1. 百年發展,雷達發展邁入新態勢
1.1. 雷達定義
雷達,指用無線電方法發現目標并測定其空間位置,也被稱為“無線電定位”。雷 達是利用電磁波探測目標的電子設備,發射電磁波對目標進行照射并接收其回波,由此 獲得目標至電磁波發射點的距離、距離變化率(徑向速度)、方位、高度等信息。基本 功能為目標探測、目標分類識別以及目標參數測量。
1.2. 雷達基本組成
雷達的主要結構包括為發射機系統、組件開關、接收器系統、信號處理系統、天線 系統、雷達電源組成。其中收發系統、信號處理系統和天線系統為核心結構。
發射機系統:通過觸發脈沖產生器、調制器及預調制器、磁控管三部分,調整功率 產生特定脈沖波形。天線系統:實現雷達微波信號的徑向發射與接收,微波傳輸部件實現了天線與收發 機的連接。相控陣雷達通過 T/R 組件負責信號的發射和接收并控制信號的幅度和相位, 從而完成雷達的波束賦形和波束掃描。收發系統:檢測并接收目標發反射波段,并且傳遞給后續信號處理系統進行處理。信號處理系統:通過 ADC 信號轉換器,將來自接收機的模擬信號轉化為數字信號 并傳輸到電腦上進行處理,從中獲得目標位置和速度信息。主機系統:在信號處理機在分析獲得目標信息后,可視化目標信息,同時進行參數 估計、目標跟蹤以及數據記錄。
在雷達收發信號過程中,芯片的信號處理流程至關重要,每一個芯片在不同的環節 處理流程都決定了下一個環節的信息質量。
在發射信號時,基帶處理芯片將數字信號發送給射頻收發芯片,射頻收發芯片收到 信號后,需要將基帶可識別的數字信號即通過高速高精度 ADC/DAC 芯片進行數模轉換, 再經過混頻、濾波,繼續傳送給終端射頻前端芯片將信號進行放大,然后交給天線發射。在接收信號時,終端射頻前端芯片將天線接收到的微弱信號進行放大,然后交給射 頻收發芯片,射頻收發芯片再對信號進行逆處理,再由 ADC-DAC 芯片將模擬信號轉換 為數字信號,并且傳送給基帶進行譯碼。
1.3. 雷達分類方式
常見的雷達分類方式有以下幾種:1)按掃描方式分類 2)按作雷達用途分類 3)按 信號形式分類 4)按測量目標的參數分類 5)按角跟蹤方式分類角跟蹤方式 6)按采用 的技術和信號處理方式分類。此外,雷達裝載位置可以分為機載、艦載、星載等。
1.4. 雷達發展歷程
雷達先后經歷了二次世界大戰、新軍事革命、冷戰軍備競賽等不同歷史時期,在理 論、體制、方法,應用上迭代。宏觀上來看,目標多樣化,環境復雜化,任務多元化三 大外部環境因素推動雷達技術發展。目標多樣化,促使雷達向多功能、數字化方向發展, 平臺向臨近空間和空間平臺延伸;更復雜環境需求,促使雷達體制演化,工作頻段拓展、 帶寬增大;多元任務化使得雷達加強隱蔽性,改善抗干擾和反隱身性能。
發展歷程劃分為四個階段:1)上世紀初-上世紀 30 年代,基礎雷達出現,初露鋒 芒。2)上世紀 30 年代-上世紀 60 年代,戰爭催化,應用拓展大放光彩。3)冷戰對峙, 技術理論發展,相控陣雷達、脈沖多普勒雷達、合成孔徑雷達三足鼎立。4)20 世紀軍事 信息化時代,雷達依據集成化和數字化兩個特征共同發展,多維創新。
1.4.1. 信息處理數字化發展,硬件集成度提升,雙管齊下雷達迭代:
觀測視角覆蓋增加。雷達占據空間位置從一點布局,衍生出雙點、多點布局,形成 了雙多基地雷達。預期將向分布式雷達和立體網格雷達演化。通道構型數字化演變。雷達通道占據空間位置配置方式向數字化發展,由傳統連續 分布、平面共型陣列,逐步衍生為多通道多波形傳輸控制。傳統相控陣雷達衍生出接收 DBF、數字陣列雷達(DAR)和正交波形 MIMO 雷達等。信號處理升維。由早期的窄帶、單頻、單極化逐步向寬帶、多頻段、多極化演變。采用頻率捷變、極化捷變、多極化等技術,在更寬頻域范圍和多極化域中有效地觀測目 標與環境的差異,以改善雷達的目標檢測、低仰角跟蹤、反偵測抗干擾等性能。硬件集成度提升。寬禁帶半導體技術突破使得真空管器件逐漸被固態器件替代。固態 器件具有更好的性能(GaAs,GaN,SiC)、更低的成本,可以實現微波單片集成電路、片上系統以及片上雷達等。
1.4.2. 相關技術革命推動雷達技術飛躍發展
70 多年技術發展中,新概念和基礎理論對雷達能力拓展決定性先導作用。信號處理技術發展過程中,匹配濾波、模糊函數、最佳檢測、卡爾曼濾波等基礎理 論,奠定了雷達波形設計信號數據處理基礎;集成電路、數字處理等技術,為實現脈沖 壓縮、成像處理、自動檢測跟蹤以及雷達系統的數字化,提供關鍵技術手段。功率器件更新迭代過程中,行波管、固態發射、數字發射接收技術顯著改善雷達目 標探測能力。此外,新式理論不斷出現,1960 年收發相參技術、波束形成與控制、合成孔徑成像 處理等理論奠基了相控陣雷達、合成孔徑雷達等發展框架。
未來雷達仍保持數字信息化迭代發展。智能化探測和網格化探測的基礎理論,將為 可能出現的智能雷達和立體網格雷達的發展起到先導作用。寬禁帶半導體可以顯著增大 固態器件功率,大幅提高雷達系統的探測威力和可靠性;超常電磁材料、納米電子技術、 微機電技術可能帶來未來雷達新模式。
2. 數字化和集成化雙維趨勢發展,雷達應用邁入新里程
2.1. 數字化趨勢,相控陣雷達迭代機械掃描雷達
按照掃描方式,雷達分為機械掃描雷達與電子掃描相控陣雷達。機械掃描雷達是由 機械轉動裝置控制天線的指向,讓信號波發射到不同的方向,從而探測目標。由于掃描 慣性和掃描角轉換等機械耦合結構特性使得其難保持高速高質量追蹤搜索移動目標的 任務,并且抗干擾能力較弱。
相控陣雷達技術重構了傳統探測器結構:由大量相同的輻射單元組成雷達面陣,通 過饋電控制電磁波束電子掃描,實現多波束快速掃描探測,并且可根據實際環境靈活控制波束相位與幅度,切換波束指向進行掃描,且相位變化速度達到毫秒量級,使雷達能 夠在極短時間內完成全空域掃描。且由于輻射單元內芯片可獨立工作,在信號處理和抗 干擾能力顯著增強。
相控陣雷達較之傳統雷達,主要有以下 4 個優點:1)波束指向靈活,能實現無慣 性高準確率掃描;2)單個雷達可同時形成多個獨立波束,同時實現搜索、識別、跟蹤、 制導、無源探測等任務;3)目標容量大,可在空域內同時監視數百個目標;4)在復雜 目標環境的適應能力、抗干擾性能好,即使少量組件失效仍能正常工作。
2.2. 厚積薄發 40 載,相控陣技術數字化智能化迭代
相控陣雷達通過電子計算機控制移相器改變天線孔徑上的相位分布來實現波束在 空間的掃描,從而完成對空搜索。針對遠距離目標搜索,各個輻射器通過電子計算機控 制集中向一個方向發射、偏轉,觀察距離范圍大。
2.2.1. 相控陣雷達技術發展歷史
多功能相控陣雷達發展劃分為:無源、有源和數字相控陣 3 個階段。
第一階段:無源相控陣雷達。無源相控陣即天線陣是無源,采用電真空管中央發射 機,信號處理收發仍是集中式的,通過嵌入的鐵氧體類移相器對陣面口徑場分布進行控 制,實現波束的空間掃描和自適應捷變掃描,但可靠性低。第二階段:有源相控陣雷達。有源相控陣雷達具有較高靈敏度、高可靠性、高探測 性能,由成百上千個獨立固態 T/R 組件和輻射模塊組成。每個輻射模塊都是一個獨立而 可控頻率、幅度、相位的發射器和接收器,且由于獨立性,陣列中 10%的模塊單元失效 對系統性能的影響不大。有源相控陣配置具有更寬的帶寬,需要的體積和主功率顯著降 低,重量約為等效無源相控陣天線的 50%。第三階段:數字相控陣雷達。數字相控陣雷達系統(DAR)依靠 T/R 組件數字電路 和微處理芯片,有很高的重構性數字化核心。其采用數字多波束形成技術,具有快速的 廣域掃描速率、高靈敏度、更好的雜波對消、操作靈活性(多路同時波束,波束多路傳 輸)、更好的標校方式。
目前市面上相控陣雷達主要分為有源(主動)和無源(被動)兩類。二者天線陣相 同,主要區別在于 T/R 組件數量。無源相控陣雷達在功率、效率、波束控制及可靠性等方面均劣于有源相控陣雷達,但技術難度更低,且其功能明顯優于機械掃描雷達,因此 無源相控陣雷達作為相控陣雷達中的低端產品,具有很大的過渡價值和實用價值。
2.2.2. 相控陣天線中的核心元器件——T/R 組件
天線是有源相控陣雷達最重要的組成部分,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的性能,同時其成本很大程度上取決于天線的成本。除了傳統雷 達天線具有的波束形成和波束掃描功能外,天線功能還包含發射信號功率放大和接收信 號低噪聲放大。有源相控陣天線由輻射單元、T/R 組件、電源模塊、控制模塊、射頻網 絡模塊、供電網絡、液冷管網以及作為結構支撐的陣面骨架等組成,其中 T/R 組件是相 控陣天線中的核心元器件。
T/R 組件性能指標和數量直接影響雷達天線的指標,是有源相控陣雷達實現波束電 控掃描、信號收發放大的核心組件。T/R 組件指一個無線收發系統中射頻與天線之間的部分,即 T/R 組件一端接天線,一端接中頻處理單元就構成一個無線收發系統。T/R 組 件是由有源芯片和無源結構組成的整體,本質上為完全獨立的發射接收前端,負責信號 的發射和接收并控制信號的幅度和相位,從而完成雷達的波束賦形和波束掃描。
相控陣 T/R 組件數量大,根據《大型相控陣雷達維修解決方案》論文數據,雷達天 線陣面龐大,高達數十米,陣面上天線單元(收發組件)數目龐大,如美國 AN/FPQ-16 相控陣雷達的天線單元數目多達 6600 個,AN/FPS-108 相控陣雷達的天線單元數更是高 達 34678 個。根據《機載有源相控陣火控雷達技術》介紹,T/R 組件陣列可占整個雷達 造價的 70%左右。
T/R 組件內的有源芯片的組成基本構成相同:T/R 芯片可分為放大器類芯片、幅相 控制類芯片和無源類芯片三類。具體產品包括功率放大器芯片、驅動放大器芯片、低噪聲放大器芯片等。
T/R 組件的無源結構,由基板、傳輸結構、屏蔽腔體組成。其中基板是無源傳輸結 構和各種器件包括有源芯片的載體;屏蔽腔體是組件的外殼,起到結構支撐和電磁屏蔽 的作用。
雷達發展趨勢為數字化和集成化,T/R 組件作為相控陣雷達的核心組成,其發展趨 勢和雷達整體協同一致,為設備集成化和信息處理數字化。
相控陣雷達 T/R 組件關鍵技術包括射頻技術、子陣列集成技術、多波束形成技術、 雙極化技術等,其技術發展決定了相控陣雷達的數字化和集成化程度。
2.2.3. 高集成化為 T/R 組件核心發展邏輯之一
縱觀微波電路發展史,高集成化始終是電子系統和技術發展的趨勢。總體看來,兩 個邏輯始終貫徹發展:1)大幅提高單個器件、MMIC 的技術水平,使各類 T/R 組件發 生革命性迭代;2)研發更優集成方案,在體積、重量和成本方面取得突破。其中,微波 毫米波多芯片組件(MMCM)技術、SIP 封裝、3D 堆疊技術是廣泛應用于軍工產品,是產 品實習高集成度、高性能和微小型化的基礎,應用前景廣闊。MMIC 微波集成電路技術,是在同一塊半導體基片上的集成多組模塊的微波電路, 功能可以涵蓋功率放大器、低噪聲放大器、移相器和衰減器等模塊。具有物理體量小、 能效高、穩定性佳、電路設計靈活和制造、維護成本低等優點,與通訊產業有效荷載小 型化、高集成模塊化等要求相契合。其中,幅相多功能 MMIC 指集成了可以對微波信號 進行幅度控制的衰減器、相位控制的移相器及數字驅動器等多種功能的芯片,通常運用 于有源電子掃描陣天線等數字波束掃描領域。
隨著寬禁帶半導體技術的進展,新一代半導體芯片碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)單片 微波集成電路制成的 T/R 組件已開始用于相控陣雷達中,憑借高能量禁帶、高擊穿場強、 在小芯片尺寸上具有高射頻密度、高熱導性、高抗輻射等優越特性,有望將混合信號電 路的性能提升到更高層次,進一步推動新一代 T/R 組件技術的發展,從而進一步加強市 場滲透。
微波毫米波多芯片組件(MMCM)是為滿足相控陣雷達 T/R 組件小型化需求而逐步 發展成熟的新型組裝技術。MCM(MultiChipModel)將多個集成電路芯片連接于共用電 路基板上,并利用它實現芯片間互連,是一種典型的高級混合集成組件。以低溫共燒陶 瓷 LTCC 多層基板技術、多層印制板技術等技術為代表。系統封裝技術(SIP)和 3D 堆疊技術在 T/R 組件進一步集成化起重要作用。SIP 級 T/R 組件的核心內容是三維多芯片組裝(3D-MCM)。T/R 組件從二維平面結構提升 到三維堆疊結構演變。SiP 技術從封裝的立場出發,對不同芯片進行并排或疊加的封裝方式,將多個具有 不同功能的有源電子元件(MEMS光學器件)與可選無源器件組裝實現單個標準封裝。
三維異構集成(3Dheterogeneousintegration)微系統技術成為下一代應用高集成
電子系統技術發展重要方向,是新一代裝備向小型化、高性能、低成本方向發展的主要 支撐技術之一。該技術基于 MEMS 硅腔技術、TSV 硅轉接板技術、高精度 MMIC 微組 裝技術和低溫圓片鍵合技術,實現多功能異質芯片及無源器件的一體化三維集成。3D 堆疊技術通過實現GaAs/GaN 為代表的化合物芯片與硅基芯片的異構集成及縱向三維集 成,通過堆疊技術或過孔互連等微機械加工技術,使其在 Z 軸方向上形成立體集成、信 號連通及圓片級、芯片級、硅帽封裝等封裝和可靠性技術為目標。3D 堆疊技術降低了 芯片功耗,相比傳統模組可以有效縮減信號傳輸路徑和系統面積實現器件及模塊性能的 最大化,提高射頻系統集成度,在應用中擁有較強優勢。
基于芯片堆疊式的 3D 技術目前廣泛應用于 SiP 領域。將功能相同的裸芯片從下至 上 堆 在 一 起 , 形 成 3D 堆 疊 , 再 由 兩 側 的 鍵 合 線 連 接 , 最 后 以 系 統 級 封 裝 (System-in-Package,SiP)的外觀呈現。受限于摩爾定律的極限,單位面積可集成的元件 數量越來越接近物理極限,而 SiP 封裝技術、3D 堆疊技術實現更高的集成度,是突破 摩爾極限的優選。
在相控陣領域,應用該技術可實現射頻芯片和無源傳輸結構及天線陣元的三維一體 化集成和高性能氣密性封裝,以及模塊化低成本快速組陣能力。SIP 級 T/R 組件的發展 將會更多依賴于微電子工藝集成,進一步提升 T/R 組件的集成度,將加大相控陣雷達的 小型化程度。長期發展來看,T/R 組件技術將迎來以異構集成為主的微系統,目前國內 多家軍工民營企業都已布局涉獵,未來將有較大發展空間。
2.2.4. 順應裝備信息化潮流,T/R 組件向數字化邁進
同時,數字化也是不可阻擋的發展趨勢,數字化組件發展和數字信號處理優化是其 兩個主要發展方向。起初,相控陣雷達依靠模擬電路進行數據處理。模擬信號的隨機性 和抖動特性,限制了雷達信號處理發展。隨著 70 年代電子技術的進步,數字波束形成(DBF)技術誕生,雷達信號處理的相位控制直接用數字移相完成。相控陣雷達開始進 入到數字陣列雷達時代。數字陣列雷達是雷達系統與數字信號處理技術兩者結合的產物, 其在發射端和接收端都可使用數字多波束形成技術,是未來雷達系統發展的趨勢。數字 陣列雷達系統不僅包含傳統相控陣雷達系統的優點,而且其動態范圍大和抗干擾能力強, 同時還具有低損耗、低副瓣、高自由度、高角度測量精度等優勢。
1)數字化 T/R 組件
數字 T/R 組件作為數字相控陣雷達的重要組件,具有控制方便,較小相位誤差和 損 耗 等 特 點 , 決 定 數 字 相 控 陣 雷 達 的 性 能 。T/R 組件的數字化是通過 DDS (DirectDigitalSynthesis)生成的數字型號,利用數字方式計算得到多波束發射權值的 幅度和相位。控制相控陣接收、發送信號的幅度和相位,并且各通道無需模擬移相器和 衰減器就能控制發射信號的相位和幅值,進而可以靈活的控制發射波束指向和形狀。數 字 T/R 組件的數字驅動器從集成并口多功能向集成串口多功能發展,減少 T/R 組件之間 的互聯,可以提高組件的集成度、穩定性并降低功耗。
在數字化的芯片研發方面,鍺硅等工藝實現的 MMIC 可以利用成熟的 CMOS 數字 邏輯半定制或全定制數字驅動器功能,主要包括了數字 T/R 移相器、數字 T/R 衰減器和 數字化相控陣天線系統,具有控制方便,較小相位誤差和損耗等特點。未來數字化 T/R 組件廣泛應用,對于 T/R 組件的需求量將大大提升,未來市場有 望擴張。數字相控陣雷達其核心是為每個相控陣通道單元或模塊配備等量的射頻直采 ADC/DAC,以實現海量多波束空間合成,同時,每個通道都需要一個單獨 T/R 組件,在 數量上遠超原本模擬相控陣雷達 T/R 組件。目前數字化相控陣雷達處于發展階段,未來 穩定廣泛應用之際,數字化 T/R 組件需求量存在大量提升。
2)數字波束形成(DBF)技術
傳統的模擬相控陣雷達采用移相器和功率合成網絡進行射頻雷達信號合成處理,缺 乏多波束工作能力;而新型的數字相控陣雷達則在數字域進行相位合成,可實現大量波 束同時處理與分發的能力。其核心是為每個相控陣通道單元或模塊配備等量的射頻直采 ADC/DAC,以實現海量多波束空間合成多波束形成技術是通過同一天線形成形狀、大 小均不同的多個波束,廣泛應用于傳統相控陣雷達和數字陣列雷達。由于每個波束可同 時獨立工作,雷達多目標探測、搜索、定位、跟蹤等性能得到較大提升。20 世紀 80 年 代,數字信號處理技術的發展帶動了波束形成技術從模擬實現方式進入了數字實現方式, 用數字方式在雷達發射端或接收端實現多波束形成。數字波束形成技術(DBF)根據探測 多波束的需求,使用不同波束形成算法來得到多波束發射的權值,再結合基帶信號得到 各發射通道需要的多波束發射信號,信號的接收處理則由數字 T/R 組件完成。
數字波束形成技術具有硬件復雜度低、可靈活改變波束的指向和形狀、強抗干擾能 力可同時實現多波束形成、輸出信噪比高的優點,同時也降低了信號處理過程中信息的 損失。利用數字波束形成技術,接收機將陣列天線接收到的各路信號都變成數字信號進 行靈活的數字技術處理以形成波束,并且能夠盡可能的保持各個天線的陣元接收到的全 部有用信息到數字處理端。降低信息的損失。目前,國外發達國家的 SMART 艦載三坐 標雷達、艦載相控陣雷達 MESAR 等都已經使用了數字波束形成技術。
3. 軍民雷達應用產業格局,相控陣雷達為主流發展趨勢
3.1. 軍用民用領域重要組成,相控陣雷達為主流發展趨勢
雷達在軍事上是防空和作戰系統的重要組成部分,同時也被廣泛應用于氣象預報、 資源探測、環境監測、交通管理等民用領域。雷達優勢眾多,應用廣泛。雷達電磁波有 一定的穿透能力,不受霧、云和雨的阻擋,具有全天候全時的特點,且發射功率大、探 測距離遠、測量精度較高、可自動搜索并跟蹤目標的能力。電子對抗在整體軍隊備戰以及戰爭對抗過程中,扮演著越來越重要的角色,電子對 抗戰爭頻率遠高于熱戰頻率,電子裝備更新是大勢所趨。雷達作為主戰裝備的“火眼金 睛”,已成為各類先進作戰平臺不可或缺的單元,是實現遠程打擊、精確打擊的必要手 段,是發揮裝備作戰效能的倍增器。同時自身高精度探測性,雷達在民航交通、自動駕 駛、氣象預報等方面均有著廣泛應用。
3.2. 軍用雷達產業現狀:信息化裝備對抗核心,攻防兼備電子之眼
軍用雷達是獲取陸海空天電五大戰場全范圍戰術情報最主要的手段,在軍事情報領 域具有極其重要的戰略地位,廣泛應用于警戒、武器控制、偵查和航行保障等領域。軍 用雷達的應用需求可以分為兩個類別:一是在電子戰(電磁對抗、頻譜占領)中作為電 子屏障承擔軍事保障、支援和戰略預警功能。二是作為輔助裝備信息化系統,搭載于陸 海空天多型主戰裝備,如海軍艦艇、空軍戰機、陸軍戰車搭載的雷達系統,廣泛用于偵 查、火控、制導等信息化作戰需要。
3.2.1. 電子對抗承擔軍事保障、支援和戰略預警功能
電子對抗已從起初輔助保障行動發展為如今主戰支撐行動。在電子對抗中,專用電 子設備、電子打擊武器系統破壞敵方電子設備的工作效能,同時保護己方電子設備正常 工作。電子摧毀、隨伴隨擾等電磁領域攻防能力,已成為衡量一支軍隊戰力強弱的標準 配置,雷達在戰場上起到置敵抗先的角色。
電子偵察最主要是獲得對方雷達特征信號特征和位置信息等關鍵信息,包括艦船, 飛機,火控雷達等裝備的特征信號。目前電子戰環境日益復雜,雷達識別己不僅僅局限 于不同型號的雷達,同型號雷達個體間的識別尤為重要。實現同型號雷達識別的鍵是提 取出每一部雷達所特有的“指紋”特征,實現雷達個體的判別和追蹤。這些“指紋信息” 由雷達內部元器件差異造成,表現形式為雷達發射信號的幅度變化、頻率漂移和相位噪 聲等。飛機設計成隱身形式,火控雷達,路基雷達一般情況下都處于靜默狀態,目的就 是為了降低雷達信號特征。
電子戰機中,J16D 等電子戰飛機采用最新有源相控陣技術,可以完成對敵方陸基 探測及火控雷達的干擾和定位,組織己方 SEAD 單位進行攻擊,創造對地/海打擊的窗 口;在防守端,殲-16D 具備強大的電子戰能力,能夠破壞、癱瘓防御電磁系統。在性 能上可與美軍的電子戰機“咆哮者”匹敵。J-16D 的服役,已經大大改變了太平洋的軍 事力量平衡,也表明我國電子戰技術已經上升到了新的層次。殲-16D 掛載的 PKZ930 系列電子吊艙能夠和自身的航電系統融合,能夠兼顧三種電磁作戰模式,一是無線電偵 察模式、二是航空集群主動防護干擾模式、三是主動進攻性干擾模式,具備偵察、防護、 攻擊于一體的綜合電子作戰能力。
3.2.2. 搭載海陸空主戰裝備,扮演信息化輔助裝備角色
主戰設備中,有源相控陣雷達替代機械雷達已成主流發展趨勢。機載和艦載預警及 火控系統、地面和艦艇防空系統、精確制導等領域都應用有源相控陣雷達技術并且列裝。機載雷達技術發展正在擴大攻擊機的作戰優勢并擴展系統新的用途。美國國防部關 于美國軍用機載雷達報告中強調 AESA 技術可以大幅擴展雷達的功能,提高雷達的作戰 應用范圍毫米波有源相控陣技術作為目前雷達探測領域最前沿的技術之一,將主要應用 于機、艦等的高端雷達裝備。相控陣體制將提高機載雷達在電磁環境中對付快速、機動 和隱身目標以及徹底改進可靠性。
我國經過軍隊信息化改革和裝備迭代,現役戰機均已經大部分覆蓋裝列升級相控陣 雷達。新型預警機已普遍采用相控陣雷達,按照通用的戰斗機劃代標準,三代機主要配 備脈沖多普勒雷達,四代機及以上主要配備相控陣雷達。大規模生產并列裝四代機、五 代機是現我國戰略空軍建設、空軍現代化建設的必然要求,機載 AESA 雷達也將隨著更 多殲-10、殲-11、殲-15、殲-16 以及新型號如殲-20、殲-31 的列裝而加速發展。
對于艦船而言,艦載雷達是其千里眼。在航母編隊中,應對預警機雷達、超視距雷 達扮演重要角色,同時與星載雷達進行協同合作,以實現遠程探測與超遠程探測和武器 的精確打擊。在艦載方面,我國海岸線長,同時周邊局勢復雜,暗流洶涌。我國對制海權的監護 需求與日俱增。當前,我國軍艦正逐漸裝備多功能相控陣雷達,進行信息化裝備迭代, 未來隨著有源相控陣雷達不斷的滲透替代,T/R 組件市場空間廣闊。艦載 AESA 多功能 雷達集搜索、跟蹤和火控于一體,大幅地縮短了防空反導的反應時間,已經成為護衛艦 雷達配置的普遍選擇,單雷達艦船成為了現實。根據 GFP 數據顯示,中國海軍擁有 714 艘艦艇,總噸位將近 110 萬噸。052C 型驅逐艦是我國海軍第一種安裝四面有源主動相 控陣雷達的戰艦,被稱“中華神盾”。隨著我國第二艘航母的正式交付列裝,帶動航母戰 斗群附屬配套艦艇的投入,推動軍用艦載雷達發展。
美國方面,隨著信息化電子戰裝備發展,近年美國海軍艦隊增加大量具有彈道導彈 防御能力的 CG-47“提康德羅加”級巡洋艦和 DDG-51“阿利·伯克”級驅逐艦等“宙 斯盾”艦船進行。“宙斯盾”艦船可以實現多處部署,為艦載雷達從多個角度探測并跟 蹤來襲彈道導彈、水面及水下威脅,且系統更加靈敏。隨時移動的艦船也讓敵方的探測 和跟蹤系統難以截獲信號,提高了己方的生存能力。根據美國國會預算辦公室(CBO) 于 2011 年 3 月 9 日發布的《美國海軍造船計劃分析報告》,美國海軍的“宙斯盾”艦船 總數量在 2011 財年年底實現 84 艘,并于 2020 年和 2021 年達到頂峰,實現 93 艘的保 用量。
3.3. 民用雷達產業,氣象、交通、智能裝備多領域應用
民用雷達在氣象、交通、智能裝備多領域廣泛應用。其中,空管雷達扮演信息系統 為空中交通安全保駕護航。氣象雷達是用于警戒和預報中、小尺度天氣的主要探測工具 之一,種類可分為風廓線雷達、多普勒天氣雷達、毫米波雷達和相控陣雷達。
在智能裝備方面,把毫米波相控陣雷達安裝在汽車上,可以測量從雷達到被測物體之 間的距離、角度和相對速度等。作為一種非接觸式傳感技術,現已廣泛應用于 ADAS(高 級駕駛輔助系統)、自動駕駛領域,在 L2 以上自動駕駛系統中基本成為標配。市場發展 潛力大。衛星互聯網是基于衛星通信的互聯網,通過在低軌道部署一定數量的衛星形成規模 組網,為全球提供寬帶互聯網接入等通信服務。目前,世界主要國家都在大力發展相控 陣天線技術,并在衛星上不斷應用,例如 SpaceX 的 Starlink 系列衛星,均采用了相控陣 天線。相控陣天線電掃特性憑借避免傳統的衛星拋物面天線轉動給衛星姿態控制系統帶 來的干擾,成為衛星天線技術的重要發展方向之一。
3.4. 我國雷達產業呈現軍用為主,民用為輔的業務應用產業鏈格局
3.4.1. 雷達產業鏈以軍工科研院所為主,民營軍工企業技術、產品配套層級不斷提升
雷達產業鏈整體呈現軍用為主,民用為輔的業務應用格局。上游產業鏈包括半導體 材料、元器件、芯片、電源等,中游產業鏈包括 T/R 組件,雷達天線等,下游產業鏈包 括雷達系統和雷達整機。雷達屬于軍工產業鏈,目前國內產業競爭格局表現為軍工科研院所為主,民營軍工 企業技術、產品配套層級不斷提升。近年來,國家針對軍品市場出臺一系列政策,鼓勵 軍民,包括公司在內的一批具備軍品科研能力的民營企業逐步進入市場。軍工科研院構 成研發一級配套廠商團體,二、三、四級配套廠商科研院所參與比例依次降低,民營企 業參與比例依次提升。
3.4.2. 上中下游行業競爭格局各有特色,企業分塊競爭市場
上游段業務,民營企業為主,軍工科研所參與研制。其中半導體器件制造商龍頭為 三安光電、立昂微、海特高新,電源產品以四創電子為主,T/R 芯片中國電科 13 所, 55 所以及民營企業中鋮昌科技,國博電子、振芯科技、臻鐳科技領先市場。中游段業務,軍工科研所和民營企業合理分工,共同分配市場。T/R 組件生產以中 國電科 14 所、13 所、55 所及其下子公司以及民營企業天箭科技、雷電微力、亞光科技 為代表。雷達天線以中國電科 54 所,民營企業華訊方舟、三信防務為主要生產商。下游段業務,軍工科研院所基本構成,民營企業基本不參與業務發展。其中雷達整 機主要生產商為中國電科 14 所、38 所、20 所、27 所、29 所,航天 23 所、航天 25 所、 天和防務占主要市場份額。
3.4.3. 雷達產業軍工科研所研發各有側重,輔助貢獻雷達發展力量
中國目前主要存在 12 大軍工集團格局,研究方向各有側重,互相輔助而又環環相 扣。雷達行業所覆蓋的軍工科研所主要包括中國電科集團旗下的眾多研究所,包括 14 所、13 所、55 所、29 所,38 所,以及其他航院所、兵器所等,研究發展方向各有側重 的同時又能整體互相輔助結合。旗下上市公司也都在行業內提供了核心力量。
4. 國防信息化建設、裝備優化、軍貿擴張三駕馬車共同驅動市場 規模持續提升
國際咨詢公司 ForecastInternational《2011 年-2020 年全球主要國家軍用雷達市場預 測》數據顯示:2019 年全球主要國家軍用雷達市場約 120 億美元,同比增長 7.23%,2020 年,全球軍用雷達市場規模約為 143.4 億美元。相控陣雷達市場規模發展主要與國家軍費投入增長、國防信息化建設進程、相控陣 雷達產品替代、軍貿對外擴張等因素有關。
4.1. 軍國防信息化建設發力,國家軍費預算增長
《十四五規劃和 2035 年遠景目標綱要》明確提出,要“加快國防和軍隊現代化,實 現富國和強軍相統一”,“確保 2027 年實現建軍百年奮斗目標”,具體要“提高國防和軍隊 現代化質量效益”和“促進國防實力和經濟實力同步提升”。因此,在大國博弈的環境下, 加強國防建設的必要性長期存在。根據《2022 年中央和地方預算草案報告》,2022 年我國軍費預算 1.45 萬億元,同比 增長 7.1%,2022 年同比增速較 2021 年上升 0.3pct。同時,商務部投資促進事務局報告, 預計到 2025 年,國防信息化開支可能達 2513 億元,占國防裝備支出 40%。從長線觀察, 持續且穩定的軍費投入,是國防建設發展的基石,也是軍工行業產業多維開花結果的源 頭活水。
4.2. 相控陣技術優勢明顯,產品替代滲透率增加
技術發展 40 載,有源相控陣雷達技術已經成為目前雷達技術發展的主流趨勢,在 軍用、民用領域均保持快速滲透。根據產業信息網預測,2019 年我國軍用雷達市場規模 達 304 億元,預計 2025 年市場規模可達 565 億元。目前來看,有源相控陣雷達的市場 規模仍較小,近年來才實施規模性量產,替代市場空間大。根據 ForecastInternational 數 據分析,2010 年-2019 年全球有源相控陣雷達生產總數占雷達生產總數的 14.16%,總銷 售額占比 25.68%。ForecastInternational 預測有源相控陣雷達(AESA)市場規模:到 2025 年機載雷達將占據全球軍用雷達市場的 35.6%;陸基和海基(艦載)占 27.3%和 17.2%;聲吶和空基占 19.8%。
在軍用領域,按裝載平臺不同,軍用雷達分為路基雷達、機載雷達、艦載雷達及星 載雷達。根據
StrategicDefenseIntelligence 發布的《全球軍用雷達市場 2015-2025》預測, 2025 年機載雷達與陸基雷達將合計占據超過 50%的市場份額,機載雷達有望成為占據 市場比重最大產品。軍用飛機需求數量提升、老舊機型更新換代,軍用機載雷達市場有望擴張。雷達作 為電子類設備,其發展和更新換代的速度要快于戰機型號的發展,已服役戰機通過更換升級 雷達設備以提升作戰性能為必然趨勢。根據英國航空航天雜志 FlightInternational 發布的 《WorldAirForce2021》數據,從武器裝備方面來看,我軍當前武器裝備列裝與美俄等軍事 強國相比仍存在規模和結構性差距。以空軍主戰裝備為例,至 2020 年末,我國裝備各型戰 斗機/武裝直升機共1571/902架,而美軍列裝戰斗機/武裝直升機數量分別達到2717/5436架。
4.3. 上游半導體技術突破,下游軍貿拓展共同助力雷達產業持續擴張
4.3.1. 上游技術突破,國產替代雙驅動助力發展
雷達產業鏈上游主要涉及基礎電子元器件、原材料等的生產以及仿真測試等環節。從產業端來看,新型雷達產業發展以及新一代產品替代與新一代半導體產業高度綁定,新 一代雷達的發展趨勢為集成化和數字化,關于集成化,固態集成電路已經成為有源相控 陣主流核心元件;同時作為雷達核心組成部分的 T/R 組件正呈現出向著更大功率和更高 頻段發展的明確趨勢。新一代半導體材料將是未來相當長一段時期內決定有源相控陣雷 達產業前景的基礎先決條件。在材料方面,T/R 組件從砷化鎵(GaAs)向氮化鎵(GaN) 迭代的路線高度確定;在工作頻段方面,有望將雷達的工作期間頻率提升至太赫茲。半 導體元器件產業發展迎合國產替代、國產自控的國家政策,有望形成進一步市場規模的 擴張,從而帶動下游端雷達產業的規模擴張趨勢。
據 YoleDevelopment 數據,2018 年全球移動終端射頻前端市場規模為 150 億美元, 預計 2025 年有望達到 258 億美元,7 年 CAGR 達到 8%。市場空間的擴大來自其單機價 格的提升,從 2G 到 5G 移動設備價格逐步提升,市場空間也相應擴大。
國際領先企業起步較早,在技術、專利、工藝等方面具有較強的領先型,并擁有完 善齊全的產品線,高端產品研發實力雄厚;相比之下,國內生產廠商目前主要在射頻開 關和低噪聲放大器實現技術突破,并逐步開展進口替代。射頻前端芯片行業因產品廣泛 應用于無線通信終端,行業戰略地位將逐步提升,國內的射頻前端芯片設計廠商亦迎來 發展機會,在全球市場的占有率有望大幅提升。
4.3.2. 全球局勢動蕩,軍貿擴張有望為軍用雷達帶來更為廣闊的市場空間
俄烏沖突是影響全球軍貿變化的一個關鍵節點,為其他國家帶來強軍警示。其中, 北約各國做出軍工長期戰略調整,加強軍隊建設,并承諾大幅增加軍事預算來應對俄羅 斯的威脅等。這場戰爭加速了多國新一輪的軍費開支,部分國家軍費以軍貿形式流向其 他軍事強國。
在軍貿銷售市場中,根據 2021SIPRI 數據,全球前五大武器出口國依次為美、俄、 法、中、德,合計占全球 76.88%。我國只占了 4.6%的市場份額,仍有很大的增長空間。近年來,我國軍貿保持銷量高速增長。根據 SIPRI 數據,2013-2022 年間,中國軍貿出 口累計 163.72 億 TIV。受新冠疫情影響,2020 年,中國軍貿出口僅 7.04 億 TIV,為近 10 年最低出口量。2021 年以來,隨著疫情影響消退,我國軍貿出口恢復良好,2022 年 出口量達 20.17 億 TIV,同比增速保持 38%的高增長率。
結合我國軍貿出口大國的地位,國內軍用雷達有望在軍貿市場拓展空間。2022 年 俄烏戰爭中俄羅斯軍隊表現疲軟,尤其是信息化裝備作戰中,與北約烏克蘭軍隊裝備差 異較大,恐致其軍貿業務份額縮減,中國作為第四大全球軍貿出口國,有望搶占更多信 息化裝備市場份額。2022 年,我國 J-10 戰斗機出口巴基斯坦、FK-3 防空導彈系統出口 塞爾維亞等軍貿業務,廣受業界關注。我國軍貿產品中,防空武器裝備、精確制導導彈、 導彈等武器裝備出口趨勢明顯增加,飛機、無人機技術接近國際先進水平,以實現批量 出口,在國際市場嶄露頭角。近幾次的信息化戰爭(以色列周邊沖突、俄烏戰爭)凸顯了無人信息化裝備的價值, 相信軍備進口國會加大無人作戰裝備的費用支出。隨著我國軍用雷達技術向著世界先進 水平不斷提升,雷達裝備代際更替進程持續向前,國內廠商種類豐富、性能先進的軍用 雷達產品有望銷售到更多的國家進行貿易往來。
4.3.3. 數字陣列雷達創造更多場景應用需求,集成化技術拓展業務領域
數字陣列雷達作為新一代雷達技術發展代表,不論是在電子戰中進行電子偵察、電 子對抗或是搭載在無人機、戰斗機、驅逐艦等火力裝備上,都將作為更優解的戰爭之眼。高速高精度 ADC/DAC 是相控陣雷達的核心器件,數字相控陣芯片需求量遠高于傳統體 制。在數字相控陣雷達中,其核心的數字化需要大量的高性能 ADC/DAC 工作于單元級 或模塊級射頻組件,對于數字陣列雷達的核心部件直接數字式頻率生成器(DDS)、 AD/DA 轉換器需求量有所要求。在國防、航天等領域,數據轉換器直接決定了雷達系 統的精度和距離。十四五軍隊信息化裝備迭代,預期數字陣列雷達將廣泛裝載,高精度 DDS 和 ADC/DAC 芯片未來有望放量生產。
SIP 和三維異構技術進一步優化 T/R 組件集成度,大幅降低雷達體積和成本。三維 異構集成技術為相控陣系統的應用需求提供了芯片化、低成本集成的技術路徑,有望結 合搭載輔助小型無人機以及蜂群作戰,拓展雷達業務領域。近年來,三維異構集成相控 陣微系統在微波毫米波核心器件、三維集成架構設計、低成本等方面不斷取得技術突破, 使該技術有望在未來幾年內在 5G 移動通信、通信雷達等領域實現廣泛工程化應用。
5. 重點公司分析
5.1. 鋮昌科技:天基/路基雷達 T/R 芯片主要供應商
公司主要從事相控陣 T/R 芯片的研發、生產、銷售和服務,是國內少數能夠提供相 控陣 T/R 芯片完整解決方案的企業之一。
公司產品在相控陣 T/R 組件芯片領域具有明顯優勢,下游相控陣雷達搭載裝備放 量等需求的快速提升有望驅動業績增長。產品目前主要應用領域包括星載、機載、艦載、 車載和地面相控陣雷達,業務構成中,星載領域營收比重較大,機載、艦載、車載系近 年來拓展業務,比重穩定上升。公司參與的多個研制項目陸續進入量產階段,產品結構 逐漸豐富。
業績良好,合同負債穩定增長。截至 2022 年第三季度,公司合同負債達 0.136 億 元,在手訂單充足。
5.2. 國博電子:彈載/機載雷達 T/R 組件龍頭
國內 T/R 組件龍頭企業,整合五十五所優質資產。公司從事有源相控陣 T/R 組件和 射頻模塊的研發工作二十余年,研制了數百款應用于彈載和機載的產品,是國內面向各 軍工集團銷量最大的有源相控陣 T/R 組件研發生產平臺。2019 年 12 月,通過整合五十 五所微系統事業部的業務,公司構建了覆蓋 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通用測試平臺,形成完整的產業布局。
收入、利潤雙雙實現增長。2022 年公司營業收入達 34.6 億元,同比增長 37.93%;歸母凈利潤 5.21 億元,同比增長 41.40%。
積極布局 GaN 射頻模塊,軍民領域廣泛應用。公司加大對 GaN 等第三代化合物半 導體領域的研究生產,基于 GaN 射頻模塊的相控陣 T/D 組件在機載、彈載等軍用領域 中取得廣泛應用。此外,公司 GaN 射頻模塊在 5G 通信基站中得到了廣泛的應用。相關 產品的線性度、效率、可靠性等主要產品性能與國際主流產品水平相當,產品覆蓋面、 種類、技術達到國際先進廠商水平。
5.3. 盛路通信:雷達信號變頻核心標的
公司為國內領先的天線、射頻產品研發制造及銷售高新技術企業。目前公司及下屬 子公司的產品線聚焦“移動通信+軍工電子”雙線驅動,在移動通信、微波混合集成電 路等領域布局涵蓋主干網傳輸天線、基站天線、網絡覆蓋天線、終端天線、無源器件、 有源設備、大型 TR 組件、北斗定位天線、車載信息智聯系統等領域,形成了較為完善 的通信設備產業鏈。公司剝離汽車電子業務,2022 年 Q1~Q3 利潤實現負轉正,扭虧為 盈。2022 年盛路通信利潤、收入都迎來了由負轉正的重要轉折點,2022Q1~Q3 公司實 現營業收入達 10.86 億元,同比增長 61.29%;歸母凈利潤 1.92 億元,同比增長 1214.47%。主要原因是公司剝離深圳市合正汽車電子有限公司,該公司給上市公司業績造成負增長, 現在聚焦發展“移動通信+軍工電子”營收與歸母凈利潤實現正增長。
受益 5G 基站建設,民用收益有望超過預期。根據工信部《5G 揚帆計劃》顯示 5G 網絡覆蓋水平要不斷提升,到 2023 年,每萬人擁有 5G 基站數超過 18 個,建成超過 3000 個 5G 行業虛擬專網。公司在移動通信行業,具有自主知識產權,掌握通信天線、射頻 微波器件設計和制造的關鍵技術,天線研發能力處于國際先進水平,5G 移動通信、E-band、 V-band 天線也緊跟行業的步伐,有望在民用通信行業帶來利潤增長新動力。
5.4. 振芯科技:數字陣雷達 ADDA 核心標的
振芯科技是國家重點支持的北斗系列終端產業化基地,公司經過多年努力,逐步完 成覆蓋“元器件-終端-系統”的北斗衛星導航全產業鏈構建,目前已發展成為國內綜合 實力最強、產品系列最全、技術水平領先的北斗關鍵元器件研發和生產企業之一。
構建北斗導航全產業鏈,營收利潤穩步增長。以北斗導航為核心,公司主要從事北 斗導航應用關鍵元器件、特種高性能集成電路、北斗導航終端及系統、網絡智能安防監 控的設計、研發、生產和銷售等業務。從營收構成看,北斗終端及運營、集成電路業務 為公司核心業務,占 2022 年上半年營業收入的 80%。
公司營業收入和利潤均呈穩健增長態勢,2021 年營收 7.94 億元,較上年同比增長 37.48%, 歸母凈利潤 1.51 億元,同增 87.91%。2022 年前三季度公司營收 7.06 億元,同比增長 40.8%,歸母凈利潤 2.13 億元,同增 71.18%。
堅持高研發投入,技術水平領先行業。公司核心的特種行業高性能集成電路及北斗 衛星導航業務均屬技術密集型。經過長期技術積累和創新,構筑專利壁壘,公司市場競 爭優勢明顯,已位于國內數模混合集成電路設計、北斗衛星導航應用領域龍頭地位。
5.5. 臻鐳科技:高速高精度 ADDA 正向設計核心玩家
臻鐳科技專注于集成電路芯片和微系統的研發、生產和銷售,并圍繞相關產品提供技術服務。公司主要產品包括終端射頻前端芯片、射頻收發芯片及高速高精度ADC/DAC、 電源管理芯片、微系統及模組等,產品及技術已廣泛應用于無線通信終端、通信雷達系 統、電子系統供配電等軍用領域。其中,終端射頻前端芯片已應用于無線通信終端、北 斗導航終端和新一代電臺;射頻收發芯片已應用于高速跳頻寬帶數據鏈和數字相控陣雷 達系統;電源管理芯片已應用于低軌通信衛星星座,以及區域防護、預警、空間目標監 測雷達;微系統及模組已應用于通信衛星和機載載荷。
公司業務特種射頻芯片占比較高,微系統和模組增長迅速。臻鐳科技主要業務為射 頻收發芯片及高精度 ADC/DAC 芯片,應用領域為數字相控陣雷達通信系統、5G 基站 等領域國產替代需求,產品技術領先,性能指標與國外先進產品相當,國內其他廠商尚 無同類性能產品,在國內廠商中具備不可替代性。此外,公司戰略發展電源管理芯片, 主要用于 T/R 組件,營收業務快速增長。領域的核心供應商。高等采樣率高速高精度 ADC/DAC 主要應用于數字相控陣雷達通信系統、5G 基站等領域的國產化替代需求。
訂單充裕,合同負債驗證高增長。2021 年,公司收到大額訂單,合同負債大幅增 長;公司為訂單增加采購,預付賬款也呈現增加趨勢,表明公司訂單充足,2022 營收有 望創新高。受大額訂單影響,2021 年銷售商品、提供勞務收到的現金達 1.319 億元,遠 超營業收入。
5.6. 雷電微力:彈載雷達毫米波微系統領先企業
毫米波微系統領先企業,行業競爭格局緩和。公司主要從事毫米波微系統的研發、 制造、測試及銷售,產品具有集成度高、體積小、輸出功率大、可靠性高及波束掃描快 等特點,主要應用于雷達、通信等領域。公司產品主要供應各系統科研院所和總體單位 等專用產品客戶。公司主要競爭對手為國內大型工業集團的下屬單位,由于產品的技術 密集型特征和供應鏈調整難度,整體行業競爭較為緩和,與下游客戶的粘性較好。
聚焦精確制導領域,定型產品獲得大額訂單。公司精確制導產品主要包括毫米波有 源相控和高頻段毫米波前端,2022 年半年度精確制導收入達 4399.12 萬元,占營業收入 比例 99.35%。該類型產品主要應用于精確制導導彈、SAR 成像、機場異物探測等領域。此外,公司于 2022 年 2 月 9 日公告披露簽訂了 24.07 億元兩份配套產品訂貨合同,為后 續業績增長提供動力。
5.7. 亞光科技:雷達芯片主要供應商
亞光科技由原太陽鳥游艇股份有限公司在收購成都亞光基礎上更名而來,太陽鳥是 國內領先的復合材料船艇研發與制造企業,成都亞光由原國營亞光電工總廠改制而來, 是我國第一批研制微波電路及器件的骨干企業。經過多年發展,亞光科技逐步成為國內 軍用芯片龍頭。目前公司產品多樣,包括軍用微波電子元器件、微波電路、半導體組件、 復合材料游艇、特種艇等,廣泛應用在船舶、雷達、導彈、航天通信等多個領域。
船舶業務盈利不佳,軍工電子穩步增長。公司整體業績下滑系船舶制造業務受疫情 影響虧損加劇,2021 年船舶業務營收 2.75 億元,同比下降 37.35%。同期軍工電子收入 增速放緩,但依然呈穩步增長態勢。2021 年軍工電子營收 12.17 億元,同增 1.63%,毛 利率 31.14%,為公司 70%以上利潤來源,同期船舶業務毛利率急劇下降轉負。
產品應用多樣,微波組件市場廣闊。近年來軍用電子已成為公司核心業務,行業發 展前景廣闊。十四五時期國防信息化、武器現代化快速推進,軍工電子產品需求旺盛, 為公司業績增長創造了條件。經過幾十年經驗積累和技術升級,公司已研發并批量生產 超過300項標準化產品,門類齊全且覆蓋范圍廣,其中用于微波信號收發的芯片及電路、 T/R 組件等核心產品在雷達、導彈、通信導航等陸海空天全空間領域應用廣泛。
近年來公司不斷增加研發投入,專注技術創新,核心技術行業領先。公司研發支出 以及其占營收比例不斷上升,2021 年公司研發投入 1.8 億元,占當年營收 11.37%。截 至 2021 年,公司及子公司新增專利授權共 34 項,截止期末累計專利共 309 項,構筑了 堅實的專利壁壘。
5.8. 國光電氣:深耕微波/真空技術
國光電氣為專業從事真空及微波應用產品研發銷售的高新技術企業。公司以微波、 真空兩大技術路徑為主線,并結合跨學科電子、材料、核物理等科學技術,研發生產出 了磁控管、充氣微波開關管等產品,并廣泛應用于雷達、衛星通信、電子對抗、核工業 等領域,公司是我國“一五”時期前蘇聯援建的國家 156 項重點建設項目之一,也是國 家定點軍用微波電真空器件“兩廠兩所”生產、科研基地之一。
利潤和營收呈現顯著雙增長之勢。2022 公司實現營業收入 9.11 億元,同比增長 54.38%;歸母凈利潤 1.66 億元,同比增長 0.66%。公司利潤與營收連續兩年以較高速增長,目前 有希望延續同程度的高速增長,呈現欣欣向榮之態。微波產品為主要營收,在行業占據優勢。2022 國光電氣微波產品占據全部產品營 收份額的 67.18%。微波器件業務方面,公司的產品主要包括行波管、磁控管、充氣微 波開關管、微波固態器件、核工業設備、壓力容器真空測控組件等產品,主要客戶為國 內大型軍工企業,成功與國內重要的整機企業和科研院所建立戰略合作關系現在公司擁 有大批相對穩定的客戶群體,有著明顯的客戶優勢,有相關資質取得了客戶信任。
作核領域國產替代品先行者,可持續發展潛力高。我國核工業領域的關鍵零件目前 高度依賴國外進口,關鍵零件的國產化技術突破刻不容緩。國光電氣主要聚焦核聚變領 域,產品主要包括 ITER 配套設備、核工業領域專用泵以及閥門等。目前部分產品國產 化獲得了客戶的認可,該領域仍存較大空白,公司核工業領域發展前景好,且持續性發 展潛力高。
5.9. 天箭科技:重點發展相控陣雷達天線業務
公司自成立以來堅持致力于軍工產品研發,在高波段、大功率固態發射機領域深入 挖掘,結合國內外前沿技術,為國內重大武器裝備性能提升做出了貢獻。公司當前主要 代表產品為彈載固態發射機、新型相控陣天線及其他固態發射機產品,其在軍事領域的 應用包括雷達制導導彈精確制導系統、其它雷達系統、衛星通信和電子對抗等。公司自 成立以來,經多年拼搏發展,已有十余個型號產品完成定型生產,并批量交付、裝備部 隊。
產品種類較少,主要營收由固態發射機創造。公司產品包括大功率固態發射機、新 型相控陣天線、其他微波組件三大類主流產品。自 2020 年來公司收入絕大部分由固態 發射機創造,2020 年及 2022 前半年固態發射機收入占比 100%,2021 年固態發射機占 比 99.66%,新型相控陣占比 0.34%。
深耕固態微波領域,遇國防投入增加機遇。我國國防需求不斷提升,國防科技工業 不斷增長,而公司生產的彈載固態發射機是導彈精確制導主動雷達導引頭的核心部件。新型相控陣產品相控陣是公司新技術創新突破及未來發展的方向之一,該突破可以提高 公司在行業的地位。司自成立以來一直為國防軍工科研生產單位提供關鍵部件、分系統 配套業務,在行業內形成了較高的知名度與認可度,在技術研發、產品訂制、產品質量等 方面具有一定的競爭優勢。
5.10. 華力創通:天基雷達信號處理國內領先
華力創通是國內首批獲得完整國防軍工準入資質的股份制企業,是國內國防、政府 及行業信息化技術與創新應用的領先者。公司在衛星導航、衛星通信、雷達信號處理、 仿真測試、無人系統領域已經形成一定規模的科研生產能力,軍工產值約占公司總產值 的 60%,為我軍精確制導武器、電子對抗、航空電子、信息化作戰、指揮控制及先進武 器系統的研制提供了先進的器件、終端、系統和解決方案。公司還積極面向行業和地方 經濟發展,在智慧城市、衛星大數據、應急通信、安全監測、海洋工程等領域,為廣大 用戶提供整套的技術體系及解決方案。
公司業務衛星導航和衛星移動通訊占主要比例,雷達通信及仿真測試模塊持續擴大。在北斗衛星導航領域,華力創通全程參與了北斗一代,北斗二代,北斗全球的跟蹤和研 制,公司產品涵蓋芯片、模組、天線、板卡、終端、測試儀器等完整布局。在衛星移動 通信領域,公司掌握衛星移動通信網絡和地面網絡結合終端的自主研發技術,積極開發 民用通導一體化模塊,成為天通領域中的上游企業。全國只有華力創通和五十四所能夠 生產終端所需要的芯片,形成技術領先和進入壁壘。雷達信號處理領域,公司主要生產 包括雷達模擬器、測試裝置、高速記錄存儲設備和天線模擬器等用于測試雷達性能的產 品,以及信號發生器、干擾模擬器等用于雷達信號信息處理的裝備類產品。仿真測試領 域,公司能夠生產用于 AFDX 總線測試和 FC-AE 總線測試的標準化產品,生產用于航 電測試和總線測試的測試系統,提供定制化的系統仿真解決方案等。
5.11. 金信諾:天基雷達信號接收終端
金信諾是國內射頻同軸電纜品種最全、半柔射頻同軸系列產品規模最大、具有較強 品牌影響力的中高端射頻同軸電纜生產企業之一,主要從事中高端射頻同軸電纜的研發、 生產和銷售,產品廣泛應用于移動通信、微波通信、廣播電視、隧道通信、通信終端、 軍用電子、航空航天等領域。公司生產的半剛和穩相射頻同軸電纜應用于神舟五號、神 舟六號等軍工產品,代表了中國射頻同軸電纜制造行業的最高水平。2021 年,公司實現 營業總收入 27.34 億元,同比增長 39.44%;歸母凈利潤 0.47 億元,同比上升 170.59%。
掌握信號互聯產品的核心技術,注重研發創新助推持續內生性增長。在作為中國第 一家同時主導制定線纜及連接器國際標準的民營企業,在細分領域具備核心技術優勢。除了 IEC 國際標準外,公司積極推動信號聯接技術相關國家標準、行業標準制定與規范 覆蓋了電纜、連接器、電纜組件、電纜試驗方法和連接器試驗方法等領域。
5.12. 霍萊沃:國內相控陣雷達檢測龍頭
霍萊沃是一家專注于自主研發工業軟件的高新技術企業,憑借多年經驗積累和技術 攻關,公司已經在電磁領域多個細分方向做到業內領先,核心業務包括電磁場仿真分析 驗證業務、通用測試業務、電磁校準測量系統及相控陣相關產品業務,其主要產品廣泛 應用在航空航天、國防軍工、移動通信、汽車制造等多個領域。
三大業務協同發力,營收利潤穩步增長。公司是業內極少數同時掌握電磁仿真和校 準測量兩類核心算法的企業,電磁仿真驗證、電磁測量系統及相控陣產品三大業務具有 內在協同性,不同板塊工程經驗可有效復用,算法之間可相互印證,有助于技術迭代優 化和產品升級,共同助推公司業績增長。2021 年公司營業總收入 3.3 億元,較上年度增 長 43.78%。2021 年電磁仿真、通用測試、相控陣電磁測量及產品營收各同增 10.83%, 34.38%,80.49%。2021 年公司毛利率達 42.57%,實現歸母凈利潤 0.61 億元,同比增長 35.90%,收到銷售現金流 2.23 億元,同增 41.14%。
5.13. 四創電子:軍/民雷達雙發展
公司是雷達電子和安全電子領域的重要制造商,雷達和公共安全產品是公司兩大收 入和利潤來源。雷達及配套產品是公司的傳統優勢業務。其中軍用電源等雷達配套產品 多向 38 所及其控股子公司銷售,是公司主要的電源業務。雷達業務分為民用雷達和軍 用雷達。民用雷達產品主要有氣象雷達(測雨系列雷達、測風系列雷達、測云系列雷達), 航管雷達,及相關配套產品,軍用雷達主要有警戒雷達,氣象雷達、航管雷達,軍用微 波、印制板等雷達相關配套產品;電源業務主要為軍工配套供電系統和模塊電源、新能源電動汽車充電設備、工業控制電源等,應用于軍用國防、新能源汽車、工業控制和醫 療環保等領域。
受益于國防信息化,軍品電源配套業務增長空間大,公司營收有所回升且穩步增長。其中,2021 年電源產品、雷達及雷達配套及糧食倉儲信息化改造營業收入比上年分別增 長 9.8%、15.97%、23.01%。
公司業績良好,合同負債穩定增長。截至 2022 年第三季度,公司合同負債達 4.797 億元,表明公司目前訂單充足,并且有望伴隨軍隊裝備信息化改革,產品持續放量。
5.14. 國睿科技:軍貿雷達領先企業
軍用雷達領先企業,十四所注入優質資產。公司是國內軍用雷達的龍頭企業,主要 產品包括防務雷達、機載雷達、氣象雷達及相關系統。截至 2022 年,雷達板塊收 入占比超過 60%,利潤占比超過 70%,支撐主體為防務雷達。公司于 2013 年和 2020 年獲得十四所優質資產的注入,其中公司全資子公司國瑞防務為國內防務雷達領 域的領先企業,主營產品包括十四所獲得出口許可的全部外銷和內銷型號雷達, 如三代及三代半戰斗機機載火控雷達、武器定位雷達、反隱身情報雷達等核心產 品,幫助公司拓展了防務雷達和工業軟件外貿業務。
5.15. 納睿雷達:民營雷達總裝第一股
納睿雷達為國內掌握全極化多功能有源相控陣雷達關鍵核心技術并實現了產業化 的高新技術企業。也是全球少量掌握從微帶貼片陣列天線、射頻前端、數字中頻后端、 信號處理融合到雷達產品開發等相控陣雷達設計制造、軟件生態和雷達算法服務全價值 鏈系統解決方案提供商。公司有源相控陣雷達產品研發路線獨特,將相控陣技術和極化 技術相結合,突破了相控陣雷達技術在民用領域推廣應用的技術壁壘和成本瓶頸。公司主營相控陣雷達系統產品研究及其應用,產品已廣泛應用于氣象探測領域,并逐 步向水利監測、民用航空、海洋監測、森林防災、公共安全等領域推廣。
相控陣雷達技術產業化先行者,自主研發創新技術達國際領先水平。納睿雷達是相 控陣天氣雷達國際先行的研發及產業化者,擁有相控陣天氣雷達產業化能力且具備市場 競爭力的企業相對較少。近年來在主營業務所屬的細分市場累計中標數量排名第一,市 場占有率具有先發優勢。公司擁有多項自主知識產權,項目核心部件、材料等國產占比 90%以上,核心技術自主可控,總體技術達到國際先進水平。2022 年,公司實現營業總收入 2.10 億元,同比增長 14.74%;實現歸母凈利潤 1.06 億元,同比增長 9.66%。公司產品實現全價值鏈自主研發生產,采用全固態和商用現貨 COTS 系統設計,實現雷達系統的高度集成、小型化和低成本;使得有源相控陣雷達系 統成本降低,讓公司產品適用更加寬泛的民用領域。
5.16. 復旦微電:天基雷達 FPGA 芯片主要供應商
復旦微電是一家國內領先的芯片設計企業,擁有安全與識別、非揮發存儲器、智能 電表芯片、現場可編程門陣列(FPGA)四大類產品線。在安全與識別領域,公司在金 融、交通、社保等方面表現穩定,同時拓展電信類 SIM 卡和安全芯片市場。非揮發存儲 器產品線包括各類存儲器產品,如 EEPROM、NORFlash 和 NANDFlash。智能電表芯片 產品線以國家電網單相智能電表 MCU 市場為核心,拓展至水氣熱表等應用領域。公司 在 FPGA 領域技術領先,提供嵌入式可編程器件芯片(PSoC)等產品。同時,控股子 公司華嶺股份為客戶提供芯片測試服務,具有豐富的技術積累,為公司發展提供強大支 持。
2022 年公司實現營業收入約 35.39 億元,同比增長 37.31%,歸母凈利潤約 10.77 億 元,同比增長 109.31%,盈利能力顯著提升。由于下游客戶需求增加,公司 2022 年年 末存貨達 14.83 億元,同比增長 61.91%。
公司在國內 FPGA 芯片設計領域處于領先地位,是國內首家推出億門級 FPGA 產 品的企業,填補了我國高端 FPGA 產品的空缺。伴隨著 5G 技術發展和人工智能的進步, 近年來 FPGA 全球市場不斷壯大,中國市場有望成為主要的市場組成部分和增長引擎, 國內 FPGA 廠商的市場份額尚不及頂級國際廠商,國產替代需求和成長潛力巨大。
5.17. 國瑞科技:艦載雷達電源配套產品供應商
國瑞科技是一家專業的船舶電氣及自動化控制設備供應商,主要從事船舶及海洋工 程電氣、自動化系統及其系統集成的研發、生產、銷售及綜合技術服務,通過了中國船 級社 ISO9001、ISO45001、ISO14001 等管理體系的第三方認證,是中國具備競爭力的 船舶及海洋工程電氣、自動化系統及相關技術服務專業供應商。目前公司在系統配套集 成方面已具備船舶配電系統集成,可以為船載雷達、導航等提供電源。
深耕主業,訂單充足收入能力可觀。公司開展了全國產化標準化硬件項目且已完成 研發、生產及第三方試驗;開展了水下機器人的批量化生產制造及海洋科學調查服務;開展了 TZT 全碳纖維駕控臺研制等,直接或間接承擔了大量艦船、航空航天、水下裝 備相關項目。
公司經營情況顯著改善,有望持續增加。2022 年度公司實現營業收入為 2.74 億元, 較上年同期增長 24.66%,主要營收來源為船舶配電系統。
主營業務穩定,新業務研發見進展。公司主要營收業務來自船舶配電系統,其中直 流啟動電源采用高頻電力電子變換技術,可用于雷達等需要大電流直流電源供電的場合。中頻電源裝置采用高頻電力電子變換技術,可為雷達提供穩定的 400Hz 中頻電源供電。新業務研發方面,公司為新能源船研制的集裝箱式儲能系統已于報告期內完成交付并裝 船調試,已拿到電池模組、電池包、BMS 的 CCS 型式認可證書,集裝箱式儲能系統的 CCS 產品認可證書;薄膜電容器產品具有抗沖擊能力強、低損耗和長壽命等特點,綜 合性能指標超過了國內外同類產品。
審核編輯 :李倩
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原文標題:軍用雷達產業鏈深度報告:數字化集成化雙維迭代
文章出處:【微信號:CloudBrain-TT,微信公眾號:云腦智庫】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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