(報告出品方/作者:國聯(lián)證券,孫樹(shù)明)
1 有源相控陣雷達應用廣泛,T/R 組件為核心元器件
1.1 有源相控陣雷達:組成復雜,性能優(yōu)越
相控陣雷達,即電子掃描陣列雷達(AESA),是指一類(lèi)通過(guò)改變天線(xiàn)表面陣列所 發(fā)出波束的合成方式,來(lái)改變波束掃描方向的雷達。有源相控陣雷達每個(gè)輻射器都配 裝有一個(gè)發(fā)射/接收組件,每一個(gè)組件都能自己產(chǎn)生、接收電磁波;由于其相控陣面 包含有大量的有源部件,所以稱(chēng)為有源相控陣雷達。
相控陣雷達采用電的方式控制雷達波束的指向變化來(lái)進(jìn)行掃描,即電掃描。相控 陣雷達通過(guò)電子計算機控制移相器改變天線(xiàn)孔徑上的相位分布來(lái)實(shí)現波束在空間的 掃描,從而完成對空搜索。針對遠距離目標搜索,雖然看不到天線(xiàn)的轉動(dòng),但各個(gè)輻 射器通過(guò)電子計算機控制集中向一個(gè)方向發(fā)射、偏轉,觀(guān)察距離甚至可達上萬(wàn)公里; 針對近距離目標,輻射器又可以分工負責,產(chǎn)生多個(gè)波束,有的搜索,有的跟蹤,有 的導引。
有源相控陣雷達市場(chǎng)占比小,替代空間大。根據 Forecast International 分析, 2010~2019 年,全球有源相控陣雷達生產(chǎn)數量占雷達總數的 14.16%,銷(xiāo)售額占總雷達 行業(yè)總金額比例為 25.68%。整體來(lái)看,有源相控陣雷達的市場(chǎng)占比依然較小,替代 空間巨大。
1.2 相控陣天線(xiàn):有源相控陣雷達最重要組成部分
有源相控陣天線(xiàn)是有源相控陣雷達最重要的組成部分。有源相控陣雷達承擔了 傳統脈沖多普勒雷達的天線(xiàn)、發(fā)射機和接收前端的功能。除了傳統雷達天線(xiàn)具有的波 束形成和波束掃描功能外,有源相控陣天線(xiàn)的功能還包含發(fā)射信號功率放大和接收信 號低噪聲放大。有源相控陣雷達工作方式的靈活性首要取決于有源相控陣天線(xiàn)的性能, 有源相控陣雷達的成本很大程度上取決于有源相控陣天線(xiàn)的成本。 有源相控陣天線(xiàn)由輻射單元、T/R 組件、電源模塊、控制模塊、射頻網(wǎng)絡(luò )模塊、 供電網(wǎng)絡(luò )、液冷管網(wǎng)以及作為結構支撐的陣面骨架等組成。其結構既具有電子設備結 構的特征,又具有獨特個(gè)性,涉及學(xué)科包括機械、電子、材料、微電子、工業(yè)設計等, 是典型的機、電、熱等多學(xué)科交叉的技術(shù)成果。
有源相控陣天線(xiàn)陣面在總體設計時(shí)采用自頂向下的系統方法進(jìn)行設計,根據 功能需求,對陣面采用迭代優(yōu)化的方法進(jìn)行模塊劃分。大陣可以被合理的分為多個(gè)子陣面,每個(gè)子陣面包含多個(gè)有源子陣,從而使得有源相控陣天線(xiàn)陣面具有可重復,可 擴展的功能。
1.3 T/R 組件:指標繁多,對有源相控陣雷達發(fā)展影響巨大
指標繁多,原理復雜
有源相控陣雷達 T/R 組件(即收發(fā)組件)是有源相控陣雷達的核心部件,位于相 控陣雷達有源子陣射頻前端,主要包含收發(fā)兩個(gè)通道,完成發(fā)射信號到陣元的末級功 率放大和接收的前級放大,實(shí)現陣面的幅相修正和波束掃描等功能。
T/R 組件的功能包括產(chǎn)生和放大發(fā)射頻信號、放大接收信號、實(shí)現天線(xiàn)波束控制等;技術(shù)指標包括工作頻率(包括發(fā)射激勵及接收本振、接收中頻)、工作體制、工 作比、相移位數、相移精度、發(fā)射間隔度、輸出射頻功率、輸出功率帶內起伏、上升 沿、下降沿、接收增益、總效率等。T/R 組件各項技術(shù)指標具體值的設定,由任務(wù)書(shū) 的總體要求分解獲得。
T/R 組件隨系統性能要求各有不同,電路的具體設計也有很大差異,但一般由移 相器、射頻 T/R 開(kāi)關(guān)、功率放大器、限幅器、低噪聲放大器、環(huán)形器以及控制電路組 成,可實(shí)現收、發(fā)狀態(tài)之間的快速切換。
根據《S 波段有源相控陣雷達 TR 組件研究》介紹,發(fā)射支路方面,主要由收發(fā) 轉換開(kāi)關(guān)(激勵口)、數控多態(tài)移相器、數控多態(tài)衰減器、固態(tài)微波功率放大器和功 率環(huán)行器(或功率開(kāi)關(guān))等組成。在配置 T/R 組件發(fā)射通道時(shí),通訊控制電路會(huì )接收 雷達上位機的波控信號;發(fā)射激勵信號到來(lái)之前,先將收發(fā)轉換開(kāi)關(guān)轉換至發(fā)射支路。 之后發(fā)射射頻激勵信號需經(jīng)過(guò)收發(fā)轉換開(kāi)關(guān)、數控功率移相器、數控功率衰減器和固態(tài)微波功率放大器等器件進(jìn)行輸出幅度和插入相位控制,最后經(jīng)環(huán)行器(或開(kāi)關(guān))饋 至天線(xiàn)輻射單元。
接收支路,主要由功率環(huán)行器(或功率開(kāi)關(guān))、功率限幅器、低噪聲微波放大器 (LNA)、鏡像抑制混頻器、中頻信號濾波放大電路、收發(fā)轉換開(kāi)關(guān)等組成。當雷達上 位機發(fā)出波控指令后,控制電路首先將收發(fā)轉換開(kāi)關(guān)快速切至接收支路,天線(xiàn)回波的 微弱接收信號經(jīng)環(huán)行器(或開(kāi)關(guān))進(jìn)入接收支路,之后經(jīng)過(guò)限幅器、LNA、鏡像抑制 混頻器、中頻放大器、收發(fā)轉換開(kāi)關(guān),完成對接收信號的放大。 此外,T/R 組件還包括其他必要的電路。這些電路與 T/R 組件集成設計,縮短和 減少 T/R 組件的電源及控制走線(xiàn),同時(shí)提高信號的質(zhì)量和穩定性。其中,通訊電路采 用高速同步串口方式,按照約定協(xié)議,接收上位機的指令,并回送組件的狀態(tài)和故障 信息??刂齐娐钒凑战邮盏降闹噶?,配置相應的移相和衰減態(tài)。監視和保護電路是對 組件的工作狀態(tài)進(jìn)行監測,使其穩定、安全可靠的工作在設定狀態(tài),如果超出組件正 常工作條件,自保電路切斷供電,對組件進(jìn)行自我保護,并將故障上報給上位機。電 源調制電路是為了提高收發(fā)隔離度以及發(fā)射效率,對收、發(fā)支路的供電進(jìn)行快速脈沖 調制,使其在收發(fā)轉換脈沖高電平期間對發(fā)射支路進(jìn)行供電,而在低電平期間關(guān)斷; 接收支路反之。
發(fā)展歷程長(cháng),迭代進(jìn)化
T/R 組件由早期的分立 T/R 組合向多通道、高集成有源子陣發(fā)展。早期的 T/R 組 件設計是自下而上,即根據已有底層元器件的性能,規劃組件設計的水平,從而完成 模塊研制;陣面則根據組件的特點(diǎn)平衡系統性能。新型 T/R 組件的設計是從雷達實(shí)際需求出發(fā),自上而下的進(jìn)行指標分解設計。因此,新型 T/R 組件與傳統的 T/R 組件設 計有著(zhù)本質(zhì)的區別。
T/R 組件發(fā)展趨勢包括:1)向具有多收發(fā)通道綜合一體化有源子陣的方向發(fā)展; 2)有源子陣在整體構架上變薄,制造以及測試方面價(jià)格降低;3)在電性能方面,支持 從微波到毫米波的寬頻帶或多頻段,發(fā)射的功率密度提升;接收時(shí),在最小功耗的同 時(shí)噪聲系數非常低;4)系統框架方面,能夠將陣面規模從極小到極大的組合能力,且 在性能及成本方面無(wú)損失。
有源相控陣雷達核心部件,對其發(fā)展影響巨大
T/R 組件性能由雷達或天線(xiàn)總體任務(wù)書(shū)的具體要求確定。根據任務(wù)書(shū),確定 T/R 組件方案,分析和設計關(guān)鍵技術(shù),并通過(guò)實(shí)驗或仿真計算,評估關(guān)鍵技術(shù)和難度,最 終確定 T/R 組件的電氣性能、可靠性要求、體積與重量、成本等參數。 T/R 組件對有源相控陣雷達發(fā)展影響巨大。T/R 組件的各方面指標都對相控陣雷 達技術(shù)的發(fā)展具有影響,其性能指標直接決定了相控陣雷達技術(shù)水平,其重量、體積 直接影響到雷達的小型化發(fā)展,而可靠性和成本決定了相控陣雷達的應用前景。
T/R 組件是有源相控陣雷達的核心部件。根據《雷達系統導論(第三版)》介紹, 機載相控陣雷達中,T/R 組件(以及輻射單元)數目可能有 1000 至 2000 個(gè),艦載對 空防御 T/R 組件數目可能有 4000 至 8000 個(gè)。根據《有源相控陣雷達 T/R 組件研制》 介紹,S 或 C 波段地基相控陣戰術(shù)雷達通常由幾個(gè)陣面組成,每個(gè)也要 1 萬(wàn)量級的 T/R 組件,一部 L 波段的星載有源相控陣要用 2~10 萬(wàn)個(gè)組件,戰術(shù)飛機預警機上組件也 上萬(wàn)個(gè)。以美國為例,其戰場(chǎng)高空區域防御系統(THHAD)的 X 波段地基相控陣雷達 使用了 25344 個(gè) T/R 組件,以及其火炮定位系統(CDBRA)的 C 波段地基相控陣雷達, 使用了 2700 個(gè) T/R 組件,可以說(shuō)有源陣就是用 T/R 組件堆砌起來(lái)的。根據《機載有源相控陣火控雷達技術(shù)》介紹,T/R 組件陣列可占整個(gè)雷達造價(jià)的 60%左右。
1.4 有源相控陣雷達技術(shù)優(yōu)勢明顯
相較于傳統的機械掃描雷達以及無(wú)源相控陣雷達,有源相控陣雷達有許多優(yōu)點(diǎn)。 分辨率方面,有源相控陣雷達的分辨率較無(wú)源相控陣雷達提升較多,從而大大提高雷 達的抗干擾能力;可靠性方面,由于有大量的 T/R 組件,當 T/R 組件發(fā)生故障的數量 在 10%以?xún)?雷達作用距離不會(huì )明顯減小,有源相控陣可靠性相較于無(wú)源相控陣提高 了近一個(gè)數量級。有源相控陣雷達的主要缺點(diǎn)為采購價(jià)格高昂。
有源相控陣雷達發(fā)射功率提升空間大。脈沖多普勒雷達采用集中式大功率行波管 發(fā)射機,其最大輸出功率受限于行波管的輸出功率;而行波管發(fā)射機采用高壓、大功 率真空管技術(shù)限制,一般平均功率都小于 1000W。有源相控陣天線(xiàn)采用大量分布式小 功率固態(tài)功放,即 T/R 組件的高功率放大器(HPA);雖然采用 GaAs 作為功率放大器 件的 T/R 組件單個(gè)峰值輸出功率僅 10W,但假設機載有源相控陣雷達天線(xiàn) T/R 數量為 2000 個(gè),則其峰值發(fā)射功率可達 20KW 以上,平均發(fā)射功率也可達 6KW 以上(占空比 為 30%)。未來(lái)隨著(zhù) GaN 等技術(shù)的應用,單個(gè) T/R 組件發(fā)射功率可進(jìn)一步提升。 有源相控陣雷達射頻損耗更低。傳統脈沖多普勒雷達大功率發(fā)射機的信號,由于傳輸路徑長(cháng),經(jīng)過(guò)環(huán)節多,會(huì )造成損耗。有源相控陣雷達,在發(fā)射時(shí),采用了分布式 功率放大,去除了旋轉關(guān)節,傳輸損耗明顯降低;接收時(shí),低噪放經(jīng)過(guò)環(huán)形器就近連 接輻射器,故射頻損耗降低。
雷達作用距離大幅提高。雷達的作用距離直接取決于雷達功率口徑積、系統損耗、 檢測門(mén)限和信號積累時(shí)間等參數,而相控陣雷達在這些參數方面都有較為明顯的改善, 可以使得雷達作用距離大幅提高。
1.5 波段不同,雷達功能不同
各種目標探測系統中,波段始終是系統設計中一個(gè)很重要的指標參數。當目標 處于不同的觀(guān)測環(huán)境和不同的觀(guān)測狀態(tài)下時(shí),輻射特性會(huì )相應發(fā)生變化。對目標進(jìn)行 觀(guān)測時(shí)大氣環(huán)境因素對目標輻射特性的衰減程度也會(huì )因波段選擇的不同而發(fā)生變化。 波段選擇的恰當與否直接關(guān)系到系統能否探測到目標,以及能否區分出目標和非目標。
波段選擇不同,有源相控陣雷達功能不同。以防空領(lǐng)域為例,根據《雷達系統導 論(第三版)》介紹,對于遠程對空警戒雷達來(lái)說(shuō),較低的微波頻率比較高的頻率更 適宜,優(yōu)選頻率通常是 L 波段。相反,對于武器控制來(lái)說(shuō),較高的微波頻率更合適, 通常選擇 X 波段。
波段不同,大氣衰減程度不同。大氣衰減是指電磁波在大氣中傳播時(shí)發(fā)生的能量 衰減現象。L 波段以下的頻段,大氣衰減較低,適合于遠程探測雷達選用:L 波段以 上隨著(zhù)頻率的增加,大氣衰減逐漸增加,但在 X 波段以前,大氣衰減增加程度較為緩 慢;X 波段以后的更高頻段,大氣衰減急劇增加,只有在 Ka 和 W 波段出現波谷(或 稱(chēng)大氣衰減窗口)。
天線(xiàn)口徑受到的限制越大,選用的波段往往頻率越高。天線(xiàn)口徑受到較大限制, 較低的頻率無(wú)法獲得所需的較窄波束寬度和較高的天線(xiàn)增益,不能提供滿(mǎn)足要求的角 度測量精度,故往往選用更高頻率的波段。早期的地面雷達大量選用 L 波段以下的較 低頻率的波段;但機載雷達天線(xiàn)口徑受到較大限制,這種頻率在機載雷達上往往較少 使用,更多使用較高頻率的 X 波段;而直升機毫米波火控雷達及導彈導引頭雷達,也 經(jīng)常選用更高頻率的 Ka 波段及 W 波段。
波段選擇對于目標 RCS 值有較大影響。雷達接收的反射波是雷達照射目標后的后 向散射,相應的目標雷達散射截面稱(chēng)為后向 RCS,簡(jiǎn)稱(chēng) RCS;RCS 是表征目標對照射電磁波散射能力的一個(gè)物理量。不同對象(如飛機、導彈、坦克、裝甲車(chē)、軍艦等) 對不同波段的 RCS 值不同。
有源相控陣雷達在選擇工作頻段時(shí),往往需要綜合考慮孔徑尺寸、探測距離、測 角精度等性能要求,以及雨霧天氣大氣衰減等環(huán)境因素的影響,探測目標對不同頻率 RCS 值,以及 T/R 組件的功率、效率以及成本。 波段對有源相控陣雷達成本影響較大,一般的,雷達工作波段頻率越高,成本 也越高。通常,對具有一個(gè)接收機和一個(gè)高功率發(fā)射機的無(wú)源相控陣雷達,不同頻率 的相控陣天線(xiàn)成本差別較小,但發(fā)射機功率及成本差別卻非常大。對采用 T/R 組件的 有源相控陣雷達而言,每個(gè) T/R 組件包括自己的固態(tài)發(fā)射機、接收機、移相器、雙工 器,頻率對于其成本影響更大。T/R 組件成本隨頻率增高而加大,而功率和效率往往 越差。
1.6 技術(shù)迭代進(jìn)步,T/R 組件價(jià)格下降
T/R 組件占成本比重高
對于成本組成而言,不同規模、不同頻率、不同功率的有源相控陣天線(xiàn)的成本組 成不同,但統計數據可以看出其成本組成的基本情況。在實(shí)際工程中,有源相控陣天 線(xiàn)的成本中,T/R 組件的成本占比較高。
新材料應用,降低 T/R 組件成本
第三代半導體材料 GaN(氮化鎵)開(kāi)始廣泛應用,產(chǎn)品成本降低。砷化鎵(GaAs) 單片微波集成電路制成的 T/R 組件已普遍應用于陣列天線(xiàn)中,技術(shù)相當成熟。隨著(zhù)寬 禁帶半導體技術(shù)的進(jìn)展,氮化鎵(GaN)單片微波集成電路制成的 T/R 組件已開(kāi)始用于 相控陣雷達中。一般東,同體積下,GaN 集成電路的峰值功率相當于 GaAs 的 5~10 倍,平均故障間隔時(shí)間較長(cháng),同時(shí)成本降低 34%以上,效率高。能夠產(chǎn)生更強的輻射 功率,從而提高探測距離,減小體積重量,增強裝備的機動(dòng)性和戰場(chǎng)生存能力;縮短 維修間隔時(shí)間,從而提高雷達的可用時(shí)間。
改善產(chǎn)品結構形式,減少連接器等產(chǎn)品成本
采用瓦片型 T/R 組件,減少相關(guān)產(chǎn)品成本。21 世紀初,T/R 組件從磚塊 發(fā)展到瓦片型,瓦式技術(shù)可以大幅減少印制電路板和連接器的數量,并能通過(guò)大 規模微波制造技術(shù)和封裝工藝使有源相控陣天線(xiàn)成本降低,體積、重量、成本都下降 為磚塊的 1/5。
減少芯片數量、提高多通道集成度,降低芯片成本。在瓦式構架設計的基礎上, 有源相控陣天線(xiàn)可以通過(guò)減少芯片的使用數量、提高芯片的多功能和多通道集成度來(lái) 降低成本。通過(guò)在一塊芯片里集成功率放大器、低噪聲放大器、射頻開(kāi)關(guān)、移相器、 數字控制電路等,達到減少芯片數目、互連工序與連線(xiàn)、芯片電路面積等目的。一個(gè) 單片微波集成電路 T/R 組件往往包含多個(gè) MMIC 芯片,通過(guò) MCM 技術(shù)與分立器件集成 到基板上,最終封裝形成 T/R 組件。多功能芯片將多個(gè)單功能 MMIC 實(shí)現的功能集成 到一個(gè)芯片中,有助于 T/R 組件減小體積,降低成本。
根據《雷達技術(shù)發(fā)展綜述及多功能相控陣雷達未來(lái)趨勢》介紹,2007 年,T/R 組件發(fā)展到 4 側無(wú)引腳扁平封裝,體積下降為瓦片型的 1/5、重量下降為原瓦 片型的 1/20、成本下降為瓦片型的 1/5;2008 年,從二維面板發(fā)展到三維面 板/集成電路,體積下降為扁平封裝的 1/3、重量下降為扁平封裝的 1/2、成本下降為 扁平封裝的 1/2。 數字陣列相控陣天線(xiàn)技術(shù)的應用,有望降低相控陣雷達成本。通過(guò)將數字技術(shù) 與相控陣天線(xiàn)技術(shù)結合,在發(fā)射與接收模式下以數字波束形成(DBF)技術(shù)取代之前的移相器、衰減器、波束形成網(wǎng)絡(luò )等,產(chǎn)生數字陣列相控陣天線(xiàn)。對于數千陣元的大規 模有源相控陣天線(xiàn),如果波束掃描完全依賴(lài)于后端的數字處理機和軟件來(lái)實(shí)現,可以 降低上百萬(wàn)的成本。
MEMS 工業(yè)化技術(shù),也可降低成本,提高產(chǎn)品性能
基于 MEMS 集成的工業(yè)化技術(shù)也可降低制造成本。MEMS T/R 組件在低功耗方面表 現突出,能減輕相控陣掃描陣列的散熱問(wèn)題,延長(cháng)其壽命。相比于傳統 T/R 組件,MEMS T/R 組件的插入損耗低,故僅需要一般相控陣中 25%~50%的 T/R 組件數量即可滿(mǎn)足天 線(xiàn)系統功能需要。 移相器方面,利用 MEMS 技術(shù)研制的輕型、微型 T/R 組件移相器開(kāi)關(guān),具有尺寸 小、隔離度好、插入損耗低、工作頻帶寬、加工成本低以及易于與 IC 集成等優(yōu)勢, 很好地彌補了傳統移相器的不足;射頻開(kāi)關(guān)方面,RF-MEMS 開(kāi)關(guān)具有低插損、高隔離 度、微波頻段上的低回波損耗等優(yōu)越性。
采用商用貨架產(chǎn)品(COTS),亦有望大幅降低成本
利用規?;a(chǎn)商用器件可顯著(zhù)降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期,滿(mǎn)足技術(shù)更新和成本要求。 2010 年,林肯實(shí)驗室公布了一種 S 波段低成本陣列,該陣列在 5 層印制電路板上集 成了 5 個(gè) T/R 組件,可同時(shí)產(chǎn)生 24 個(gè)波束,每平方米面積上集成 400 個(gè)單元、價(jià)格 5 萬(wàn)美元??铝炙构?2015 年公布的 X 波段機載陣列包含 512 個(gè)單元,每單元功率 2W,能夠將成本降低至原來(lái)的 1/50。
2 下游應用范圍廣,市場(chǎng)空間大
2.1 星載:起源早,口徑限制小,工作頻率逐漸變高
最早將有源相控陣天線(xiàn)應用于星載的是于 1978 年 6 月美國發(fā)射的海洋衛星 SEASAT-1,自此,各國開(kāi)始了對星載有源相控陣天線(xiàn)的研究。上個(gè)世紀 90 年代后期, 星載有源相控陣發(fā)展迅猛,美、俄、德、英、法等 12 個(gè)國家組成的歐空局相繼發(fā)射 了自己的有源相控陣衛星。
1994 年美國伴隨航天飛機升空的 SIR-C/X-SAR 雷達同時(shí)擁有 C 波段和 L 波段微 帶天線(xiàn),以及 X 波段縫隙波導天線(xiàn);其中 C 波段擁有 504 個(gè) T/R 組件、L 波段有 252 個(gè) T/R 組件。2002 年歐空局發(fā)射的地球環(huán)境檢測衛星阿里亞納 5 號上搭載的有源相 控陣天線(xiàn),共 2840 個(gè)天線(xiàn)單元及 320 個(gè) T/R 組件組成。2007 年加拿大發(fā)射的 RADARSAT-2 衛星,天線(xiàn)工作于 C 波段,共有 10240 個(gè)天線(xiàn)單元,512 個(gè) T/R 組件。
要實(shí)現遠距離和大范圍的區域掃描和覆蓋,星載可展開(kāi)有源相控陣天線(xiàn)需要具備 很大的功率口徑積;因此在星載平臺功率受限的情況下,天線(xiàn)要求具有大的物理口徑。 根據軌道部署和性能指標的不同,天線(xiàn)口徑可達幾十至幾百平方米。例如,美國海洋 衛星 SEASAT-1 上 SAR 天線(xiàn)口徑為 10.74m×2.16m、加拿大工作在 C 波段的 RADARSAT-2 衛星天線(xiàn)口徑為 15m×1.37m;日本工作于 L 波段的 ALOS-2 衛星天線(xiàn)口徑為 9.9m×2.9m;美國 Northrop Grumman 公司開(kāi)發(fā)工作在 L 波段相控陣透鏡天線(xiàn)口徑為 60m× 25m。 星載相控陣天線(xiàn)包括非展開(kāi)陣面和可展開(kāi)陣面兩種,設計時(shí)主要需考慮衛星平臺 形式以及最大包絡(luò )尺寸要求。星載天線(xiàn)通常會(huì )受到長(cháng)期太陽(yáng)照射和太空低溫熱沉作用, 溫度波動(dòng)變化范圍大,熱脹冷縮效應明顯。此外,星載有源相控陣天線(xiàn)在進(jìn)出地球陰 影區時(shí),天線(xiàn)陣面上會(huì )有很大的溫度梯度,導致結構變形。這些因素都會(huì )影響天線(xiàn)輻 射性能。
星載雷達工作頻段提升。早期星載相控陣雷達頻率較低,1991 年歐洲空間局發(fā) 射了歐洲的地球資源衛星 ERS-1 工作于 C 波段;1994 年 4 月升空的 SIR-C/X-SAR 工 作波段為 C 波段、L 波段、X 波段;1997 年至 1998 年,美國銥星公司發(fā)射的 66 顆用 于手機全球通訊的人造衛星工作波段為 L 波段;2007 年 6 月升空的 4 顆意大利的宇 宙-地中海衛星(COSMO-SKYMED)工作在 X 波段最高分辨率為 0.7m,整個(gè)系統的投資額 約為 10 億歐元。而近年來(lái)發(fā)射的衛星工作頻段普遍較高,美國于 2010 年 8 月發(fā)射了 先進(jìn)極高頻(AEHF-1)衛星工作在 Ka 波段,國外的低軌通信衛星,方案工作頻率普遍 集中在在 Ka、Ku 和 V 頻段。
星載相控陣雷達中,T/R 組件作為核心部分,一般要求體積小,重量輕的片式結 構,而且需要高的效率,以減少發(fā)熱量,因為薄膜天線(xiàn)散熱困難。T/R 組件從最初的 分立元器件組合不斷發(fā)展,經(jīng)過(guò)混合微波集成電路到單片微波集成電路,現在已可以 將多個(gè)器件集成在一個(gè)單片上,使得 T/R 組件體積小、重量輕、易于安裝。
我國對星載有源相控陣天線(xiàn)的研究起步較晚,但進(jìn)展較快,北斗系列衛星上已有 S 頻段相控陣天線(xiàn)服役。近年來(lái),我國已進(jìn)行了星載 Ka 頻段有源相控陣天線(xiàn)子 陣以及部分樣機的研制,并進(jìn)行了電性能測試及熱試驗??紤]到未來(lái)軍用星載市場(chǎng)規 模不斷擴張;我們估計未來(lái)五年我國星載有源相控陣雷達市場(chǎng)約 120 億左右,T/R 組 件市場(chǎng)約 60 億左右。
2.2 機載:逐漸推廣使用,發(fā)展迅速
美國自 1964 年開(kāi)始研究機載有源相控陣雷達,并在 20 世紀 90 年代初,在美國 第四代戰斗機 F-22 上將 AN/APG-77 有源相控陣雷達成功進(jìn)行了應用,使得有源相控 陣技術(shù)引入了機載火控雷達領(lǐng)域。AN/APG-77 天線(xiàn)陣面上有 1956 個(gè) T/R 組件,每個(gè) 質(zhì)量約 15g,輸出功率 4W,能夠快速改變雷達波束方向,達到幾十納秒級別,120° 方位和俯仰的掃描,搜索距離 160km。2005 年,裝備于 F-35 戰斗機上的 AN/APG-81 進(jìn)行了試飛,天線(xiàn)陣面僅包含 1200 個(gè) T/R 組件,質(zhì)量大幅降低;其功能包括高分辨 率地圖繪制、地面多目標跟蹤等。
技術(shù)優(yōu)勢明顯,替換邏輯強。經(jīng)過(guò)數十年發(fā)展,雖然脈沖多普勒雷達等傳統雷達 的性能得到了極大提升,但由于受到天線(xiàn)機械掃描速度和集中式大功率發(fā)射機的發(fā)射 功率和可靠性等因素的限制,傳統機載火控雷達的性能提升遭遇了眾多瓶頸。而有源 相控陣機載雷達在作用距離、波束賦形及功能滿(mǎn)足、高精度多目標跟蹤、電子戰及通 信能力、抗干擾和低截獲能力、隱身需求等方面,都有著(zhù)極其明顯的性能優(yōu)勢;相控 陣由成百上千個(gè) T/R 組件組成,少數單元失效對系統影響不大,可靠性大幅提升。
機載有源相控陣雷達相關(guān)型號產(chǎn)品可被多種機型所采用。根據《機載有源相控 陣火控雷達技術(shù)》介紹,2008 年,雷神公司向波音公司交付了第 100 個(gè) APG-79 有源 相控陣雷達,用于裝備 F/A-18 戰斗機和 EA-18G 戰斗機。雷神將向美海軍交付 473 部APG-79有源相控陣雷達,確定裝配的型號包括:F-15C、F-15E、F/A-18E/F和EA-18G; 國際用戶(hù)包括新加坡及澳大利亞,潛在客戶(hù)包括印度。
機載相控陣雷達由于天線(xiàn)口徑限制,很少選用 L 波段以下的頻率。L 波段以上, X 波段以前,大氣衰減隨頻率增加緩慢;X 波段以后,大氣衰減隨頻率急劇增加。因 此,X 波段非常適合機載相控陣雷達,F/A-22、JSF 等戰機的有源陣列及 B-1B 轟炸機 的相控陣雷達均工作于 X 波段。 最早廣泛應用于 F-22、F-35 等飛機的第一批機載有源相控陣雷達,其 T/R 組件 為磚塊式。為降低天線(xiàn)厚度、減輕有源相控陣天線(xiàn)重量以適應發(fā)展共形相控陣天 線(xiàn)的需要,后續又發(fā)展出超薄瓦片式多通道 T/R 組件,最先進(jìn)的 T/R 組件厚度僅 11mm,遠小于常規的磚塊式T/R 組件的 60~100mm。瓦片式T/R 組件采用了多 層結構的電路立體布局形式,將磚塊式T/R 組件的平面電路分解成為多個(gè)樓層電路,每個(gè)樓層電路實(shí)現不同功能,然后利用射頻垂直互聯(lián)技術(shù)將多個(gè)樓層電路 連接為一個(gè)整體。
根據《World air force 2021》分析,2020 年底,我國軍機 3260 架,其中戰斗 機 1571 架、運輸機 264 架、戰斗直升機 902 架、教練機 405 架、其余軍機 118 架。 考慮到先進(jìn)戰機的列裝,以及已有型號的升級改造需求迫切,有助于機載相控陣雷達 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展;我們估計未來(lái)五年我國機載相控陣雷達市場(chǎng)約 130 億左右,T/R 組件市 場(chǎng)約 65 億左右。
2.3 彈載:天線(xiàn)口徑小,工作頻率較高,高成本制約發(fā)展
彈載有源相控陣天線(xiàn)陣面安裝于導彈前端腔體內,通常為圓柱狀。彈載有源相控 陣天線(xiàn)的陣面在體積、重量、可靠性、散熱、維護、儲存以及環(huán)境適應性等各方面要 求苛刻。
相控陣雷達導引頭具有合成功率大、掃描空域廣、掃描頻率高、作用距離遠、波 束寬度可調、抗干擾能力強、多目標選擇跟蹤等優(yōu)點(diǎn);但發(fā)射功率、輸出能力、功率 損耗和低噪聲系數 T/R 組件的小體積集成等問(wèn)題依然制約相控陣雷達導引頭工程化。
隱身戰斗機出現,促進(jìn)彈載相控陣雷達由機械掃描向相控陣雷達轉變。根據《相 控陣制導技術(shù)發(fā)展現狀及展望》報告,以第三代戰斗機為典型攻擊目標,末制導的作 用距離一般為 15~20km,而 F-22A 為代表的第四代隱身戰斗機的出現,導致現役防空 導彈末制導作用距離下降到 3~4km,難以有效完成攻擊。以空空導彈為例,早期的美 國 AIM-120 空空導彈和俄羅斯 P-77 空空導彈等現役裝備均采用了機械掃描主動(dòng)雷達 制導系統。相控陣制導技術(shù)利用空間功率合成可實(shí)現大功率孔徑積,在較小體積約束 下實(shí)現高平均功率,規避了傳統雷達制導系統集中式大功率發(fā)射機的功率合成與大功 率傳輸等技術(shù)瓶頸,可使平均發(fā)射功率提高一個(gè)數量級以上,為遠距離探測隱身目標提供了基礎??紤]到導彈體積及載荷能力的限制,占用空間更小的相控陣雷達導引頭 成為了新一代對空攔截導彈導引頭的發(fā)展趨勢。
彈載相控陣雷達天線(xiàn)口徑小,工作頻率較高。21 世紀初,通過(guò) LCCMD 項目,雷 神公司提出了 ka 波段相控陣雷達導引頭方案,并于 2004 年完成了口徑 152mm 的導引 頭樣機。2003 年,英國奎耐特公司成功地進(jìn)行了世界上首次相控陣雷達導引頭天線(xiàn) 的閉環(huán)試驗,其研制的X波段相控陣導引頭原理樣機在口徑 80mm 下布置了 19 個(gè)天線(xiàn) 單元。彈徑 178mm 的 Meteor 是歐洲導彈集團 MBDA 研制的一種新型超視距主動(dòng)雷達空 空導彈,末制導段采用 Ku 波段的主動(dòng)雷達導引頭。 彈載多模導引頭成發(fā)展趨勢。相控陣雷達多模復合導引技術(shù)可彌補雷達單一制導 技術(shù)的缺陷,發(fā)揮多種傳感器的優(yōu)點(diǎn),多模式制導比單一模式制導更能適應現代戰場(chǎng) 復雜環(huán)境的作戰需求。2010 年,美國在下一代空空導彈(NGM)技術(shù)基線(xiàn)中明確表明 將采用基于相控陣的多模導引頭,開(kāi)展了雙波段相控陣主動(dòng)雷達導引頭和紅外成像/ 共形相控陣雷達雙模導引頭等多種方案設計和樣機研制,并分別于 2012 年底和 2013 年進(jìn)行了空中掛飛試驗和空中發(fā)射試驗。聯(lián)合雙任務(wù)制空導彈(JDRADM)主動(dòng)相控陣 雷達導引頭采用 C 波段和 Ka 波段雙波段體制,遠距時(shí)使用 C 波段制導,近距時(shí)使用 Ka 波段制導。其中 C 波段導引頭可極大的提高導彈的遠距離截獲和跟蹤性能,Ka 波 段掃描精度高,可提供高分辨率圖像完成導彈末端的精確打擊。
高成本是制約彈載相控陣導引頭工程應用的最大瓶頸。在相控陣天線(xiàn)生產(chǎn)成本 中,T/R 芯片成本所占比重最大;在實(shí)際工程應用重,不僅要考慮發(fā)射功率、噪聲系 數、幅相控制方式、氣密封裝和體積尺寸等性能指標要求,還要考慮加工集成等工藝 和測試等低成本制造實(shí)現技術(shù)。
導彈是現代戰爭最重要武器之一,也是國防現代化的標志。在建設現代化國防及 加強軍隊武器裝備的過(guò)程中,發(fā)展導彈武器技術(shù)是一國的必經(jīng)之路??紤]到全球范圍 內隱身戰機數量增多導致的防御裝備升級需求,以及 T/R 組件降價(jià)導致的產(chǎn)品經(jīng)濟性 強,彈載相控陣雷達產(chǎn)品有望持續推廣;我們估計未來(lái)五年我國彈載相控陣雷達市場(chǎng) 約 150 億左右,T/R 組件市場(chǎng)約 75 億左右。
2.4 車(chē)載:體積大、搜索能力強,工作頻段逐漸變高
天線(xiàn)車(chē)能夠實(shí)現快速部署與轉移,陣地適應性強。地面機動(dòng)雷達天線(xiàn)陣面一般安 裝在專(zhuān)用車(chē)輛上,天線(xiàn)陣面與車(chē)輛為一體化設計,即為天線(xiàn)車(chē);天線(xiàn)陣面也稱(chēng)為車(chē)載 相控陣天線(xiàn),通過(guò)旋轉、折疊、倒豎、快速拼接等動(dòng)作實(shí)現快速架設與撤收。為實(shí)現 遠程預警、精確跟蹤與遠程截獲,車(chē)載有源相控陣天線(xiàn)通常具備的共同特點(diǎn)為陣元數 多、陣面口徑大等。雷達的機動(dòng)性能取決于天線(xiàn)陣面的快速架設與撤收能力。
車(chē)載相控陣雷達體積大、搜索能力強。以美國 THAAD 相控陣雷達為例,THAAD 相 控陣雷達是一部 X 波段相控陣雷達,作用距離為 1000km,天線(xiàn)孔徑面積為 9.2m2,天 線(xiàn)單元數為 25344 個(gè)(T/R 組件),為車(chē)載機動(dòng)式雷達,由美國雷神公司研制,具備 搜索、威脅探測與分類(lèi)、在極遠范圍內精確跟蹤的能力。THAAD 武器系統的各部分協(xié) 同工作,可探測、識別及摧毀中短程彈道導彈。
陸基有源相控陣天線(xiàn)在全壽命周期服役過(guò)程中,面臨的環(huán)境載荷包括風(fēng)、太陽(yáng)照 射、冰雪等。溫度場(chǎng)改變主要是由太陽(yáng)照射和天線(xiàn)陣面上大量電子器件熱功耗產(chǎn)生, 工作要求溫度一般為低溫不低于-40℃和高溫不高于 50℃。 以單車(chē)單天線(xiàn)超薄陣面為例,若采用等距陣面結構,陣面單元和 T/R 組件一一對 應,它們可以采用雙陰接頭等形式穿過(guò)冷板或箱體壁連接,不使用電纜,整個(gè)陣面外 形為平板式箱體結構,天線(xiàn)單元和 T/R 組件采用一對一盲插形式;若采用整體集中正 面結構,則 T/R 組件等內部設備少,集中放置在陣面中部區域位置。
車(chē)載相控陣雷達外形尺寸普遍較大,工作波段較低,近年來(lái)有提升趨勢。早期 雷達多工作于 L 波段:俄羅斯 Gamma-DE 相控陣雷達天線(xiàn)單個(gè)雷達罩面外形尺寸為 8m ×5.2m,工作于 L 波段;美國的 AN/FPS-117(V)固態(tài)三坐標雷達用于遠程飛行器探 測和提供位置數據、輔助系統、戰斗指揮等,工作于 L 波段;以色列 EL/M-2080 反彈 道導彈系統,采用的固態(tài)有源相控陣雷達,能同時(shí)進(jìn)行目標探測、搜索、報警和導彈 制導,工作于 L 波段。近年來(lái),雷達波段頻率有提升趨勢,如美國雷神公司的 THAAD 相控陣雷達,天線(xiàn)尺寸孔徑面積 9.2m2,工作于 X 波段。 我國的相控陣雷達研究計劃始于上世紀 60 年代,目前已經(jīng)形成了門(mén)類(lèi)齊全的各 類(lèi)相控陣雷達。目前我國在陸軍、空軍部隊都裝備了先進(jìn)的相控陣雷達系統??紤]到 全球范圍內隱身戰機數量增多導致的防御裝備升級需求,以及近年來(lái)裝備工作波段頻 率有提升趨勢,均有助于相控陣雷達市場(chǎng)的發(fā)展;我們估計未來(lái)五年我國車(chē)載相控陣 雷達市場(chǎng)約 430 億左右,T/R 組件市場(chǎng)約 215 億左右。
2.5 艦載:體積龐大,T/R 組件用量多,使用波段多
艦載雷達不僅是現代艦船防御作戰系統的重要組成部分,而且還是艦船的關(guān)鍵 探測裝備。艦載相控陣雷達可以同時(shí)實(shí)現搜索、識別、跟蹤、制導和探測等功能,能 同時(shí)監視和跟蹤多個(gè)目標。艦載雷達性能的優(yōu)劣對整個(gè)作戰起到至關(guān)重要的作用,甚 至會(huì )影響到全部海域、空域作戰體系的完備性,對一個(gè)國家的海事裝備具有全面的制 約作用。
S 波段以下的低頻段天線(xiàn)陣面,其陣列單元間距較大,多采用區域集中陣列結構。 子陣按照 T/R 組件與陣列單元的鏈接方式,可分為陣列單元與 T/R 組件一體插拔的一 體式,以及通過(guò)盲插連接器鏈接、陣列單元固定在反射板上的分體式。X 波段以上的 高頻段天線(xiàn)陣面,陣列單元間距小,多采用一維擴展陣列結構,T/R 組件與陣列單元 連接必須是分體式。
艦載相控陣雷達體積大,T/R 組件較多。美國的 AN/SPY-3 雷達天線(xiàn)長(cháng) 2.7m、寬2.1m,3 部天線(xiàn)總重 2.9 噸,安裝于艦橋外表面較上部分;3 個(gè)有源陣列每個(gè)包含約 5000 個(gè) T/R 陣元。英國的桑普森(Sampson)雷達采用雙面旋轉陣列天線(xiàn),內置于 碳纖維復合球形抗風(fēng)雨雷達罩內,每個(gè)陣面包括 2500 個(gè)發(fā)射/接收單元;MESAR(多功 能電掃自適應雷達)工作在 E/F(2.7~3.3GHz)波段,共有 4 個(gè)固定陣面,每個(gè)陣面包 含 2000 個(gè)陣元,可在仰角和方位上覆蓋 90°。日本的 OPS-24 相控陣雷達是工作在 D 波段,裝備于村雨和朝霧級驅逐艦上,八角形固態(tài)有源單面陣相控陣天線(xiàn), 提供半球覆蓋,整個(gè)天線(xiàn)單面陣由 3000 個(gè)有源 T/R 組件構成,總重量為 3690kg,每 個(gè) T/R 組件的尺寸為 126mm×253mm×40mm,重 1.23kg。
將低波段和高波段等不同波段的多部雷達或陣面進(jìn)行綜合調度管理,是艦載雷 達的發(fā)展趨勢。20 世紀 90 年代初,根據新的作戰要求,美國海軍提出雙波段雷達 系統,即指整套系統由兩部不同波段工作的雷達組成。其中 AN/SPY-3 多功能雷達在 X 波段工作,AN/SPY-4 在 S 波段工作,3 部天線(xiàn)組成一套完整的雷達。美海軍防空 反導雷達采用雙波段模式,X 波段雷達提供水平搜索、精確跟蹤、導彈控制和末段 照射等功能,而 S 波段雷達進(jìn)行立體搜索、跟蹤、彈道導彈識別和導彈控制。雷神公 司于 2011 年 10 月完成的 CJR,體積龐大的 X 波段和 S 波段有源相控陣天線(xiàn)各自有約 4 層樓高、500000 磅重。
我國海軍發(fā)展迅速,052D、055 導彈驅逐艦首艦均已入列;2022 年 6 月,我國第 三艘航空母艦下水,表明我國軍艦加速列裝??紤]到我國大型驅逐艦列裝速度較快、 航母發(fā)展計劃將按照國家安全需要和裝備技術(shù)發(fā)展情況綜合考慮、護衛艦的升級 改造,艦載相控陣雷達產(chǎn)業(yè)有望持續發(fā)力;我們估計未來(lái)五年我國艦載相控陣雷達市 場(chǎng)約 140 億左右,T/R 組件市場(chǎng)約 70 億左右。
3 行業(yè)景氣度高,公司積極上市
3.1 相關(guān)公司多,多為近年來(lái)上市
統計與有源相控陣雷達 T/R 組件相關(guān)的 10 家上市公司,8 家為民營(yíng)企業(yè),1 家為 國資企業(yè),1 家無(wú)實(shí)際控制人,民營(yíng)企業(yè)占大多數。相關(guān)板塊中,營(yíng)收最高的國博電 子實(shí)際控制人為國資委,國資控股企業(yè)對行業(yè)依然具有較大影響力。
從有源相控陣雷達 T/R 組件相關(guān)公司上市或收購相關(guān)子公司時(shí)間來(lái)看,5 家相關(guān) 上市公司在 2017 年至 2020 年間完成了對相關(guān)業(yè)務(wù)子公司的收購;2021 年至今,又 有 5 家相關(guān)公司上市,行業(yè)景氣度相對較高。
3.2 行業(yè)毛利高、營(yíng)收穩步高增
統計 10 家有源相控陣雷達 T/R 組件相關(guān)上市公司相關(guān)板塊數據(剔除部分缺失 數據),2021 年營(yíng)收合計為 53.15 億元,較上年同期增長(cháng) 35.69%,營(yíng)收過(guò)去 3 年 CAGR 為 29.30%;毛利合計為 21.27 億元,較上年同期增長(cháng) 33.02%,毛利過(guò)去 3 年 CAGR 為 26.94%。2021 年整體法計算綜合毛利率為 40.02%。
4 重點(diǎn)公司分析
4.1 國博電子
技術(shù)行業(yè)領(lǐng)先,成果豐碩
國博電子整合了中國電科五十五所微系統事業(yè)部有源相控陣 T/R 組件業(yè)務(wù),在有 源相控陣 T/R 組件領(lǐng)域處于行業(yè)領(lǐng)先位置,取得較多成果。十二五期間,實(shí)現三 代半導體在有源相控陣 T/R 組件中的工程應用;研制的毫米波多通道有源相控陣 T/R 組件,首次批量應用于國家某重點(diǎn)工程。十三五期間,開(kāi)發(fā)了三維集成高密度瓦 片式 T/R 組件,突破了小型化有源相控陣系統所需輕薄型 T/R 組件的瓶頸問(wèn)題?,F已 構建了覆蓋 X 波段、Ku 波段、Ka 波段的設計平臺、微波高密度互連工藝平臺以及全 自動(dòng)通用測試平臺。
跟研時(shí)間長(cháng),定型產(chǎn)品多
隨著(zhù)有源相控陣雷達體制的廣泛應用,公司為各大軍工集團研制開(kāi)發(fā)了數百款有 源相控陣 T/R 組件,數十款進(jìn)入穩定技術(shù)狀態(tài)或定型狀態(tài)。軍工產(chǎn)品對狀態(tài)管理及可 靠性的要求高,有源相控陣 T/R 組件需要經(jīng)過(guò)長(cháng)期的研發(fā),歷經(jīng)初樣階段、試樣階段、 定型鑒定后才能達到批產(chǎn)階段,定型后將持續保持技術(shù)狀態(tài)穩定進(jìn)行生產(chǎn),產(chǎn)品延續 性較好。
覆蓋頻段多,應用范圍廣
國博電子的有源相控陣 T/R 組件定位于高頻高密度方向,產(chǎn)品主要特點(diǎn)為高頻、 多通道、高密度集成,主流產(chǎn)品覆蓋 X、Ku、Ka 等頻段,主要應用領(lǐng)域為彈載、機載 等;長(cháng)期為陸、海、空、天等各型裝備配套大量關(guān)鍵產(chǎn)品,確保了以有源相控陣 T/R 組件為代表的關(guān)鍵軍用元器件的國產(chǎn)化自主保障。
4.2 雷科防務(wù)
技術(shù)基礎牢固,產(chǎn)業(yè)鏈完整
通過(guò)多年的技術(shù)研發(fā)和實(shí)踐積累,公司雷達系統業(yè)務(wù)群已經(jīng)具備覆蓋完整產(chǎn)業(yè)鏈 的能力,業(yè)務(wù)包含系統設計、射頻、天線(xiàn)、數字、模擬仿真等。雷達系統業(yè)務(wù)群在相 控陣雷達處理算法與系統設計、相控陣雷達系統研制中奠定了堅實(shí)的研究基礎,在 SAR 成像處理算法和實(shí)時(shí)信號處理系統設計、SAR 成像雷達系統研制等方面也擁有深 厚的技術(shù)沉淀。
軍用市場(chǎng)已開(kāi)拓,民用市場(chǎng)積極拓展
專(zhuān)用雷達市場(chǎng)方面,某特種毫米波雷達已開(kāi)始批量生產(chǎn)交付并獲得了多個(gè)新型特 種雷達研制開(kāi)發(fā)任務(wù)。民用市場(chǎng)方面,公司積極加強行業(yè)產(chǎn)品的研制及推廣,探鳥(niǎo)雷 達在北京大興機場(chǎng)等多個(gè)民用機場(chǎng)展開(kāi)測試。在核心配件領(lǐng)域,微波天線(xiàn)、有源及無(wú) 源器件、信號處理、伺服控制、系統仿真測試等產(chǎn)品在多個(gè)行業(yè)市場(chǎng)領(lǐng)域中都保持良 好增長(cháng)。在特種雷達、氣象雷達、安檢雷達、5G 等應用領(lǐng)域積極開(kāi)拓,積累了大量 成功案例。
4.3 鋮昌科技
T/R 組件種類(lèi)多,產(chǎn)品集成度高
公司注重技術(shù)創(chuàng )新,持續提高產(chǎn)品性能,提升產(chǎn)品集成度,推出了多功能、多通 道高集成芯片,有效減少相控陣系統體積重量,降低系統開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)難度。公司典型 芯片組合包括:GaAs 相控陣 T/R 芯片組、GaN 相控陣 T/R 芯片組、GaAs 兩片式單通 道 T/R 芯片組、硅基單片式多通道相控陣 T/R 芯片。
產(chǎn)品應用范圍廣,服務(wù)客戶(hù)多
探測用有源相控陣雷達的天線(xiàn)輻射單元所需的 T/R 芯片套數規模根據不同的應 用需求從數百到數萬(wàn)不等,如機載、艦載探測雷達一般為數百到數千套,地面、星載 探測雷達一般為數百至數萬(wàn)套,公司產(chǎn)品已廣泛應用于探測領(lǐng)域用的星載、地面、機 載相控陣雷達系統中,應用范圍廣泛。
星載相控陣發(fā)展前景好,有助于公司未來(lái)發(fā)展
Strategic Defense Intelligence 發(fā)布的《全球軍用衛星市場(chǎng) 2015-2025》預測, 全球軍用衛星市場(chǎng)規模將從 2015 年的 57 億美元上升至 2025 年的 97 億美元,上漲幅 度約 70%。2015~2025 年,全球軍用衛星市場(chǎng)規模將達到 943 億美元,亞太地區市場(chǎng) 份額占比約 19%。作為構建衛星組網(wǎng)和星間鏈路核心器件,相控陣雷達將受益于軍事 衛星系統市場(chǎng)規模擴張,擁有廣闊的市場(chǎng)空間。公司產(chǎn)品銷(xiāo)售主要是面向星載相控陣 雷達的 T/R 芯片系列產(chǎn)品,2021 年,星載營(yíng)收占總營(yíng)收比例的 78.57%;星載相控陣 雷達市場(chǎng)的快速擴張,有利于公司的長(cháng)期發(fā)展。
4.4 盛路通信
專(zhuān)注微波混合集成電路,應用領(lǐng)域廣
公司軍工電子業(yè)務(wù)專(zhuān)注于精確制導、電子對抗微波混合集成電路領(lǐng)域,多年沉淀 微波及毫米波器件、組件以及子系統的綜合設計研發(fā)、生產(chǎn)制造核心關(guān)鍵技術(shù),在微 波電路專(zhuān)業(yè)化設計、微波電路微組裝、微波組件互連和測試等方面具有獨特技術(shù)優(yōu)勢, 產(chǎn)品廣泛應用于航空、航天、通訊、遙感、遙測、雷達與電子對抗等領(lǐng)域。
加大研發(fā)投入,保持行業(yè)領(lǐng)先地位
公司近年來(lái)持續加大技術(shù)研發(fā)投入、不斷優(yōu)化設計理念和技術(shù)工藝,主導產(chǎn)品(微 波模塊)市場(chǎng)占有率在在民營(yíng)企業(yè)中位居前列。2021 年,公司軍工電子業(yè)務(wù)繼續做 強 T/R 部件、組件及子系統業(yè)務(wù),聚焦小型化微波模塊、小型化微波分系統的迭代研 發(fā),鞏固公司在微波寬帶收發(fā)模塊及組件在結構小型化、模塊化、通用化、高可靠性 方面國內一線(xiàn)地位。
4.5 新勁剛
產(chǎn)品種類(lèi)全,細分領(lǐng)域行業(yè)領(lǐng)先
子公司寬普科技深耕于射頻微波領(lǐng)域,是國內特殊應用射頻微波功放領(lǐng)域的領(lǐng)先 企業(yè)。公司射頻微波類(lèi)產(chǎn)品包括:射頻微波功率放大器、射頻微波濾波器及組件、跳 頻濾波器及組件、射頻微波發(fā)射組件、收發(fā)(T/R)組件、大功率發(fā)射/對抗裝備、射 頻前端組件。
研發(fā)團隊壯大,合作單位眾多
寬普科技自成立以來(lái)長(cháng)期深耕于電子信息行業(yè),研發(fā)中心人員近百人,人員的專(zhuān) 業(yè)構成主要有電子學(xué)與信息系統、通信工程、電子信息工程、微電子、計算機等多個(gè) 方面,主要核心研發(fā)人員具有豐富的行業(yè)經(jīng)驗和研發(fā)實(shí)力。近年來(lái),寬普科技的研發(fā) 人員穩定,流動(dòng)性較小。研發(fā)團隊規模及占比在寬普科技所處細分領(lǐng)域均處于領(lǐng)先地 位。同時(shí),寬普科技與中國科學(xué)院微電子研究所、西安電子科技大學(xué)、桂林電子科技 大學(xué)等國內著(zhù)名高校及科研院所建立了產(chǎn)學(xué)研合作機制,為高端射頻微波產(chǎn)品的研發(fā)、 生產(chǎn)提供了強有力的技術(shù)支撐。
4.6 臻鐳科技
產(chǎn)業(yè)鏈完整,射頻芯片核心供應商
公司專(zhuān)注于集成電路芯片和微系統的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售,通過(guò)多年來(lái)持續的資源 投入和技術(shù)攻關(guān),推出了終端射頻前端芯片、射頻收發(fā)芯片及高速高精度 ADC/DAC、 電源管理芯片、微系統及模組等系列產(chǎn)品,并建立起科研生產(chǎn)、人才培養以及供應鏈 等完整的體系,公司已成為國內軍用雷達領(lǐng)域中射頻芯片的核心供應商之一。
參與型號多,研制產(chǎn)品已廣泛應用
公司參與多個(gè)產(chǎn)品型號開(kāi)發(fā)工作,相關(guān)產(chǎn)品已廣泛應用在多個(gè)國家重大裝備型號 中。公司研制的終端射頻前端芯片已應用于綜合終端、北斗導航終端和新一代電臺; 射頻收發(fā)芯片已應用于高速跳頻數據鏈和數字相控陣雷達;電源管理芯片已應用于低 軌通信衛星區域防護、預警、空間目標監測雷達;微系統及模組應用于通信衛星和機 載載荷。
4.7 霍萊沃
相控陣板塊發(fā)展,有望帶動(dòng)電磁測量系統需求
公司電磁測量系統業(yè)務(wù)板塊,交付產(chǎn)品類(lèi)型包括相控陣校準測量系統、雷達散射 截面積測量系統等。產(chǎn)品形態(tài)主要為軟硬件集成系統,相控陣天線(xiàn)研制、生產(chǎn)階段的 校準調試與性能測試、出廠(chǎng)階段的動(dòng)態(tài)檢驗驗證測試以及列裝應用階段的性能周期檢驗測試。隨著(zhù)相控陣技術(shù)的應用發(fā)展,相控陣技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域的廣泛應用,電磁測量 系統行業(yè)需求將持續增長(cháng)。
收購弘捷電子股權,持續提升公司產(chǎn)品競爭力
2021 年 10 月,公司使用自有資金 7548 萬(wàn)元收購了弘捷電子合計 51%的股權。弘 捷電子專(zhuān)注于系統射頻特性測量技術(shù)的研發(fā)及應用,主要面向衛星、雷達、通信及電 子對抗等系統的研發(fā)與生產(chǎn)提供測量與應用試驗技術(shù)保障。收購弘捷電子股權,有望 擴大公司技術(shù)優(yōu)勢,進(jìn)一步提升其相控陣雷達校準測試能力。
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