化设备集成化设备集成化宽禁带半导体技术宽禁带半导体技术微波电路微波电路 CADCAD开发开发微波毫米波多芯片组微波毫米波多芯片组件技术件技术(MMCM)(MMCM)温共烧陶瓷温共烧陶瓷LTCCLTCC多层基板技术多层基板技术多层印制板与多层印制板与MCMMCM多芯片微组多芯片微组装工艺装工艺MESFETMESFET、HEMT HEMT 和和 HBT HBT 技术技术3D3D堆叠技术堆叠技术其他集成方案其他集成方案SIG SIG 系统封装技术系统封装

38、技术数字化数字化T/RT/R组件组件微波集成电路技术微波集成电路技术(MM(MMIC)IC)微细加工技术微细加工技术(光刻光刻)先进封装技术和在片测试先进封装技术和在片测试多波束形成技术多波束形成技术(DBFDBF)数据来源:T/R 组件核心技术最新发展综述_吴礼群,东吴证券研究所 相控阵雷达 T/R 组件关键技术关键技术包括射频技术、子阵列集成技术、多波束形成技术、双极化技术等,其技术发展决定了相控阵雷达的数字化和集成化程度。表表6:相控雷达五大关键技术相控雷达五大关键技术 技术名称 应用方式 射频技术 使用多种材料和 T/R 组件来提升雷达在不同射频波段的功率性能和抗噪声性能。在阵列天线上

39、,砷化镓(GaAs)单片微波集成电路制成的 T/R 组件已普遍应用。子阵列集成技术 提升相控阵天线的一次成功概率,降低经济成本;通过表面安装技术与电路板组件封装相结合,通过嵌入式处理方式将波束形成、功率控制等集成到模块中,利用印制电路板技术一次成型。多波束形成技术 以数字技术为基础,可以直接应用微波集成采技术对信号进行高精度抽样与检测,可以在 S 波段中实现多波束形成。双极化技术 可以为每个阵元分配一组共两个互相独立的极化通道,然后利用天线阵元的双通道特性来获得差动反射率的偏差,增强目标的极化特征。多输入输出技术 它可以利用雷达天线阵列的多天线特性向空域目标发射多束探测信号,然后对回波信号进行

40、分集接收和数据融合处理,实现参数可识别性能的提升。数据来源:雷达技术发展综述及多功能相控阵雷达未来趋势_李均阁,东吴证券研究所 21/67 2.2.3.高集成化为高集成化为 T/R 组件核心发展逻辑之一组件核心发展逻辑之一 纵观微波电路发展史,高集成化高集成化始终是电子系统和技术发展的趋势。总体看来,两个逻辑始终贯彻发展:1)大幅提高单个器件、大幅提高单个器件、MMIC 的技术水平,使各类的技术水平,使各类 T/R 组件发组件发生革命性生革命性迭代迭代;2)研发研发更优更优集成方案,集成方案,在在体体积、重量和成本方面取得突破。积、重量和成本方面取得突破。其中,微波毫米波多芯片组件(MMCM)

41、技术、SIP 封装、3D 堆叠技术是广泛应用于军工产品,是产品实习高集成度、高性能和微小型化的基础,应用前景广阔。MMIC 微波集成电路技术,是在同一块半导体基片上的集成多组模块的微波电路,功能可以涵盖功率放大器、低噪声放大器、移相器和衰减器等模块。具有物理体量小、能效高、稳定性佳、电路设计灵活和制造、维护成本低等优点,与通讯产业有效荷载小型化、高集成模块化等要求相契合。其中,幅相多功能 MMIC 指集成了可以对微波信号进行幅度控制的衰减器、相位控制的移相器及数字驱动器等多种功能的芯片,通常运用于有源电子扫描阵天线等数字波束扫描领域。图图22:Gree 公司产出公司产出 612GHz 性能的性

42、能的 25WGaNMMIC 数据来源:ElectronicsW,东吴证券研究所 随着宽禁带半导体技术的进展,新一代半导体芯片碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)单片微波集成电路制成的 T/R 组件已开始用于相控阵雷达中,凭借高能量禁带、高击穿场强、在小芯片尺寸上具有高射频密度、高热导性、高抗辐射等优越特性,有望将混合信号电路的性能提升到更高层次,进一步推动新一代 T/R 组件技术的发展,从而进一步加强市场渗透。表表7:MMCM 核心技术概览核心技术概览 MMCM 核心技术 落地应用 温共烧陶瓷 LTCC 多层基板技术 根据预先设计的结构,将电极材料、基板、电子器件等一次性烧成 多层印制板与 MC

43、M 多芯片微组装工艺 多层印制板作为常用载体;微波射频系统中所用的多层印制板通常采用盲孔或者埋孔来确保不同层之间的信号传递 其他新型工艺 幅相控制多功能芯片异构集成串并转换集成方案、组件塑料封装技术、新型圆片级异构集成技术、盒式结构 MEMS 阵列天线等 数据来源:东吴证券研究所整理 22/67 微波毫米波多芯片组件(MMCM)是为满足相控阵雷达 T/R 组件小型化需求而逐步发展成熟的新型组装技术。MCM(MultiChipModel)将多个集成电路芯片连接于共用电路基板上,并利用它实现芯片间互连,是一种典型的高级混合集成组件。以低温共烧陶瓷 LTCC 多层基板技术、多层印制板技术等技术为代表

44、。系统封装技术(系统封装技术(SIP)和)和 3D 堆叠堆叠技术在技术在 T/R 组件进一步集成化起重要作用。组件进一步集成化起重要作用。SIP级 T/R 组件的核心内容是三维多芯片组装(3D-MCM)。T/R 组件从二维平面结构提升到三维堆叠结构演变。SiP 技术从封装的立场出发,对不同芯片进行并排或叠加的封装方式,将多个具有不同功能的有源电子元件(MEMS光学器件)与可选无源器件组装实现单个标准封装。图图23:SIP 封装技术组成分布封装技术组成分布 数据来源:电子制造技术,东吴证券研究所 三维异构集成(三维异构集成(3Dheterogeneousintegration)微系统技术成为下一

45、代应用高集成)微系统技术成为下一代应用高集成电子系统技术发展重要方电子系统技术发展重要方向,是新一代装备向小型化、高性能、低成本方向发展的主要,是新一代装备向小型化、高性能、低成本方向发展的主要支撑技术之一。支撑技术之一。该技术基于 MEMS 硅腔技术、TSV 硅转接板技术、高精度 MMIC 微组装技术和低温圆片键合技术,实现多功能异质芯片及无源器件的一体化三维集成。3D堆叠技术通过实现GaAs/GaN为代表的化合物芯片与硅基芯片的异构集成及纵向三维集成,通过堆叠技术或过孔互连等微机械加工技术,使其在 Z 轴方向上形成立体集成、信号连通及圆片级、芯片级、硅帽封装等封装和可靠性技术为目标。3D

46、堆叠技术降低了芯片功耗,相比传统模组可以有效缩减信号传输路径和系统面积实现器件及模块性能的最大化,提高射频系统集成度,在应用中拥有较强优势。23/67 图图24:台积电台积电公布公布 SoIC 多芯片多芯片 3D 堆叠技术堆叠技术 图图25:基于芯片堆叠式的基于芯片堆叠式的 3D 技术技术 数据来源:搜狐新闻,东吴证券研究所 数据来源:搜狐新闻,东吴证券研究所 基于芯片堆叠式的基于芯片堆叠式的 3D 技术技术目前广泛应用于 SiP 领域。将功能相同的裸芯片从下至上堆在一起,形成 3D 堆叠,再由两侧的键合线连接,最后以系统级封装(System-in-Package,SiP)的外观呈现。受限于摩

47、尔定律的极限,单位面积可集成的元件数量越来越接近物理极限,而 SiP 封装技术、3D 堆叠技术实现更高的集成度,是突破摩尔极限的优选。图图26:3D 异构异构堆叠集成微系统将是未来的主流发展趋势堆叠集成微系统将是未来的主流发展趋势 数据来源:臻镭科技招股书,东吴证券研究所 在相控阵领域,应用该技术可实现射频芯片和无源传输结构及天线阵元的三维一体在相控阵领域,应用该技术可实现射频芯片和无源传输结构及天线阵元的三维一体化集成和高性能气密性封装,以及模块化低成本快速组阵能力化集成和高性能气密性封装,以及模块化低成本快速组阵能力。SIP 级 T/R 组件的发展将会更多依赖于微电子工艺集成,进一步提升

48、T/R 组件的集成度,将加大相控阵雷达的小型化程度。长期发展来看,T/R 组件技术将迎来以异构集成为主的微系统,目前国内多家军工民营企业都已布局涉猎,未来将有较大发展空间。2.2.4.顺应装备信息化潮流,顺应装备信息化潮流,T/R 组件组件向数字化迈进向数字化迈进 同时,数字化也是不可阻挡的发展趋势,数字化组件发展和数字信号处理优化是其数字化组件发展和数字信号处理优化是其两个主要发展方向两个主要发展方向。起初,相控阵雷达依靠模拟电路进行数据处理。模拟信号的随机性和抖动特性,限制了雷达信号处理发展。随着 70 年代电子技术的进步,数字数字波束形成波束形成 24/67(DBF)技术)技术诞生,雷达

49、信号处理的相位控制直接用数字移相数字移相完成。相控阵雷达开始进入到数字阵列雷达时代。数字阵列雷达是雷达系统与数字信号处理技术两者结合的产物,其在发射端和接收端都可使用数字多波束形成技术,是未来雷达系统发展的趋势。数字阵列雷达系统不仅包含传统相控阵雷达系统的优点,而且其动态范围大和抗干扰能力强,同时还具有低损耗、低副瓣、高自由度、高角度测量精度等优势。图图27:美国美国灵活分布式阵列雷达”(灵活分布式阵列雷达”(FlexDAR)图图28:AMDR-S 舰载数字阵列雷达舰载数字阵列雷达 数据来源:面包板社区,东吴证券研究所 数据来源:雷达通信电子战公众号,东吴证券研究所 1)数字化)数字化 T/R

50、 组件组件 数字数字 T/R 组件组件作为数字相控阵雷达的重要组件,具有控制方便,较小相位误差作为数字相控阵雷达的重要组件,具有控制方便,较小相位误差和和损耗损耗等特点,决定数字相控阵雷达的性能。等特点,决定数字相控阵雷达的性能。T/R 组件的数字化是通过 DDS(DirectDigitalSynthesis)生成的数字型号)生成的数字型号,利用数字方式计算得到多波束发射权值的幅度和相位。控制相控阵接收、发送信号的幅度和相位,并且各通道无需模拟移相器和衰减器就能控制发射信号的相位和幅值,进而可以灵活的控制发射波束指向和形状。数字 T/R 组件的数字驱动器从集成并口多功能向集成串口多功能发展集成

51、串口多功能发展,减少 T/R 组件之间的互联,可以提高组件的集成度、稳定性并降低功耗。图图29:数字移相器实物图数字移相器实物图 图图30:数字移相器原理图数字移相器原理图 数据来源:增益微波官网,东吴证券研究所 数据来源:CSDN,东吴证券研究所 25/67 在数字化的芯片研发方面,锗硅等工艺实现的 MMIC 可以利用成熟的 CMOS 数字逻辑半定制或全定制数字驱动器功能,主要包括了数字 T/R 移相器、数字 T/R 衰减器和数字化相控阵天线系统,具有控制方便,较小相位误差和损耗等特点。未来数字化未来数字化 T/R 组件组件广泛应用,对于广泛应用,对于 T/R 组件组件的需求量将大大提升,未

52、来市场有的需求量将大大提升,未来市场有望扩张。望扩张。数字相控阵雷达其核心是为每个相控阵通道单元或模块配备等量的射频直采ADC/DAC,以实现海量多波束空间合成,同时,每个通道都需要一个单独 T/R 组件,在数量上远超原本模拟相控阵雷达 T/R 组件。目前数字化相控阵雷达处于发展阶段,未来稳定广泛应用之际,数字化 T/R 组件需求量存在大量提升。2)数字)数字波束形成波束形成(DBF)技术)技术 传统的模拟相控阵雷达采用移相器和功率合成网络进行射频雷达信号合成处理,缺乏多波束工作能力;而新型的数字相控阵雷达则在数字域进行相位合成,可实现大量波而新型的数字相控阵雷达则在数字域进行相位合成,可实现

53、大量波束同时处理与分发的能力束同时处理与分发的能力。其核心是为每个相控阵通道单元或模块配备等量的射频直采ADC/DAC,以实现海量多波束空间合成多波束形成技术是通过同一天线形成形状、大小均不同的多个波束,广泛应用于传统相控阵雷达和数字阵列雷达。由于每个波束可同时独立工作,雷达多目标探测、搜索、定位、跟踪等性能得到较大提升。20 世纪 80 年代,数字信号处理技术的发展带动了波束形成技术从模拟实现方式进入了数字实现方式从模拟实现方式进入了数字实现方式,用数字方式在雷达发射端或接收端实现多波束形成。数字波束形成技术(DBF)根据探测多波束的需求,使用不同波束形成算法来得到多波束发射的权值,再结合基

54、带信号得到各发射通道需要的多波束发射信号,信号的接收处理则由数字 T/R 组件完成。26/67 图图31:雷达接收多波束信号过程雷达接收多波束信号过程 数字数字T/R组件组件数字数字T/R组件组件数字数字T/R组件组件直接数字控制器直接数字控制器(DDC)直接数字控制器直接数字控制器(DDC)直接数字控制器直接数字控制器(DDC)通道矫正通道矫正匹配滤波匹配滤波匹配滤波匹配滤波匹配滤波匹配滤波空时处理与干扰空时处理与干扰抑制抑制空时处理与干扰空时处理与干扰抑制抑制空时处理与干扰空时处理与干扰抑制抑制目标检测目标检测目标检测目标检测目标检测目标检测参数测量参数测量(角度角度)参数测量参数测量(角

55、度角度)参数测量参数测量(角度角度)数字多波束形成数字多波束形成点轨迹输出点轨迹输出变频器变频器变频器变频器变频器变频器高频信号中频信号数字中频信号数字基带信号信号频率变化分布射频信号射频信号高频信号通过变频器变为中高频信号通过变频器变为中频信号传送至数字频信号传送至数字T/R组件组件数字阵列雷达系统的接收机数字阵列雷达系统的接收机接收到由目标反射的射频信接收到由目标反射的射频信号号,各个阵元随后传给变频各个阵元随后传给变频器器数字控制器进行信号处理数字控制器进行信号处理对信号采用多波束形成技术对信号采用多波束形成技术得到多个波束通道得到多个波束通道对各波束进行信号处理及目对各波束进行信号处理

56、及目标检测标检测控制单元根据处理结果实施控制单元根据处理结果实施相应的控制相应的控制 数据来源:多波束形成技术在相控阵雷达中的应用_张楠,东吴证券研究所 数字波束形成技术具有硬件复杂度低、可灵活改变波束的指向和形状、强抗干扰能数字波束形成技术具有硬件复杂度低、可灵活改变波束的指向和形状、强抗干扰能力可同时实现多波束形成、输出信噪比高的优点,同时也降低了信号处理过程中信息的力可同时实现多波束形成、输出信噪比高的优点,同时也降低了信号处理过程中信息的损失。损失。利用数字波束形成技术,接收机将阵列天线接收到的各路信号都变成数字信号进行灵活的数字技术处理以形成波束,并且能够尽可能的保持各个天线的阵元接

57、收到的全部有用信息到数字处理端。降低信息的损失。目前,国外发达国家的 SMART 舰载三坐标雷达、舰载相控阵雷达 MESAR 等都已经使用了数字波束形成技术。3.军民军民雷达应用产业雷达应用产业格局,相控阵雷达为主流发展趋势格局,相控阵雷达为主流发展趋势 27/67 3.1.军用民用领域重要组成,相控阵雷达为主流发展趋势军用民用领域重要组成,相控阵雷达为主流发展趋势 雷达在军事上是防空和作战系统的重要组成部分,同时也被广泛应用于气象预报、雷达在军事上是防空和作战系统的重要组成部分,同时也被广泛应用于气象预报、资源探测、环境监测、交通管理等民用领域。资源探测、环境监测、交通管理等民用领域。雷达优

58、势众多,应用广泛。雷达电磁波有一定的穿透能力,不受雾、云和雨的阻挡,具有全天候全时的特点,且发射功率大、探测距离远、测量精度较高、可自动搜索并跟踪目标的能力。电子对抗在整体军队备战以及战争对抗过程中,扮演着越来越重要的角色,电子对电子对抗在整体军队备战以及战争对抗过程中,扮演着越来越重要的角色,电子对抗战争频率远高于热战频率,电子装备更新是大势所趋。抗战争频率远高于热战频率,电子装备更新是大势所趋。雷达作为主战装备的“火眼金睛”,已成为各类先进作战平台不可或缺的单元,是实现远程打击、精确打击的必要手段,是发挥装备作战效能的倍增器。同时自身高精度探测性,雷达在民航交通、自动驾驶、气象预报等方面均

59、有着广泛应用。相控阵雷达替代传统机械雷达系行业主流发展趋势,市场渗透率不断提升相控阵雷达替代传统机械雷达系行业主流发展趋势,市场渗透率不断提升。根据ForcastInternatioal 数据,截至 2020 年,对于传统机械扫描雷达,从生产总量来看,全球市占率为 76.22%,从销售额来看,全球市占率为 17.63%。对于有源相控阵雷达,在2020 年,从生产总量来看,全球市占率为 14.16%,从销售额总量来看,全球市占率为25.68%。有望进一步提高渗透率。相控阵雷达的发展趋势主要为数字化和集成化,也代表了未来新一代信息化国防装备的发展趋势。图图32:2020 全球雷达全球雷达销售份额销

60、售份额及其市占率及其市占率 图图33:2020 全球雷达全球雷达生产总量生产总量及其市占率及其市占率 数据来源:ForecastInternational,东吴证券研究所 数据来源:ForecastInternational,东吴证券研究所 3.2.军用雷达产业现状:信息化装备对抗核心,攻防兼备电子之眼军用雷达产业现状:信息化装备对抗核心,攻防兼备电子之眼 军用雷达是获取陆海空天电五大战场全范围战术情报最主要的手段,在军事情报领域具有极其重要的战略地位,广泛应用于警戒、武器控制、侦查和航行保障等领域。军用雷达的应用需求可以分为两个类别:一是在电子战(电磁对抗、频谱占领)中作为电一是在电子战(电

61、磁对抗、频谱占领)中作为电子屏障承担军事保障、支援和战略预警功能子屏障承担军事保障、支援和战略预警功能。二是作为辅助装备信息化系统,搭载于陆二是作为辅助装备信息化系统,搭载于陆海空天多型主战装备海空天多型主战装备,如海军舰艇、空军战机、陆军战车搭载的雷达系统,广泛用于侦查、火控、制导等信息化作战需要。28/67 3.2.1.电子对抗承担军事保障、支援和战略预警功能电子对抗承担军事保障、支援和战略预警功能 电子对抗已从起初辅助保障行动发展为如今主战支撑行动。电子对抗已从起初辅助保障行动发展为如今主战支撑行动。在电子对抗中,专用电子设备、电子打击武器系统破坏敌方电子设备的工作效能,同时保护己方电子

62、设备正常工作。电子摧毁、随伴随扰等电磁领域攻防能力,已成为衡量一支军队战力强弱的标准配置,雷达在战场上起到置敌抗先的角色。图图34:电子对抗中常见形式和雷达技术电子对抗中常见形式和雷达技术 电子对抗战略及技术电子侦察电子干扰(防御)电子干扰(进攻)获取对面雷达频谱信息,地理位置信息直接序列扩谱抗干扰,空域、时域、频率多维度抗干扰采用大功率压制或者欺骗干扰,使得防御段雷达 失明 无源电子干扰干扰弹箔条干扰,诱骗偏导敌方导弹、雷达信号电子进攻反辐射导弹,自动搜寻电磁波波束寻找辐射源,对雷达和电子干扰机实施精确轰炸。电子干扰电子防御(反侦察)通过扩展频谱技术、自适应信号控制,降低电子侦察系统侦察 数

63、据来源:对于主动雷达导引头的两种电子攻击的研究_李德纯,电子攻击对防空的影响及应对方法_孙智勇,东吴证券研究所 电子侦察最主要是获得对方雷达特征信号特征和位置信息等雷达特征信号特征和位置信息等关键信息,包括舰船,飞机,火控雷达等装备的特征信号。目前电子战环境日益复杂,雷达识别己不仅仅局限于不同型号的雷达,同型号雷达个体间的识别尤为重要。实现同型号雷达识别的键是提取出每一部雷达所特有的“指纹”特征,实现雷达个体的判别和追踪。这些“指纹信息”由雷达内部元器件差异造成,表现形式为雷达发射信号的幅度变化、频率漂移和相位噪声等。飞机设计成隐身形式,火控雷达,路基雷达一般情况下都处于静默状态,目的就是为了

64、降低雷达信号特征。图图35:雷达通过对方雷达“指纹信息”进行目标型号识别雷达通过对方雷达“指纹信息”进行目标型号识别 数据来源:大庆网军事频道,东吴证券研究所 29/67 采用有源相控阵技术的机载雷达有大功率孔径乘积、采用功率管理措施、灵活波束调度与捷变能力、大工作带宽、发射波形复杂多变、低副瓣天线及自适应空间滤波等优化性质,在电子侦察、电子干扰、电子抗干扰、电子隐身等领域均提高了量级效能。图图36:电子战角度中有源相控阵机载雷达优势电子战角度中有源相控阵机载雷达优势 有源相控阵机载雷达优势按钮采用功率管理措施按钮灵活波束调度与捷变能力按钮极大工作带宽按钮发射波形复杂多变按钮大功率孔径乘积按钮

65、低副瓣天线及自适应空间滤波提高对常规目标的作用距离或实现对反射面积较小目标的探测需求提高射频隐身能力,降低被电子战系统截获概率可按照雷达工作环境的变化,目标动态变化进行能量灵活分配降低敌方全频段的干扰压制适应复杂强对抗环境下对目标稳定截获能力,抗干扰强提高了副瓣抗干扰能力 数据来源:机载雷达技术的发展现状及趋势,东吴证券研究所 电子战机中,J16D 等电子战飞机采用最新有源相控阵技术,可以完成对敌方陆基探测及火控雷达的干扰和定位,组织己方 SEAD 单位进行攻击,创造对地/海打击的窗口;在防守端,歼-16D 具备强大的电子战能力,能够破坏、瘫痪防御电磁系统。在性能上可与美军的电子战机“咆哮者”

66、匹敌。J-16D 的服役,已经大大改变了太平洋的军的服役,已经大大改变了太平洋的军事力量平衡,也表明我国电子战技术已经上升到了新的层次。事力量平衡,也表明我国电子战技术已经上升到了新的层次。歼-16D 挂载的 PKZ930系列电子吊舱能够和自身的航电系统融合,能够兼顾三种电磁作战模式,一是无线电侦察模式、二是航空集群主动防护干扰模式、三是主动进攻性干扰模式,具备侦察、防护、攻击于一体的综合电子作战能力。图图37:J-16D 电子战军机宣告中国空战电子战平台的新阶段电子战军机宣告中国空战电子战平台的新阶段 数据来源:nationalinterest,东吴证券研究所 30/67 3.2.2.搭载海

67、陆空主战装备,扮演信息化辅助装备角色搭载海陆空主战装备,扮演信息化辅助装备角色 主主战战设备中设备中,有源相控阵雷达替代机械雷达已成主流发展趋势,有源相控阵雷达替代机械雷达已成主流发展趋势。机载和舰载预警及火控系统、地面和舰艇防空系统、精确制导等领域都应用有源相控阵雷达技术并且列装。机载雷达技术发展正在扩大攻击机的作战优势并扩展系统新的用途。机载雷达技术发展正在扩大攻击机的作战优势并扩展系统新的用途。美国国防部关于美国军用机载雷达报告中强调 AESA 技术可以大幅扩展雷达的功能,提高雷达的作战应用范围毫米波有源相控阵技术作为目前雷达探测领域最前沿的技术之一,将主要应用于机、舰等的高端雷达装备。

68、相控阵体制将提高机载雷达在电磁环境中对付快速、机动和隐身目标以及彻底改进可靠性。表表8:机载扫描雷达战机与相控阵扫描雷达战机对比机载扫描雷达战机与相控阵扫描雷达战机对比 机载机械扫描雷达战机 机载相控阵扫描雷达战机 扫描速度低,目标数据率低 扫描速度快,目标数据率高 多目标跟踪能力差,测量高速目标时产生很大误差 多目标跟踪能力强,数据信号处理强 难以同时实现地形跟随、地物回避和对空搜索功能 低可探测性,高机动性和敏捷性 可靠性低,隐身性差 可靠性高,隐身性强 数据来源:浅析机载有源相控阵雷达的特点及对抗技术_谌东,东吴证券研究所 美国已全面将现役 F-15C、F-15E、F-18E、F-35、

69、F/A-22 等四代机雷达升级为有源相控阵雷达,并且预警机雷达都广泛采用了 AESA 技术。此外,现役的美军战斗机、轰炸机、预警机、对地监视飞机的雷达也都换装了有源相控阵雷达。图图38:美美 F/A-18E/F 采用新型电子扫描阵列雷达采用新型电子扫描阵列雷达 图图39:J-20 飞机搭载新型侧视相控阵雷达飞机搭载新型侧视相控阵雷达 数据来源:新浪军事,东吴证券研究所 数据来源:新浪军事,东吴证券研究所 我国经过军队信息化改革和装备迭代,现役战机均已经大部分覆盖装列升级相控阵我国经过军队信息化改革和装备迭代,现役战机均已经大部分覆盖装列升级相控阵雷达。雷达。新型预警机已普遍采用相控阵雷达,按照

70、通用的战斗机划代标准,三代机主要配备脉冲多普勒雷达,四代机及以上主要配备相控阵雷达。大规模生产并列装四代机、五代机是现我国战略空军建设、空军现代化建设的必然要求,机载 AESA 雷达也将随着更多歼-10、歼-11、歼-15、歼-16 以及新型号如歼-20、歼-31 的列装而加速发展。31/67 表表9:中美现役战机机载雷达型号对比中美现役战机机载雷达型号对比 国别 现役战机型号 装载雷达型号 作用距离 美国 F-15 AGP-63/70 升级为 APG-63V2 185 公里 F-16 APG-66/68 升级为 APG-80 150 公里 F-18D/C/E/F APG-65/73 升级为

71、APG-79 120 公里 F-35(JSF)AN/APG-81 NA F-22 AN/APG-77 160 英里 中国 J-8 脉冲多普勒火控雷达 NA J-10 1473 型电子扫描相位雷达 130 公里 J-11 RP 一 35“珍珠”雷达 160 公里 J-16 第二代 AESA NA J-20、J-118、J-15 第三代 AESA NA 数据来源:百度百科,东吴证券研究所 对于舰船而言,舰载雷达是其千里眼。在航母编队中,应对预警机雷达、超视距雷达扮演重要角色,同时与星载雷达进行协同合作,以实现远程探测与超远程探测和武器的精确打击。在舰载方面,我国海岸线长,同时周边局势复杂,暗流汹涌

72、。我国对制海权的监护需求与日俱增。当前,我国军舰正逐渐装备多功能相控阵雷达,进行信息化装备迭代,未来随着有源相控阵雷达不断的渗透替代,未来随着有源相控阵雷达不断的渗透替代,T/R 组件市场空间广阔。舰载组件市场空间广阔。舰载 AESA 多功能多功能雷达集搜索、跟踪和火控于一体,雷达集搜索、跟踪和火控于一体,大幅大幅地缩短了防空反导的反应时间,已经成为护卫舰地缩短了防空反导的反应时间,已经成为护卫舰雷达配置的普遍选择,单雷达舰船成为了现实。雷达配置的普遍选择,单雷达舰船成为了现实。根据 GFP 数据显示,中国海军拥有 714艘舰艇,总吨位将近 110 万吨。052C 型驱逐舰是我国海军第一种安装

73、四面有源主动相控阵雷达的战舰,被称“中华神盾”。随着我国第二艘航母的正式交付列装,带动航母战斗群附属配套舰艇的投入,推动军用舰载雷达发展。图图40:052D 驱逐舰配置的舰载多功能相控阵雷达驱逐舰配置的舰载多功能相控阵雷达 数据来源:央视网,东吴证券研究所 32/67 美国方面,随着信息化电子战装备发展,近年美国海军舰队增加大量具有弹道导弹防御能力的 CG-47“提康德罗加”级巡洋舰和 DDG-51“阿利伯克”级驱逐舰等“宙斯盾”舰船进行。“宙斯盾”舰船可以实现多处部署,为舰载雷达从多个角度探测并跟踪来袭弹道导弹、水面及水下威胁,且系统更加灵敏。随时移动的舰船也让敌方的探测和跟踪系统难以截获信

74、号,提高了己方的生存能力。根据美国国会预算办公室(CBO)于 2011 年 3 月 9 日发布的美国海军造船计划分析报告,美国海军的“宙斯盾”舰船总数量在 2011 财年年底实现 84 艘,并于 2020 年和 2021 年达到顶峰,实现 93 艘的保用量。图图41:美军美军 DDG-51“阿利伯克”级宙斯盾驱逐舰“阿利伯克”级宙斯盾驱逐舰 图图42:AN/SPY-6(V)防空反导雷防空反导雷达(达(AMDR)装载)装载 数据来源:新浪新闻,东吴证券研究所 数据来源:中国舰船研究公众号,东吴证券研究所 目前,下一代的舰载防空和导弹防御雷达AMDR 雷达系统得到了美军的青睐。美军决定在计划 20

75、162031 年间购买的 DDG-51“飞行 III”型驱逐舰、FFG(X)导弹护卫舰上安装更强大的新型“防空与导弹防御雷达”(AMDR)。AMDR 雷达被称为“下一代宙斯盾”系统。AMDR 是固态有源相控阵雷达,可以有效地对抗各类现役及未来的战机、弹道导弹及超声速反舰导弹。完整的 AMDR 套装包括 1 部用于大量搜索的四面 S波段雷达(AMDR-S)、1 部用于地平线搜索的三面 X 波段雷达(AMDR-X)、以及 1 台雷达控制器(RSC),同时系统采用雷达模块组件(RMA)进行组装,是美海军首部扩展雷达。每个雷达模块组件独立封装,可以堆叠形成任何尺寸阵列,以适应所有舰船的任务要求。3.3

76、.民用民用雷达产业雷达产业,气象、交通、智能装备多领域应用,气象、交通、智能装备多领域应用 民用雷达在气象、交通、智能装备多领域广泛应用。其中,空管雷达扮演信息系统为空中交通安全保驾护航。气象雷达是用于警戒和预报中、小尺度天气的主要探测工具之一,种类可分为风廓线雷达、多普勒天气雷达、毫米波雷达和相控阵雷达。33/67 图图43:毫米波全固态探测云雷达毫米波全固态探测云雷达 图图44:机场空管雷达机场空管雷达 数据来源:远望探测官网,东吴证券研究所 数据来源:中国民航网,东吴证券研究所 在智能装备方面,把毫米波相控阵雷达安装在汽车上,可以测量从雷达到被测物体之间的距离、角度和相对速度等。作为一种

77、非接触式传感技术,现已广泛应用于 ADAS(高级驾驶辅助系统)、自动驾驶领域,在 L2 以上自动驾驶系统中基本成为标配。市场发展潜力大。卫星互联网是基于卫星通信的互联网,通过在低轨道部署一定数量的卫星形成规模组网,为全球提供宽带互联网接入等通信服务。目前,世界主要国家都在大力发展相控阵天线技术,并在卫星上不断应用,例如 SpaceX 的 Starlink 系列卫星,均采用了相控阵天线。相控阵天线电扫特性凭借避免传统的卫星抛物面天线转动给卫星姿态控制系统带来的干扰,成为卫星天线技术的重要发展方向之一天线技术的重要发展方向之一。图图45:Apollo 汽车搭载毫米波相控阵雷达汽车搭载毫米波相控阵雷

78、达 图图46:SpaceXStarlink 计划计划 数据来源:Apollo 汽车官网,东吴证券研究所 数据来源:SpaceX 官网,东吴证券研究所 3.4.我国雷达产业我国雷达产业呈现呈现军用为主,民用为辅的业务应用军用为主,民用为辅的业务应用产业链产业链格局格局 34/67 3.4.1.雷达产业链雷达产业链以以军工科研院所为主,民营军工企业技术、产品配套层级不断提升军工科研院所为主,民营军工企业技术、产品配套层级不断提升 雷达产业链整体呈现军用为主,民用为辅的业务应用格局。雷达产业链整体呈现军用为主,民用为辅的业务应用格局。上游产业链包括半导体材料、元器件、芯片、电源等,中游产业链包括 T

79、/R 组件,雷达天线等,下游产业链包括雷达系统和雷达整机。雷达属于军工产业链,目前国内产业竞争格局表现为军工科研院所为主,民营军工目前国内产业竞争格局表现为军工科研院所为主,民营军工企业技术、产品配套层级不断提升。企业技术、产品配套层级不断提升。近年来,国家针对军品市场出台一系列政策,鼓励军民,包括公司在内的一批具备军品科研能力的民营企业逐步进入市场。军工科研院构成研发一级配套厂商团体,二、三、四级配套厂商科研院所参与比例依次降低,民营企业参与比例依次提升。图图47:我国武器装备配套层级竞争格局我国武器装备配套层级竞争格局 图图48:雷达行业产业链概况雷达行业产业链概况 数据来源:盟升电子招股

80、书,东吴证券研究所 数据来源:雷电微力招股书,东吴证券研究所 3.4.2.上中下游上中下游行业竞争格局行业竞争格局各有特色,企业分块竞争市场各有特色,企业分块竞争市场 上游段上游段业务业务,民营企业为主,军工科研所参与研制民营企业为主,军工科研所参与研制。其中半导体器件制造商龙头为三安光电、立昂微、海特高新,电源产品以四创电子为主,T/R 芯片中国电科 13 所,55 所以及民营企业中铖昌科技,国博电子、振芯科技、臻镭科技领先市场。中游段业务,军工科研所和民营企业合理分工,共同分配市场。中游段业务,军工科研所和民营企业合理分工,共同分配市场。T/R 组件生产以中国电科 14 所、13 所、55

81、 所及其下子公司以及民营企业天箭科技、雷电微力、亚光科技为代表。雷达天线以中国电科 54 所,民营企业华讯方舟、三信防务为主要生产商。下游段业务,军工科研院所基本构成,民营企业基本不参与业务发展。下游段业务,军工科研院所基本构成,民营企业基本不参与业务发展。其中雷达整机主要生产商为中国电科 14 所、38 所、20 所、27 所、29 所,航天 23 所、航天 25 所、天和防务占主要市场份额。35/67 图图49:雷达配套厂商竞争格局雷达配套厂商竞争格局 三级配套厂商半导体器件电源T/R芯片二级配套厂商T/R组件天线一级配套厂商雷达整机三安光电、立昂微、海特高新中电科13所,中电科55所,铖

82、昌科技,国博电子,振芯科技,臻镭科技四创电子中电科14所、13所、55所,兵器科206所、天箭科技、雷电微力、亚光科技华讯方舟、三信防务、中电54所中电科14所、38所、20所、27所、29所、航天23所、天和防务 数据来源:Wind,东吴证券研究所 3.4.3.雷达产业军工科研所雷达产业军工科研所研发各有侧重,辅助贡献雷达发展力量研发各有侧重,辅助贡献雷达发展力量 中国目前主要存在 12 大军工集团格局,研究方向各有侧重,互相辅助而又环环相扣。雷达行业所覆盖的军工科研所主要包括中国电科集团旗下的众多研究所,包括 14所、13 所、55 所、29 所,38 所,以及其他航院所、兵器所等,研究发

83、展方向各有侧重的同时又能整体互相辅助结合。旗下上市公司也都在行业内提供了核心力量。图图50:我国军工集团雷达行业发展我国军工集团雷达行业发展互相辅助互相辅助而又环环相扣而又环环相扣 军工科研所 简介 军工雷达产品(部分)中电科 14 所 中国雷达工业发源地,全国乃至亚洲最大的雷达研究所 歼-10、歼-11 机载火控雷达;歼-16、歼-20机载有源相控阵雷达;YLC-8B 反隐身雷达;346/346A 相控阵雷达;JH-18 雷达;YLC-48 便携式多功能侦察雷达 中电科 13 所 中国成立最早、规模最大、技术力量雄厚、专业结构配套的综合性半导体研究所。NA 中电科 55 所 我国大型电子器件

84、研究、开发及应用研究所之一,主要从事微电子、光电子、真空电子和 MEMS 等领域的各种器件、电路、部件和整机系统的开发和生产。国盛电子股东 NA 中电科 29 所 主要从事雷达对抗、通信电子战相关技术、装备研发 反隐身雷达 DWL002;K/RKL700A 型电子对抗吊舱 36/67 中电科 54 所 我国电子信息领域专业覆盖面最宽、综合性最强的骨干研究所 NA 中电科 38 所 国内军事雷达电子的主要供应商。下属四创电子股份有限公司是国内第一民用雷达上市公司。KJ-200 预警机、KJ-500 预警机雷达;第五代反隐身雷达;JY-17A 和 JY-17B 要地反无人机防御雷达等 中电科 20

85、 所 从事无线电导航、卫星导航、数据通信和信息协同等领域应用技术研究、产品研发与生产 NA 中电科 27 所 主要产品为系列激光雷达、陆军战场侦察雷达“低截获”陆军战场侦察雷达、陆军新型车载、便携全部两型侦察雷达、反无人机系统 航天科工 2 院 23 所 聚焦导弹和卫星应用领域的专业雷达研究 LM-313 车载有限电扫测量雷达(业内第一部)、C 波段相控阵天气雷达、星载 SAR雷达 兵器工业 26 所 为常规武器装备配套的火控雷达进行研制生产,具备 6 个品种、多个系列、年产 300套整机的雷达电子装备生产能力 防空火控雷达、目标指示雷达、炮位侦校雷达、战场侦察雷达、机载雷达、精确制导雷达 航

86、空工业 607 所 我国唯一的机/弹载雷达专业研究所,为军用民用飞机提供雷达产品 机载有源相控阵雷达、有源相控阵机载气象雷达、毫米波测云雷达 数据来源:各公司官网,东吴证券研究所 4.国防信息化建设、装备优化、军贸扩张国防信息化建设、装备优化、军贸扩张三驾马车三驾马车共同驱动市场共同驱动市场规模持续提升规模持续提升 国际咨询公司 ForecastInternational2011 年-2020 年全球主要国家军用雷达市场预测 数据显示:2019 年全球主要国家军用雷达市场约 120 亿美元,同比增长 7.23%,2020年,全球军用雷达市场规模约为 143.4 亿美元。相控阵雷达市场规模发展主

87、要与国家军费投入增长国家军费投入增长、国防信息化建设进程国防信息化建设进程、相控阵相控阵雷达产品替代、军贸对外扩张雷达产品替代、军贸对外扩张等因素有关。图图51:我国军用雷达市场规模稳步增长我国军用雷达市场规模稳步增长 数据来源:霍莱沃招股说明书,东吴证券研究所 37/67 4.1.军国防信息化建设发力,国家军费预算增长军国防信息化建设发力,国家军费预算增长 十四五规划和 2035 年远景目标纲要明确提出,要“加快国防和军队现代化,实现富国和强军相统一”,“确保 2027 年实现建军百年奋斗目标”,具体要“提高国防和军队现代化质量效益”和“促进国防实力和经济实力同步提升”。因此,在大国博弈的环

88、境下,加强国防建设的必要性长期存在。根据2022 年中央和地方预算草案报告,2022 年我国军费预算 1.45 万亿元,同比增长 7.1%,2022 年同比增速较 2021 年上升 0.3pct。同时,商务部投资促进事务局报告,预计到 2025 年,国防信息化开支可能达 2513 亿元,占国防装备支出 40%。从长线观察,持续且稳定的军费投入,是国防建设发展的基石,也是军工行业产业多维开花结果的源头活水。图图52:中央国防预算(亿元)中央国防预算(亿元)图图53:我国军费构成(亿元)我国军费构成(亿元)数据来源:Wind,东吴证券研究所 数据来源:新时代的中国国防,东吴证券研究所 国防支出的重

89、心向加大武器装备建设方向发展。根据国务院新闻办公室 2019 年 7月发布的新时代的中国国防白皮书,2010 年来,我国国防装备支出持续增长,2017年国防装备费支出占比提升至 41.1%,2010 年至 2017 年间,装备投入复合增速达到13.44%。4.2.相控阵技术优势明显,产品替代渗透率增加相控阵技术优势明显,产品替代渗透率增加 技术发展 40 载,有源相控阵雷达技术已经成为目前雷达技术发展的主流趋势,在军用、民用领域均保持快速渗透。根据产业信息网预测,2019 年我国军用雷达市场规模达 304 亿元,预计 2025 年市场规模可达 565 亿元。目前来看,有源相控阵雷达的市场规模仍

90、较小,近年来才实施规模性量产,替代市场空间大替代市场空间大。根据 ForecastInternational 数据分析,2010 年-2019 年全球有源相控阵雷达生产总数占雷达生产总数的 14.16%,总销售额占比 25.68%。ForecastInternational 预测有源相控阵雷达(AESA)市场规模:到 2025年机载雷达将占据全球军用雷达市场的 35.6%;陆基和海基(舰载)占 27.3%和 17.2%;声呐和空基占 19.8%。38/67 表表10:2010-2019 全球雷达市场情况全球雷达市场情况 雷达体制雷达体制 生产数量(台)生产数量(台)市场份额市场份额 销售额(亿

91、美元)销售额(亿美元)市场份额市场份额 机扫阵列雷达 11788 76.22%89.99 17.63%无源相控阵雷达 1487 9.62%89.18 17.49%有源相控阵雷达 2190 14.16%130.94 25.68%基本型-199.88 39.20%总计 15465 100%509.99 100%数据来源:铖昌科技招股书,东吴证券研究所 在军用领域,按装载平台不同,军用雷达分为路基雷达、机载雷达、舰载雷达及星载雷达。根据 StrategicDefenseIntelligence 发布的 全球军用雷达市场 2015-2025 预测,2025 年机载雷达与陆基雷达将合计占据超过 50%的

92、市场份额的市场份额,机载雷达有望成为占据市场比重最大产品。军用飞机需求数量提升、老旧机型更新换代,军用机载雷达市场有望扩张军用飞机需求数量提升、老旧机型更新换代,军用机载雷达市场有望扩张。雷达作为电子类设备,其发展和更新换代的速度要快于战机型号的发展,已服役战机通过更换升级雷达设备以提升作战性能为必然趋势。根据英国航空航天杂志 FlightInternational 发布的WorldAirForce2021数据,从武器装备方面来看,我军当前武器装备列装与美俄等军事强国相比仍存在规模和结构性差距。以空军主战装备为例,至 2020 年末,我国装备各型战斗机/武装直升机共1571/902架,而美军列

93、装战斗机/武装直升机数量分别达到2717/5436架。图图54:我军空军主战装备数量与美军差距较大我军空军主战装备数量与美军差距较大(2021 年)年)图图55:我国战斗机型号有我国战斗机型号有较较大迭代空间大迭代空间(2022 年)年)数据来源:WorldAirforce2021,东吴证券研究所 数据来源:WorldAirforce2022,东吴证券研究所 我国拥有在役军机数量排名世界前列,但先进战机数量偏少,我国拥有在役军机数量排名世界前列,但先进战机数量偏少,军用飞机的代际结构军用飞机的代际结构与美国存在较大差距,与美国存在较大差距,仍仍存在较大提升空间。存在较大提升空间。根据 Worl

94、dAirForces2021 数据,截至 2021 年我国战斗机以歼 7、歼 8 为代表的二代机(采用机械扫描雷达)存量占比仍达 42%,五代机(采用有源相控阵雷达)占比不足 1%。而美国空军二代机已经基本退役,目前已经形成以F15、F16 等四代机为主,F22、F35 等五代机为辅的格局,四代机和五代机的占比分别为 85%39/67 和 15%。“十四五”期间将是我国军机结构性升级换装的新时期,四代机基本完成对二、三代机的替代,成为空军战斗机绝对主力,同时,五代机也有望迎来加速列装。此外,精确制导有望成为我国雷达产业发展的一个重要新驱动。精确制导武器是采用高精度探测、控制及制导技术,能够有效

95、地从复杂战场环境中探测、识别及跟踪目标,最终摧毁目标的武器装备,是信息化条件下主要的火力打击方式。在制导武器/智能弹药领域中,相控阵雷达导引头的出现不仅是制衡隐身技术的主要技术途径,也是对传统雷达导引头的一次技术革命,重新定义了隐身时代的战场“游戏规则”。4.3.上游半导体技术突破,下游军贸拓展共同助力雷达产业持续扩张上游半导体技术突破,下游军贸拓展共同助力雷达产业持续扩张 4.3.1.上游技术突破,国产替代双驱动助力发展 雷达产业链上游主要涉及基础电子元器件、原材料等的生产以及仿真测试等环节。从产业端来看,新型雷达产业发展以及新一代产品替代与新一代半导体产业高度绑定,新一代雷达的发展趋势为集

96、成化和数字化,关于集成化,固态集成电路已经成为有源相控阵主流核心元件;同时作为雷达核心组成部分的 T/R 组件正呈现出向着更大功率和更高频段发展的明确趋势。新一代半导体材料将是未来相当长一段时期内决定有源相控阵雷达产业前景的基础先决条件。在材料方面,T/R 组件从砷化镓(GaAs)向氮化镓(GaN)迭代的路线高度确定;在工作频段方面,有望将雷达的工作期间频率提升至太赫兹。半半导体元器件产业发展迎合国产替代、国产自控的国家政策,有望形成进一步市场规模的导体元器件产业发展迎合国产替代、国产自控的国家政策,有望形成进一步市场规模的扩张,从而带动下游端雷达产业的规模扩张趋势。扩张,从而带动下游端雷达产

97、业的规模扩张趋势。据 YoleDevelopment 数据,2018 年全球移动终端射频前端市场规模为 150 亿美元,预计 2025 年有望达到 258 亿美元,7 年 CAGR 达到 8%。市场空间的扩大来自其单机价格的提升,从 2G 到 5G 移动设备价格逐步提升,市场空间也相应扩大。图图56:2018 年全球移动终端射频前端市场年全球移动终端射频前端市场组成组成 图图57:2025 年预计全球移动终端射频前端市场年预计全球移动终端射频前端市场组成组成 数据来源:YoleDevelopment,东吴证券研究所 数据来源:YoleDevelopment,东吴证券研究所 40/67 全球射频

98、前端芯片市场主要被 Murata、Skyworks、Broadcom、Qorvo、Qualcomm等国外领先企业长期占据。根据 YoleDevelopment 数据,2018 年,前五大射频器件提供商提供了射频前端市场份额的八成,其中 Murata26%,Skyworks21%,Broadcom14%,Qorvo13%,Qualcomm7%。图图58:2018 年年全球射频前端芯片市场份额全球射频前端芯片市场份额 数据来源:YoleDevelopment,东吴证券研究所 国际领先企业起步较早,在技术、专利、工艺等方面具有较强的领先型,并拥有完善齐全的产品线,高端产品研发实力雄厚;相比之下,国内

99、生产厂商目前主要在射频开国内生产厂商目前主要在射频开关和低噪声放大器实现技术突破,并逐步开展进口替代。关和低噪声放大器实现技术突破,并逐步开展进口替代。射频前端芯片行业因产品广泛应用于无线通信终端,行业战略地位将逐步提升,国内的射频前端芯片设计厂商亦迎来发展机会,在全球市场的占有率有望大幅提升。4.3.2.全球局势动荡,军贸扩张有望为军用雷达带来更为广阔的市场空间全球局势动荡,军贸扩张有望为军用雷达带来更为广阔的市场空间 俄乌冲突是影响全球军贸变化的一个关键节点,为其他国家带来强军警示。其中,北约各国做出军工长期战略调整,加强军队建设,并承诺大幅增加军事预算来应对俄罗斯的威胁等。这场战争加速了

100、多国新一轮的军费开支,部分国家军费以军贸形式流向其以军贸形式流向其他军事强国他军事强国。图图59:2013-2022 年我国军贸出口业务波动上升,稳中向好年我国军贸出口业务波动上升,稳中向好 数据来源:SIPRI,东吴证券研究所 41/67 在军贸销售市场中,根据 2021SIPRI 数据,全球前五大武器出口国依次为美、俄、法、中、德,合计占全球 76.88%。我国只占了 4.6%的市场份额,仍有很大的增长空间。近年来,我国军贸保持销量高速增长。根据 SIPRI 数据,2013-2022 年间,中国军贸出口累计 163.72 亿 TIV。受新冠疫情影响,2020 年,中国军贸出口仅 7.04

101、亿 TIV,为近10 年最低出口量。2021 年以来,随着疫情影响消退,我国军贸出口恢复良好,2022 年出口量达 20.17 亿 TIV,同比增速保持 38%的高增长率。图图60:2021 年年我国占全球军贸市场份额较低,有较大发展空间我国占全球军贸市场份额较低,有较大发展空间 数据来源:SIPRI,东吴证券研究所 结合我国军贸出口大国的地位,国内军用雷达有望在军贸市场拓展空间。结合我国军贸出口大国的地位,国内军用雷达有望在军贸市场拓展空间。2022 年年俄乌战争中俄罗斯军队表现疲软,尤其是信息化装备作战中,与北约乌克兰军队装备差俄乌战争中俄罗斯军队表现疲软,尤其是信息化装备作战中,与北约乌

102、克兰军队装备差异较大,恐致其军贸业务份额缩减,中国作为第四大全球军贸出口国,有望抢占更多信异较大,恐致其军贸业务份额缩减,中国作为第四大全球军贸出口国,有望抢占更多信息化装备市场份额。息化装备市场份额。2022 年,我国 J-10 战斗机出口巴基斯坦、FK-3 防空导弹系统出口塞尔维亚等军贸业务,广受业界关注。我国军贸产品中,防空武器装备、精确制导导弹、导弹等武器装备出口趋势明显增加,飞机、无人机技术接近国际先进水平,以实现批量出口,在国际市场崭露头角。近几次的信息化战争(以色列周边冲突、俄乌战争)凸显了无人信息化装备的价值,相信军备进口国会加大无人作战装备的费用支出。随着我国军用雷达技术向着

103、世界先进水平不断提升,雷达装备代际更替进程持续向前,国内厂商种类丰富、性能先进的军用雷达产品有望销售到更多的国家进行贸易往来。表表11:我国主要出口军贸产品我国主要出口军贸产品 军贸装备产品种类 具体型号 飞机 歼-10 无人机 翼龙、彩虹系列无人机 导弹 东风-21C导弹等 防空武器装备 红旗-9、前卫-2、FK-3 等 数据来源:SIPRI,Google,东吴证券研究所 军贸市场具有更大的市场空间,更高的军品利润,更短的产品研制周期,军贸将会军贸市场具有更大的市场空间,更高的军品利润,更短的产品研制周期,军贸将会大大发展军工企业的成长格局和规模。我们认为,随着军用雷达在全球军贸市场中份额大

104、大发展军工企业的成长格局和规模。我们认为,随着军用雷达在全球军贸市场中份额增加、空间拓展,将有很多的雷达民用企业迅速发展,研发核心迭代技术,从而进一步增加、空间拓展,将有很多的雷达民用企业迅速发展,研发核心迭代技术,从而进一步扩大军贸业务,形成正向循环。扩大军贸业务,形成正向循环。4.3.3.数字阵列雷达创造更多场景应用需求,集成化技术拓展业务领域数字阵列雷达创造更多场景应用需求,集成化技术拓展业务领域 数字阵列雷达作为新一代雷达技术发展代表,不论是在电子战中进行电子侦察、电子对抗或是搭载在无人机、战斗机、驱逐舰等火力装备上,都将作为更优解的战争之眼。高速高精度 ADC/DAC 是相控阵雷达的

105、核心器件,数字相控阵芯片需求量远高于传统体制。在数字相控阵雷达中,其核心的数字化需要大量的高性能 ADC/DAC 工作于单元级或模块级射频组件,对于数字阵列雷达的核心部件直接数字式频率生成器(DDS)、AD/DA 转换器需求量有所要求。在国防、航天等领域,数据转换器直接决定了雷达系统的精度和距离。十四五军队信息化装备迭代,预期数字阵列雷达将广泛装载,高精度DDS 和 ADC/DAC 芯片未来有望放量生产。图图61:超高速超高速 ADC/DAC 转换器将广泛应用转换器将广泛应用 图图62:美军“黑蜂”微型无人机有望成为巷战利器美军“黑蜂”微型无人机有望成为巷战利器 数据来源:臻镭科技招股书,东吴证券研究所 数据来源:臻镭科技招股书,东吴证券研究所 SIP 和三维异构技术进一步优化 T/R 组件集成度,大幅降低雷达体积和成本。三维异构集成技术为相控阵系统的应用需求提供了芯片化、低成本集成的技术路径,有望结合搭载辅助小型无人机以及蜂群作战,拓展雷达业务领域。近年来,三维异构集成相控阵微系统在微波毫米波核心器件、三维集成架构设计、低成本等方面不断取得技术突破,使该技术有望在未来几年内在 5G 移动通信、通信雷达等领域实现广泛工程化应用。

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