引言:
物互聯(lián)大幕開啟,民用射頻市場(chǎng)空間大。長(zhǎng)期以來通信是射頻微波在民用市場(chǎng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域,目前 5G 技術(shù)正逐漸成熟并實(shí)現(xiàn)商用化。5G 基站采用的MIMO 技術(shù)大幅增加了微波器組件的用量,5G 通信覆蓋毫米波波段,高頻器件單價(jià)更高,5G 基站建設(shè)直接推動(dòng)了射頻微波市場(chǎng)擴(kuò)容。
據(jù) Yole 預(yù)測(cè) 2022 年射頻領(lǐng)域半導(dǎo)體微波器件市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá) 25 億美元;另一方面 5G 也為自動(dòng)駕駛、物聯(lián)網(wǎng)等奠定了基礎(chǔ),拓展了射頻微波的應(yīng)用領(lǐng)域。除通信外車載毫米波雷達(dá)、衛(wèi)星導(dǎo)航定位終端、商業(yè)航天用抗輻照微波器組件等應(yīng)用也將共同支撐起民用射頻微波在中長(zhǎng)期巨大的市場(chǎng)空間。
01 微波器組件處理模擬信號(hào),是無線電設(shè)備的核心
射頻前端在無線電設(shè)備中不可或缺,微波器組件是其構(gòu)成要素
射頻前端對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行頻率變化,是無線電設(shè)備中必不可少的部件。無線電設(shè)備是利用收發(fā)電磁波,實(shí)現(xiàn)通信、探測(cè)、對(duì)抗等功能的設(shè)備。天線振子在長(zhǎng)度為無線電波長(zhǎng)的1/4 時(shí)工作效率最高,為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小型化,無線電信號(hào)往往波長(zhǎng)較短即頻率較高,而受限于后端數(shù)字信號(hào)處理機(jī)能力,原始電信號(hào)頻率往往較低,因此無線電設(shè)備需要對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行頻率變化,射頻前端便是執(zhí)行這一變化過程的部件。
以數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為無線電信號(hào)為例,數(shù)據(jù)處理機(jī)(DSP)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分類、合并、計(jì)算等處理,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊將處理后的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào),射頻前端對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)制、功率放大等一系列處理,最后經(jīng)天線將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為無線電信號(hào)。
隨著無線電設(shè)備的普及,射頻前端在軍民各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。受無線電技術(shù)進(jìn)步以及人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)范圍擴(kuò)大等因素影響,無線電設(shè)備在軍民領(lǐng)域逐漸普及,帶動(dòng)射頻前端應(yīng)用領(lǐng)域不斷增加。
在軍用領(lǐng)域,射頻前端主要應(yīng)用于雷達(dá)、軍用通信設(shè)備、軍用無線電偵察和電子干擾等設(shè)備上;在民用領(lǐng)域,射頻前端主要應(yīng)用于包括基站、手機(jī)和平板電腦等在內(nèi)的移動(dòng)通信終端以及 ADAS(高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng))上,在 ADAS 中的應(yīng)用主要為汽車毫米波雷達(dá),未來在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,射頻前端也有廣大的應(yīng)用前景。
02 萬物互聯(lián)大幕開啟,民用射頻市場(chǎng)空間大
在萬物互聯(lián)時(shí)代,微波技術(shù)民用價(jià)值被不斷發(fā)掘,產(chǎn)業(yè)天花板持續(xù)拔高。射頻器件是無線連接的核心,是實(shí)現(xiàn)信號(hào)發(fā)送和接收的基礎(chǔ)零件,在民用市場(chǎng)有著廣泛的應(yīng)用。目前通信是射頻在民用市場(chǎng)最主要的應(yīng)用領(lǐng)域,5G 通信頻率覆蓋毫米波波段,該波段微波器組件價(jià)格較高,同時(shí) 5G 基站采用 MIMO 技術(shù),微波器組件用量也大幅增加,5G 商用通信的逐步普及,將帶來微波電路的巨大需求。
此外 5G 基站的規(guī)?;佋O(shè)也將釋放物聯(lián)網(wǎng)等其他應(yīng)用需求,相關(guān)終端有望放量。衛(wèi)星導(dǎo)航加速與智能駕駛等新型領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)融合,車載導(dǎo)航、便攜式導(dǎo)航儀、智能行車記錄儀等終端微波器組件市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。
隨著高級(jí)輔助駕駛技術(shù)的逐步普及,汽車?yán)走_(dá)前后裝市場(chǎng)需求也將迎來爆發(fā)式增長(zhǎng)。隨著射頻在傳統(tǒng)通信領(lǐng)域應(yīng)用增加,以及在物聯(lián)網(wǎng)、智能駕駛等新興市場(chǎng)取得突破,民用微波器組件市場(chǎng)天花板有望持續(xù)拔高。
射頻功率組件需求強(qiáng)勁,有望進(jìn)入快速發(fā)展期。在民用射頻器組件中,功率器件占據(jù)了較大的市場(chǎng)份額。而得益于 5G 基站建設(shè)、小型基站增補(bǔ),射頻功率器件市場(chǎng)有望走出2015 年以來的低潮期,進(jìn)入快速發(fā)展階段。
根據(jù) Yole 預(yù)期,射頻功率組件市場(chǎng)有望在 2022年達(dá)到 25 億美元,2016-2022 年間 CAGR 達(dá)到 9.8%;而在這其中,基站設(shè)施與無線回程網(wǎng)絡(luò)等組件占比接近一半,2016-2022 年間 CAGR 分別達(dá)到 12.5%、5.3%。
而據(jù) Yole數(shù)據(jù),軍事的射頻功率器件同期 CAGR 為 4.3%。民用端的強(qiáng)勢(shì)需求,將在未來幾年持續(xù)推動(dòng)射頻功率組件市場(chǎng)發(fā)展。
03 5G 商用部署加速,射頻芯片市場(chǎng)擴(kuò)張
5G 基站中射頻組件數(shù)量和價(jià)值上升。5G 時(shí)代主流基站將演變?yōu)?BBU+AAU 的形態(tài),應(yīng)用 Massive MIMO 技術(shù),64 通道的天線方案使得一個(gè) 5G 基站需要 192 個(gè)濾波器,遠(yuǎn)高于 4G 時(shí)代 8 通道方案的濾波器數(shù)量。
同時(shí)在 Massive MIMO 技術(shù)下,射頻器件需要與天線高度集成,射頻器件技術(shù)門檻與附加值大大提高。在 3G、4G 階段,射頻價(jià)值僅占整體基站總價(jià)值的 4%,而在 5G 時(shí)代,射頻價(jià)值比重預(yù)計(jì)將進(jìn)一步提升至 8%-10%。
5G 商用后,終端設(shè)備射頻前端價(jià)值量也將顯著提升。從手機(jī)終端的單機(jī)價(jià)值量來看, 5G 時(shí)代單機(jī)價(jià)值達(dá)到 25 美金,顯著高于 3G 時(shí)代的 8 美金與 4G 時(shí)代的 18 美金,與 4G相比增幅近 40%。
從射頻間端器件數(shù)量來看,由于 5G 需要支持更多的頻段、進(jìn)行更復(fù)雜的信號(hào)處理,所需濾波器、功率放大器等射頻組件數(shù)量顯著增加,若未來 5G 手機(jī)將需要實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能,包括多輸入多輸(MIMO)、智能天線技術(shù)(如波束成形或分集)、載波聚合(CA)等,射頻前端價(jià)值量還將持續(xù)提升。
北斗精度追平 GPS,民用市場(chǎng)有望打開
北斗三號(hào)系統(tǒng)全面建成后授時(shí)和定位精度大幅提升。我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)從 1994年啟動(dòng)開始,至今已經(jīng)發(fā)展至第三代。2019 年底,北斗三號(hào)所有中圓地球軌道衛(wèi)星發(fā)射完畢,標(biāo)志北斗三號(hào)全球系統(tǒng)核心星座部署完成。
相比于北斗一號(hào)和二號(hào),北斗三號(hào)在原子鐘和星間鏈路兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破,使北斗系統(tǒng)的定位精度實(shí)現(xiàn)了由 10 米量級(jí)向米級(jí)的跨越。性能上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)對(duì) GPS 的趕超,為后續(xù)北斗大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
中國(guó)導(dǎo)航市場(chǎng)快速擴(kuò)張,北斗商業(yè)潛力巨大。根據(jù)《2020 中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》(中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì))顯示,2019 年中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值達(dá) 3450 億元,較 2018 年增長(zhǎng) 14.4%。
其中與衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用直接相關(guān)的產(chǎn)業(yè)核心產(chǎn)值為 1166 億元, 在總產(chǎn)值中占比為 33.8%,北斗對(duì)產(chǎn)業(yè)的核心產(chǎn)值貢獻(xiàn)率超過 80%?!氨倍?”行業(yè)應(yīng)用的深入推進(jìn)以及消費(fèi)市場(chǎng)的逐步拓展,民用市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>
北斗應(yīng)用獲政策加持,短期行業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)增長(zhǎng)快。行業(yè)市場(chǎng)是指面向行業(yè)用戶和特定用途的應(yīng)用市場(chǎng),主要包括終端產(chǎn)品銷售和解決方案服務(wù)兩大類業(yè)務(wù),面向測(cè)繪、位移監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)機(jī)械等領(lǐng)域。根據(jù)上海產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測(cè),2020 年中國(guó)行業(yè)導(dǎo)航市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 120.77億元,同比增長(zhǎng) 24.97%。
從細(xì)分市場(chǎng)來看,如在智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域,基于北斗、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、攝像頭等設(shè)備的無人駕駛電動(dòng)港口牽引車(L4 級(jí))可實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)駕駛水平運(yùn)輸。由于部分行業(yè)應(yīng)用涉及敏感地理信息,為保障國(guó)家安全,政府出臺(tái)政策引導(dǎo)北斗替換 GPS,這部分市場(chǎng)對(duì)終端價(jià)格敏感較低,預(yù)計(jì)短期北斗在行業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)將保持快速增長(zhǎng)。
大眾應(yīng)用市場(chǎng)前景廣闊,終端價(jià)格下降后北斗占比或提升。民用導(dǎo)航位置服務(wù)包括智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備、平板、數(shù)碼相機(jī)等終端市場(chǎng),截至 2019 年底,中國(guó)國(guó)產(chǎn)北斗兼容型芯片及模塊銷量已突破 1 億片,國(guó)內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航定位終端產(chǎn)品總銷量突破 4.6 億臺(tái),其中具有衛(wèi)星導(dǎo)航定位功能的智能手機(jī)銷售量達(dá)到 3.72 億臺(tái);
而在乘用車導(dǎo)航領(lǐng)域,截至 2018年 12 月,北斗/GNSS 兼容乘用車前裝智能車載終端推廣近 200 萬臺(tái),在國(guó)內(nèi) 10 多個(gè)汽車生產(chǎn)企業(yè) 30 多個(gè)車型實(shí)現(xiàn)了批量應(yīng)用。大眾應(yīng)用中消費(fèi)者對(duì)價(jià)格較為敏感,由于北斗三號(hào)組網(wǎng)完成時(shí)間較短,相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈尚不成熟,目前終端產(chǎn)品價(jià)格遠(yuǎn)高于 GPS 產(chǎn)品,大眾應(yīng)用市場(chǎng)拓展難度較大。預(yù)計(jì)未來隨著北斗應(yīng)用增加,規(guī)模效應(yīng)凸顯,終端價(jià)格有望下降至 GPS 相同水平,北斗在大眾應(yīng)用市場(chǎng)中占比或?qū)⑻嵘?/p>
04 智能駕駛漸行漸近,毫米波雷達(dá)有望普及
智能駕駛時(shí)代,毫米波雷達(dá)成為必需。毫米波雷達(dá)是工作在毫米波波段(30~300GHz)的探測(cè)雷達(dá)。同厘米波雷達(dá)相比,毫米波雷達(dá)具有體積小、質(zhì)量輕和空間分辨率高的特點(diǎn);
與紅外、激光、電視等光學(xué)雷達(dá)相比,毫米波雷達(dá)穿透霧、煙、灰塵的能力強(qiáng),具有全天候(大雨天除外)全天時(shí)的特點(diǎn),其車載重要性與日俱增,車載毫米波雷達(dá)逐漸進(jìn)入快車道。
隨著 ADAS 滲透率逐步提高,“1 長(zhǎng)+4 中短”5 個(gè)毫米波雷達(dá),逐步成為汽車標(biāo)配。目前眾多車企,如大眾、奔馳、奧迪、豐田等都已在其中高端車型上配置了毫米波雷達(dá)。
毫米波雷達(dá)進(jìn)入快速擴(kuò)張期,帶動(dòng)射頻組件需求擴(kuò)大。隨著無人駕駛產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,毫米波雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模逐年增加。數(shù)據(jù)顯示,2020 年全球毫米波雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模超 50 億美元,持續(xù) 5 年保持 20%以上的高增速。
而國(guó)內(nèi)市場(chǎng)則增長(zhǎng)更加迅速,2016-2020 年間保持 30%以上的高增速,高于全球表現(xiàn),2020 年毫米波雷達(dá)市場(chǎng)或達(dá)到 72.1 億元。隨著國(guó)內(nèi)汽車消費(fèi)持續(xù)結(jié)構(gòu)升級(jí),無人駕駛汽車市場(chǎng)需求擴(kuò)大,國(guó)內(nèi)毫米波雷達(dá)前后裝市場(chǎng)高增長(zhǎng)在未來幾年或能夠持續(xù)。射頻前端組件作為毫米波雷達(dá)的核心射頻部分,其成本占比約25%,需求或?qū)⑦M(jìn)一步擴(kuò)大。
微波器組件是射頻前端構(gòu)成要素,各自承擔(dān)不同功能。射頻前端由微波組件構(gòu)成,主要包括頻率源、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和 TR 組件等,不同微波組件又包含各類微波器件。頻率源用于產(chǎn)生穩(wěn)定的高頻電信號(hào)載波,核心器件為振蕩器;發(fā)射機(jī)的核心器件包括調(diào)制器、功率放大器(PA)和電源,調(diào)制器實(shí)現(xiàn)對(duì)低頻信號(hào)的調(diào)制,PA 用于放大高頻電信號(hào);
接收機(jī)的核心器件主要包括低噪聲放大器、濾波器、解調(diào)器,能夠?yàn)V除雜波,同時(shí)解調(diào)高頻電信號(hào);接收機(jī)有傳統(tǒng)接收機(jī)和數(shù)字接收機(jī)兩種,前者通過電路解調(diào),成本低但時(shí)間長(zhǎng),后者集成了數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊,將模擬信號(hào)先轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)再進(jìn)行解調(diào),時(shí)間短但成本高;
TR 組件是相控陣中必需的微波組件,傳統(tǒng)無源 TR 組件主要功能是信號(hào)的收發(fā)控制,核心器件包括環(huán)形器、移相器等,新型有源 TR 組件已將發(fā)送機(jī)的功率放大等部分功能集成進(jìn)TR 組件。
05 射頻芯片指用集成電路技術(shù)制造微波器組件,應(yīng)用場(chǎng)景逐步拓寬
芯片是集成電路方法的應(yīng)用,而非某種特定功能的器件。芯片是根據(jù)特定目的和用途,用集成電路的方法制造電路中的器件、組件、模塊甚至系統(tǒng)。集成電路是電子學(xué)中一種將電路(主要包括半導(dǎo)體設(shè)備、被動(dòng)組件等)集中制造在半導(dǎo)體晶圓表面上的小型化方式。
芯片在制造過程中根據(jù)特定需求進(jìn)行設(shè)計(jì),通過集成電路的方法得以實(shí)現(xiàn),不同功能的器件、組件、模塊乃至系統(tǒng)均可通過集成電路的方法集成于芯片中。
多層級(jí)射頻芯片大幅提高小型化和集成化程度,在無線電設(shè)備中應(yīng)用逐步拓寬。射頻芯片是把射頻前端中的器件、組件、模塊,甚至整個(gè)射頻前端通過集成電路的方法集成芯片。
射頻前端已實(shí)現(xiàn)多層級(jí)芯片化,器件級(jí)有功放芯片、開關(guān)芯片(移動(dòng)通信傳導(dǎo)開關(guān)、 WiFi 開關(guān)、天線調(diào)諧開關(guān))等;組件級(jí)有 TR 芯片等;模塊級(jí)有數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、電源芯片等;
系統(tǒng)級(jí)有手機(jī)中的射頻前端芯片。芯片集成工藝在射頻前端的應(yīng)用大幅降低器件尺寸,提高模塊的集成度,為成本控制和性能堆疊提供技術(shù)基礎(chǔ)。功放芯片是通信基站和終端中必不可少的電子元器件,TR 芯片是整個(gè)雷達(dá)的關(guān)鍵電子元器件之一,在軍用雷達(dá)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。隨著 5G 技術(shù)廣泛商用和中國(guó)移動(dòng)通信基站進(jìn)一步增建,射頻芯片應(yīng)用場(chǎng)景將進(jìn)一步擴(kuò)大。
科研院所是市場(chǎng)主力,民營(yíng)企業(yè)業(yè)績(jī)彈性大
射頻微波市場(chǎng)參與者主要包括體制內(nèi)科研院所和體制外民營(yíng)企業(yè)兩大類??蒲性核?,13 所和 55 所是射頻微波領(lǐng)域的主力軍,產(chǎn)品譜系全面下游應(yīng)用涵蓋廣泛,在化合物半導(dǎo)體功率器件等技術(shù)上實(shí)力較強(qiáng);
14 所、29 所等信息化主機(jī)院所,往往也會(huì)生產(chǎn)部分微波器組件用于自供。民營(yíng)企業(yè)業(yè)務(wù)規(guī)模小于 13 所和 55 所,產(chǎn)品多集中于特定類型的微波器組件,配套的型號(hào)也相對(duì)較少,但民營(yíng)企業(yè)在公司治理上更為靈活,“十四五”期間隨著下游信息化裝備加速列裝,民營(yíng)企業(yè)業(yè)績(jī)彈性或?qū)⒏蟆?/p>
06 國(guó)內(nèi)微波起步晚、差距大,相控陣領(lǐng)域有望取得突破
我國(guó)微波技術(shù)起步晚、差距大,產(chǎn)業(yè)不成熟競(jìng)爭(zhēng)力較弱
微波技術(shù)一戰(zhàn)后登上歷史舞臺(tái),在近一百年間保持了快速發(fā)展。微波技術(shù)誕生于一二戰(zhàn)之間的間戰(zhàn)時(shí)期,1936 年 Southworth 發(fā)表論文宣布了波導(dǎo)傳輸實(shí)驗(yàn)成功,正式開創(chuàng)了微波技術(shù)的歷史。此后微波技術(shù)保持了近一百年的高速發(fā)展,1939 年第一臺(tái)分米波雷達(dá)的誕生極大的推進(jìn)了微波技術(shù)的落地和發(fā)展,隨著二次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)雷達(dá)技術(shù)迅速走向成熟,反雷達(dá)技術(shù)應(yīng)運(yùn)出現(xiàn),電子對(duì)抗這一全新分支走上歷史舞臺(tái);
戰(zhàn)后射電天文學(xué)大發(fā)展對(duì)于微波技術(shù)的性能指標(biāo)提出了更高要求,冷戰(zhàn)時(shí)期的太空軍備競(jìng)賽助推微波技術(shù)進(jìn)入大發(fā)展時(shí)期;90 年代至今有源相控陣?yán)走_(dá)、通信升級(jí)、智能駕駛和萬物互聯(lián)主導(dǎo)了微波技術(shù)革命式發(fā)展。
我國(guó)微波技術(shù)起步晚且前期發(fā)展慢,近年快速追趕差距逐步縮小。在一次世界大戰(zhàn)后微波技術(shù)出現(xiàn)時(shí),我國(guó)處于長(zhǎng)期戰(zhàn)亂和割據(jù)狀態(tài),錯(cuò)過了微波技術(shù)登臺(tái)之初的黃金時(shí)期,直到建國(guó)后中國(guó)微波技術(shù)才開始起步,50 年代初期我國(guó)研制出第一臺(tái)米波防空雷達(dá),相較世界先進(jìn)技術(shù)差距約二十年。
60 年代初微波技術(shù)重要性得到重視,相關(guān)產(chǎn)研教的系統(tǒng)性體系開始建立;80 年代伴隨改革開放的腳步,我國(guó)微波產(chǎn)業(yè)開始加速趕超,直到近年在個(gè)別細(xì)分領(lǐng)域取得了世界領(lǐng)先的成就,行業(yè)整體差距也逐步縮小。
目前我國(guó)微波技術(shù)在高頻器件、產(chǎn)業(yè)化和系統(tǒng)設(shè)計(jì)三個(gè)領(lǐng)域存在較大差距。相比國(guó)際一流水平,目前我國(guó)微波技術(shù)存在的差距主要集中在三個(gè)領(lǐng)域:
1、隨著軍用無線電設(shè)備的升級(jí),以及民用 5G 通信及物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,微波器組件需要支持的頻段顯著升高,在高頻微波器組件領(lǐng)域,我國(guó)與西方發(fā)達(dá)國(guó)家仍存在差距;
2、雖然我國(guó)在部分先進(jìn)微波器組件的研發(fā)上取得突破,但產(chǎn)業(yè)化上仍存在不足,導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)微波器組件在成本和可靠性上存在差距;
3、隨著電子產(chǎn)品趨于小型化,微波器組件的供電、散熱等問題愈發(fā)突出,對(duì)射頻前端的系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了較高的要求,在這一點(diǎn)上我國(guó)也有較大的進(jìn)步空間。
微波技術(shù)上的差距,導(dǎo)致我國(guó)微波產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力較弱。我國(guó)微波技術(shù)相對(duì)世界先進(jìn)水平整體落后,軍用器件性能存在差距,同時(shí)民用產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化率較低。例如抗干擾通信領(lǐng)域,美國(guó)的戰(zhàn)略防御計(jì)劃(SDI) 實(shí)現(xiàn)了極高的設(shè)備通信率,通過大量信息實(shí)現(xiàn)抗干擾交換并且可以無障礙監(jiān)測(cè)傳輸,其中高空監(jiān)視傳感器能實(shí)現(xiàn)同時(shí)監(jiān)視 1500 個(gè)同時(shí)發(fā)射的導(dǎo)彈;而我國(guó)在解密技術(shù)、編碼糾錯(cuò)技術(shù)等方面仍存在很大差距。
另外在電子戰(zhàn)領(lǐng)域,美歐主要軍事強(qiáng)國(guó)起步早,并在數(shù)十年間發(fā)展迅速。2016 年,美軍推出世界首套認(rèn)知電子戰(zhàn)系統(tǒng)(SRx),提供自適應(yīng)、可遠(yuǎn)程重新編程等功能,集成在手掌大小的模塊中,并能實(shí)現(xiàn)全譜覆蓋。
而國(guó)內(nèi)對(duì)于下一代認(rèn)知電子戰(zhàn)的認(rèn)識(shí)和重視程度不足,技術(shù)也整體落后。民品則由于起步晚、規(guī)模小、成本控制能力較差,難以打開下游市場(chǎng),相關(guān)國(guó)產(chǎn)器組件市占率較低。
07 軍民相控陣技術(shù)發(fā)展迅速,中國(guó)有望取得突破
相控陣?yán)走_(dá)大量應(yīng)用,帶動(dòng)微波器組件需求上升。相控陣?yán)走_(dá)是由大量相同的陣元組成的雷達(dá)面陣,每一個(gè)陣元都可以控制其電流相位,通過控制陣元之間相位差來實(shí)現(xiàn)電子掃描。相控陣?yán)走_(dá)使用密集天線陣列,可同時(shí)針對(duì)不同方向進(jìn)行電子掃描,目前已成為列裝主流。
在探測(cè)、電子對(duì)抗等領(lǐng)域,微波組件占據(jù)相關(guān)制造成本的 60%以上,市場(chǎng)空間巨大。我國(guó)已從雷達(dá)制造大國(guó)邁入雷達(dá)研發(fā)強(qiáng)國(guó),目前處于大量使用單片微波集成電路的固態(tài)模擬有源相控陣體制階段,并逐步向數(shù)字陣列雷達(dá)過渡,相控陣?yán)走_(dá)大量使用發(fā)射單元也進(jìn)一步帶動(dòng)了 TR 組件等微波器組件價(jià)值量占比提升。
有源相控陣?yán)走_(dá)優(yōu)于無源相控陣?yán)走_(dá),已成為軍用相控陣發(fā)展方向。有源相控陣?yán)走_(dá)是相控陣?yán)走_(dá)的一種,區(qū)別于無源相控陣中,通過移相器改變發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的高頻信號(hào),有源相控陣?yán)走_(dá)的每個(gè)發(fā)射/接收組件(TR 組件),都能自己產(chǎn)生高頻信號(hào)。
有源相控陣?yán)走_(dá)憑借多功能、遠(yuǎn)距離、高精度、高靈活性、高可靠性以及優(yōu)良的抗干擾能力等鮮明特征,性能上優(yōu)于無源相控陣?yán)走_(dá)。因此,有源相控陣?yán)走_(dá)已成為當(dāng)前艦載相控陣?yán)走_(dá)、機(jī)載雷達(dá)、導(dǎo)彈導(dǎo)引頭等的重要發(fā)展方向之一,得到世界軍事強(qiáng)國(guó)的重點(diǎn)發(fā)展。
毫米波MIMO 技術(shù)在 5G 等民用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,也將提振微波器組件需求。毫米波是指 30~300GHz 頻域(波長(zhǎng)為 1~10mm)的電磁波,具有頻譜寬、方向性好、可靠性高、波長(zhǎng)極短的特點(diǎn)。伴隨物聯(lián)網(wǎng)和 5G 移動(dòng)通信的飛速發(fā)展,頻譜資源逐漸緊缺,開發(fā)利用毫米波頻譜資源成為了第五代移動(dòng)通信技術(shù)的重點(diǎn)。
為充分發(fā)揮毫米波優(yōu)勢(shì),5G 基站廣泛使用多輸入多輸出技術(shù)(MIMO),該技術(shù)指在發(fā)射端和接收端分別使用多個(gè)發(fā)射天線和接收天線,以改善通信質(zhì)量,和相控陣技術(shù)有較高的相關(guān)關(guān)系,同樣也將增加對(duì)微波器組件的需求。
中國(guó)相控陣技術(shù)發(fā)展較快,在軍民領(lǐng)域應(yīng)用中有望取得突破。由于歷史原因,中國(guó)在真空電子管等技術(shù)上和歐美發(fā)達(dá)國(guó)家差距較大,這也導(dǎo)致中國(guó)無線電產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期處于落后地位。
近年來隨著無線電技術(shù)進(jìn)步以及有源相控陣的普及,晶體管正在越來越多的領(lǐng)域替代真空電子管,在這一變革中,中國(guó)緊抓歷史機(jī)遇,在晶體管技術(shù)上取得重要突破,也帶動(dòng)軍民相控陣技術(shù)迅速發(fā)展。預(yù)計(jì)未來隨著相控陣技術(shù)在軍民領(lǐng)域應(yīng)用逐步拓展,中國(guó)或?qū)⒃谏漕l領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)彎道超車。
有源相控陣普遍應(yīng)用于先進(jìn)戰(zhàn)機(jī),單機(jī)微波器組件價(jià)值量提升
新型號(hào)戰(zhàn)機(jī)加速列裝,有源相控陣?yán)走_(dá)應(yīng)用增加。空軍裝備上,我國(guó)仍裝備大量二代戰(zhàn)機(jī),作為主力機(jī)型的三代戰(zhàn)機(jī)占比不足一半,而較先進(jìn)的四代機(jī)占比極低,相比之下美國(guó)已完全淘汰二代機(jī),四代機(jī)占比高達(dá) 15%;我國(guó)在多用途中型直升機(jī)、大中型運(yùn)輸機(jī)的結(jié)構(gòu)占比以及教練機(jī)的配比上較美國(guó)也存在較大差距。
隨著我軍現(xiàn)代化建設(shè)加速,老舊裝備更新?lián)Q代,新型號(hào)戰(zhàn)機(jī)加速列裝。由于有源相控陣在性能上更優(yōu),追蹤與搜索能力更強(qiáng)、具有更高的分辨率、抗電子干擾能力更強(qiáng)、具有高數(shù)據(jù)通信能力等,在新型號(hào)戰(zhàn)機(jī)中有源相控陣?yán)走_(dá)正逐漸取代無源相控陣?yán)走_(dá)。
機(jī)載雷達(dá)向有源相控陣升級(jí),微波器組件價(jià)值量上升。有源相控陣?yán)走_(dá)的每個(gè)發(fā)射/接收組件(TR 組件),都能自己產(chǎn)生電磁波,因此雷達(dá)中電源模塊、功率放大器等微波器組件用量顯著高于傳統(tǒng)體制雷達(dá)和無源相控陣?yán)走_(dá)。
隨著先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)中機(jī)載雷達(dá)向有源相控陣?yán)走_(dá)升級(jí),單架飛機(jī)中微波器組件價(jià)值量上升,疊加新型號(hào)戰(zhàn)機(jī)加速列裝,機(jī)載領(lǐng)域微波器組件市場(chǎng)有望進(jìn)入快速擴(kuò)張期。
軍用寬帶頻段較高,高頻微波器組件占比或提升。隨著國(guó)防信息化進(jìn)程不斷加深,包含圖像、視頻、語音、數(shù)據(jù)等在內(nèi)的大容量信息流增多,只能支持低速率的數(shù)據(jù)服務(wù)的窄帶數(shù)字集群通信系統(tǒng),無法適應(yīng)業(yè)務(wù)需求的變化,帶寬大、速率高的寬帶數(shù)字集群通信系統(tǒng)需求愈發(fā)強(qiáng)烈。
由于電磁波物理特性,大帶寬的軍用寬帶需要使用頻率較高的頻段,軍用寬帶設(shè)備也需要配套高頻微波器組件,高頻微波器組件技術(shù)含量高生產(chǎn)難度大,其價(jià)格和適配的頻段正相關(guān)。隨著軍用寬帶的普及,我們預(yù)計(jì)軍用通信領(lǐng)域高頻微波器組件占比將提升,并帶動(dòng)單個(gè)設(shè)備中微波器組件的價(jià)值量增加。
線電設(shè)備廣泛應(yīng)用于電子對(duì)抗等領(lǐng)域,為微波器組件提供新增量
電子對(duì)抗重要性日益提升,我國(guó)加速追趕美俄等軍事大國(guó)。隨著國(guó)防信息化提升,制信息權(quán)已成為戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)的關(guān)鍵,電子對(duì)抗重要性日益提升。
新一代毫米波敵我識(shí)別系統(tǒng)問世,未來有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。敵我識(shí)別即對(duì)目標(biāo)敵我屬性、類型的判別。傳統(tǒng)敵我識(shí)別設(shè)備多依靠激光體質(zhì),毫米波體制因其抗干擾能力強(qiáng)、全天候工作的特性而脫穎而出,成為當(dāng)下各國(guó)陸軍敵我識(shí)別體系的主流。