（報(bào)告出品方/作者：國(guó)聯(lián)證券，孫樹明）
1 有源相控陣?yán)走_(dá)應(yīng)用廣泛，T/R 組件為核心元器件
1.1 有源相控陣?yán)走_(dá)：組成復(fù)雜，性能優(yōu)越
相控陣?yán)走_(dá)，即電子掃描陣列雷達(dá)（AESA），是指一類通過改變天線表面陣列所 發(fā)出波束的合成方式，來改變波束掃描方向的雷達(dá)。有源相控陣?yán)走_(dá)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，所以稱為有源相控陣?yán)走_(dá)。
相控陣?yán)走_(dá)采用電的方式控制雷達(dá)波束的指向變化來進(jìn)行掃描，即電掃描。相控 陣?yán)走_(dá)通過電子計(jì)算機(jī)控制移相器改變天線孔徑上的相位分布來實(shí)現(xiàn)波束在空間的 掃描，從而完成對(duì)空搜索。針對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)搜索，雖然看不到天線的轉(zhuǎn)動(dòng)，但各個(gè)輻 射器通過電子計(jì)算機(jī)控制集中向一個(gè)方向發(fā)射、偏轉(zhuǎn)，觀察距離甚至可達(dá)上萬公里； 針對(duì)近距離目標(biāo)，輻射器又可以分工負(fù)責(zé)，產(chǎn)生多個(gè)波束，有的搜索，有的跟蹤，有 的導(dǎo)引。
有源相控陣?yán)走_(dá)市場(chǎng)占比小，替代空間大。根據(jù) Forecast International 分析， 2010~2019 年，全球有源相控陣?yán)走_(dá)生產(chǎn)數(shù)量占雷達(dá)總數(shù)的 14.16%，銷售額占總雷達(dá) 行業(yè)總金額比例為 25.68%。整體來看，有源相控陣?yán)走_(dá)的市場(chǎng)占比依然較小，替代 空間巨大。
1.2 相控陣天線：有源相控陣?yán)走_(dá)最重要組成部分
有源相控陣天線是有源相控陣?yán)走_(dá)最重要的組成部分。有源相控陣?yán)走_(dá)承擔(dān)了 傳統(tǒng)脈沖多普勒雷達(dá)的天線、發(fā)射機(jī)和接收前端的功能。除了傳統(tǒng)雷達(dá)天線具有的波 束形成和波束掃描功能外，有源相控陣天線的功能還包含發(fā)射信號(hào)功率放大和接收信 號(hào)低噪聲放大。有源相控陣?yán)走_(dá)工作方式的靈活性首要取決于有源相控陣天線的性能， 有源相控陣?yán)走_(dá)的成本很大程度上取決于有源相控陣天線的成本。 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(wǎng)絡(luò)模塊、 供電網(wǎng)絡(luò)、液冷管網(wǎng)以及作為結(jié)構(gòu)支撐的陣面骨架等組成。其結(jié)構(gòu)既具有電子設(shè)備結(jié) 構(gòu)的特征，又具有獨(dú)特個(gè)性，涉及學(xué)科包括機(jī)械、電子、材料、微電子、工業(yè)設(shè)計(jì)等， 是典型的機(jī)、電、熱等多學(xué)科交叉的技術(shù)成果。
有源相控陣天線陣面在總體設(shè)計(jì)時(shí)采用自頂向下的系統(tǒng)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù) 功能需求，對(duì)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陣面具有可重復(fù)，可 擴(kuò)展的功能。
1.3 T/R 組件：指標(biāo)繁多，對(duì)有源相控陣?yán)走_(dá)發(fā)展影響巨大
指標(biāo)繁多，原理復(fù)雜
有源相控陣?yán)走_(dá) T/R 組件（即收發(fā)組件）是有源相控陣?yán)走_(dá)的核心部件，位于相 控陣?yán)走_(dá)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(hào)到陣元的末級(jí)功 率放大和接收的前級(jí)放大，實(shí)現(xiàn)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(hào)、放大接收信號(hào)、實(shí)現(xiàn)天線波束控制等；技術(shù)指標(biāo)包括工作頻率（包括發(fā)射激勵(lì)及接收本振、接收中頻）、工作體制、工 作比、相移位數(shù)、相移精度、發(fā)射間隔度、輸出射頻功率、輸出功率帶內(nèi)起伏、上升 沿、下降沿、接收增益、總效率等。T/R 組件各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)具體值的設(shè)定，由任務(wù)書 的總體要求分解獲得。
T/R 組件隨系統(tǒng)性能要求各有不同，電路的具體設(shè)計(jì)也有很大差異，但一般由移 相器、射頻 T/R 開關(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(xiàn)收、發(fā)狀態(tài)之間的快速切換。
根據(jù)《S 波段有源相控陣?yán)走_(dá) TR 組件研究》介紹，發(fā)射支路方面，主要由收發(fā) 轉(zhuǎn)換開關(guān)（激勵(lì)口）、數(shù)控多態(tài)移相器、數(shù)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(dá)上位機(jī)的波控信號(hào)；發(fā)射激勵(lì)信號(hào)到來之前，先將收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換至發(fā)射支路。 之后發(fā)射射頻激勵(lì)信號(hào)需經(jīng)過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)、數(shù)控功率移相器、數(shù)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（或開關(guān)）饋 至天線輻射單元。
接收支路，主要由功率環(huán)行器（或功率開關(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(hào)濾波放大電路、收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)等組成。當(dāng)雷達(dá)上 位機(jī)發(fā)出波控指令后，控制電路首先將收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)快速切至接收支路，天線回波的 微弱接收信號(hào)經(jīng)環(huán)行器（或開關(guān)）進(jìn)入接收支路，之后經(jīng)過限幅器、LNA、鏡像抑制 混頻器、中頻放大器、收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)，完成對(duì)接收信號(hào)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(shè)計(jì)，縮短和 減少 T/R 組件的電源及控制走線，同時(shí)提高信號(hào)的質(zhì)量和穩(wěn)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(jī)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(yīng)的移相和衰減態(tài)。監(jiān)視和保護(hù)電路是對(duì) 組件的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，使其穩(wěn)定、安全可靠的工作在設(shè)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(duì)組件進(jìn)行自我保護(hù)，并將故障上報(bào)給上位機(jī)。電 源調(diào)制電路是為了提高收發(fā)隔離度以及發(fā)射效率，對(duì)收、發(fā)支路的供電進(jìn)行快速脈沖 調(diào)制，使其在收發(fā)轉(zhuǎn)換脈沖高電平期間對(duì)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(zhǎng)，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(shè)計(jì)是自下而上，即根據(jù)已有底層元器件的性能，規(guī)劃組件設(shè)計(jì)的水平，從而完成 模塊研制；陣面則根據(jù)組件的特點(diǎn)平衡系統(tǒng)性能。新型 T/R 組件的設(shè)計(jì)是從雷達(dá)實(shí)際需求出發(fā)，自上而下的進(jìn)行指標(biāo)分解設(shè)計(jì)。因此，新型 T/R 組件與傳統(tǒng)的 T/R 組件設(shè) 計(jì)有著本質(zhì)的區(qū)別。
T/R 組件發(fā)展趨勢(shì)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(gòu)架上變薄，制造以及測(cè)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(shù)非常低；4)系統(tǒng)框架方面，能夠?qū)㈥嚸嬉?guī)模從極小到極大的組合能力，且 在性能及成本方面無損失。
有源相控陣?yán)走_(dá)核心部件，對(duì)其發(fā)展影響巨大
T/R 組件性能由雷達(dá)或天線總體任務(wù)書的具體要求確定。根據(jù)任務(wù)書，確定 T/R 組件方案，分析和設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)，并通過實(shí)驗(yàn)或仿真計(jì)算，評(píng)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(shù)。 T/R 組件對(duì)有源相控陣?yán)走_(dá)發(fā)展影響巨大。T/R 組件的各方面指標(biāo)都對(duì)相控陣?yán)?達(dá)技術(shù)的發(fā)展具有影響，其性能指標(biāo)直接決定了相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)水平，其重量、體積 直接影響到雷達(dá)的小型化發(fā)展，而可靠性和成本決定了相控陣?yán)走_(dá)的應(yīng)用前景。
T/R 組件是有源相控陣?yán)走_(dá)的核心部件。根據(jù)《雷達(dá)系統(tǒng)導(dǎo)論（第三版）》介紹， 機(jī)載相控陣?yán)走_(dá)中，T/R 組件（以及輻射單元）數(shù)目可能有 1000 至 2000 個(gè)，艦載對(duì) 空防御 T/R 組件數(shù)目可能有 4000 至 8000 個(gè)。根據(jù)《有源相控陣?yán)走_(dá) T/R 組件研制》 介紹，S 或 C 波段地基相控陣戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)通常由幾個(gè)陣面組成，每個(gè)也要 1 萬量級(jí)的 T/R 組件，一部 L 波段的星載有源相控陣要用 2~10 萬個(gè)組件，戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)預(yù)警機(jī)上組件也 上萬個(gè)。以美國(guó)為例，其戰(zhàn)場(chǎng)高空區(qū)域防御系統(tǒng)（THHAD）的 X 波段地基相控陣?yán)走_(dá) 使用了 25344 個(gè) T/R 組件，以及其火炮定位系統(tǒng)（CDBRA）的 C 波段地基相控陣?yán)走_(dá)， 使用了 2700 個(gè) T/R 組件，可以說有源陣就是用 T/R 組件堆砌起來的。根據(jù)《機(jī)載有源相控陣火控雷達(dá)技術(shù)》介紹，T/R 組件陣列可占整個(gè)雷達(dá)造價(jià)的 60%左右。
1.4 有源相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯
相較于傳統(tǒng)的機(jī)械掃描雷達(dá)以及無源相控陣?yán)走_(dá)，有源相控陣?yán)走_(dá)有許多優(yōu)點(diǎn)。 分辨率方面，有源相控陣?yán)走_(dá)的分辨率較無源相控陣?yán)走_(dá)提升較多，從而大大提高雷 達(dá)的抗干擾能力；可靠性方面，由于有大量的 T/R 組件，當(dāng) T/R 組件發(fā)生故障的數(shù)量 在 10%以內(nèi),雷達(dá)作用距離不會(huì)明顯減小，有源相控陣可靠性相較于無源相控陣提高 了近一個(gè)數(shù)量級(jí)。有源相控陣?yán)走_(dá)的主要缺點(diǎn)為采購(gòu)價(jià)格高昂。
有源相控陣?yán)走_(dá)發(fā)射功率提升空間大。脈沖多普勒雷達(dá)采用集中式大功率行波管 發(fā)射機(jī)，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(jī)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(shè)機(jī)載有源相控陣?yán)走_(dá)天線 T/R 數(shù)量為 2000 個(gè)，則其峰值發(fā)射功率可達(dá) 20KW 以上，平均發(fā)射功率也可達(dá) 6KW 以上（占空比 為 30%）。未來隨著 GaN 等技術(shù)的應(yīng)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?yán)走_(dá)射頻損耗更低。傳統(tǒng)脈沖多普勒雷達(dá)大功率發(fā)射機(jī)的信號(hào)，由于傳輸路徑長(zhǎng)，經(jīng)過環(huán)節(jié)多，會(huì)造成損耗。有源相控陣?yán)走_(dá)，在發(fā)射時(shí)，采用了分布式 功率放大，去除了旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，傳輸損耗明顯降低；接收時(shí)，低噪放經(jīng)過環(huán)形器就近連 接輻射器，故射頻損耗降低。
雷達(dá)作用距離大幅提高。雷達(dá)的作用距離直接取決于雷達(dá)功率口徑積、系統(tǒng)損耗、 檢測(cè)門限和信號(hào)積累時(shí)間等參數(shù)，而相控陣?yán)走_(dá)在這些參數(shù)方面都有較為明顯的改善， 可以使得雷達(dá)作用距離大幅提高。
1.5 波段不同，雷達(dá)功能不同
各種目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)中，波段始終是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一個(gè)很重要的指標(biāo)參數(shù)。當(dāng)目標(biāo) 處于不同的觀測(cè)環(huán)境和不同的觀測(cè)狀態(tài)下時(shí)，輻射特性會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化。對(duì)目標(biāo)進(jìn)行 觀測(cè)時(shí)大氣環(huán)境因素對(duì)目標(biāo)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(dāng)與否直接關(guān)系到系統(tǒng)能否探測(cè)到目標(biāo)，以及能否區(qū)分出目標(biāo)和非目標(biāo)。
波段選擇不同，有源相控陣?yán)走_(dá)功能不同。以防空領(lǐng)域?yàn)槔?，根?jù)《雷達(dá)系統(tǒng)導(dǎo) 論（第三版）》介紹，對(duì)于遠(yuǎn)程對(duì)空警戒雷達(dá)來說，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(duì)于武器控制來說，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(xiàn)象。L 波段以下的頻段，大氣衰減較低，適合于遠(yuǎn)程探測(cè)雷達(dá)選用：L 波段以 上隨著頻率的增加，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(xiàn)波谷（或 稱大氣衰減窗口）。
天線口徑受到的限制越大，選用的波段往往頻率越高。天線口徑受到較大限制， 較低的頻率無法獲得所需的較窄波束寬度和較高的天線增益，不能提供滿足要求的角 度測(cè)量精度，故往往選用更高頻率的波段。早期的地面雷達(dá)大量選用 L 波段以下的較 低頻率的波段；但機(jī)載雷達(dá)天線口徑受到較大限制，這種頻率在機(jī)載雷達(dá)上往往較少 使用，更多使用較高頻率的 X 波段；而直升機(jī)毫米波火控雷達(dá)及導(dǎo)彈導(dǎo)引頭雷達(dá)，也 經(jīng)常選用更高頻率的 Ka 波段及 W 波段。
波段選擇對(duì)于目標(biāo) RCS 值有較大影響。雷達(dá)接收的反射波是雷達(dá)照射目標(biāo)后的后 向散射，相應(yīng)的目標(biāo)雷達(dá)散射截面稱為后向 RCS，簡(jiǎn)稱 RCS；RCS 是表征目標(biāo)對(duì)照射電磁波散射能力的一個(gè)物理量。不同對(duì)象（如飛機(jī)、導(dǎo)彈、坦克、裝甲車、軍艦等） 對(duì)不同波段的 RCS 值不同。
有源相控陣?yán)走_(dá)在選擇工作頻段時(shí)，往往需要綜合考慮孔徑尺寸、探測(cè)距離、測(cè) 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(cè)目標(biāo)對(duì)不同頻率 RCS 值，以及 T/R 組件的功率、效率以及成本。 波段對(duì)有源相控陣?yán)走_(dá)成本影響較大，一般的，雷達(dá)工作波段頻率越高，成本 也越高。通常，對(duì)具有一個(gè)接收機(jī)和一個(gè)高功率發(fā)射機(jī)的無源相控陣?yán)走_(dá)，不同頻率 的相控陣天線成本差別較小，但發(fā)射機(jī)功率及成本差別卻非常大。對(duì)采用 T/R 組件的 有源相控陣?yán)走_(dá)而言，每個(gè) T/R 組件包括自己的固態(tài)發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、移相器、雙工 器，頻率對(duì)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(duì)于成本組成而言，不同規(guī)模、不同頻率、不同功率的有源相控陣天線的成本組 成不同，但統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)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 線的成本中，T/R 組件的成本占比較高。
新材料應(yīng)用，降低 T/R 組件成本
第三代半導(dǎo)體材料 GaN（氮化鎵）開始廣泛應(yīng)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(yīng)用于陣列天線中，技術(shù)相當(dāng)成熟。隨著寬 禁帶半導(dǎo)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 組件已開始用于 相控陣?yán)走_(dá)中。一般東，同體積下，GaN 集成電路的峰值功率相當(dāng)于 GaAs 的 5～10 倍，平均故障間隔時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)成本降低 34%以上，效率高。能夠產(chǎn)生更強(qiáng)的輻射 功率，從而提高探測(cè)距離，減小體積重量，增強(qiáng)裝備的機(jī)動(dòng)性和戰(zhàn)場(chǎng)生存能力；縮短 維修間隔時(shí)間，從而提高雷達(dá)的可用時(shí)間。
改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(jì)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(shù)量，并能通過大 規(guī)模微波制造技術(shù)和封裝工藝使有源相控陣天線成本降低，體積、重量、成本都下降 為磚塊的 1/5。
減少芯片數(shù)量、提高多通道集成度，降低芯片成本。在瓦式構(gòu)架設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上， 有源相控陣天線可以通過減少芯片的使用數(shù)量、提高芯片的多功能和多通道集成度來 降低成本。通過在一塊芯片里集成功率放大器、低噪聲放大器、射頻開關(guān)、移相器、 數(shù)字控制電路等，達(dá)到減少芯片數(shù)目、互連工序與連線、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 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(xiàn)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(jù)《雷達(dá)技術(shù)發(fā)展綜述及多功能相控陣?yán)走_(dá)未來趨勢(shì)》介紹，2007 年，T/R 組件發(fā)展到 4 側(cè)無引腳扁平封裝，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(shù)字陣列相控陣天線技術(shù)的應(yīng)用，有望降低相控陣?yán)走_(dá)成本。通過將數(shù)字技術(shù) 與相控陣天線技術(shù)結(jié)合，在發(fā)射與接收模式下以數(shù)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(shù)字陣列相控陣天線。對(duì)于數(shù)千陣元的大規(guī) 模有源相控陣天線，如果波束掃描完全依賴于后端的數(shù)字處理機(jī)和軟件來實(shí)現(xiàn)，可以 降低上百萬的成本。
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(xiàn)突出，能減輕相控陣掃描陣列的散熱問題，延長(zhǎng)其壽命。相比于傳統(tǒng) 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(shù)量即可滿足天 線系統(tǒng)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(shì)， 很好地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)移相器的不足；射頻開關(guān)方面，RF-MEMS 開關(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(guī)?；a(chǎn)商用器件可顯著降低產(chǎn)品開發(fā)周期，滿足技術(shù)更新和成本要求。 2010 年，林肯實(shí)驗(yàn)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 萬美元?？铝炙构?2015 年公布的 X 波段機(jī)載陣列包含 512 個(gè)單元，每單元功率 2W，能夠?qū)⒊杀窘档椭猎瓉淼?1/50。
2 下游應(yīng)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應(yīng)用于星載的是于 1978 年 6 月美國(guó)發(fā)射的海洋衛(wèi)星 SEASAT-1，自此，各國(guó)開始了對(duì)星載有源相控陣天線的研究。上個(gè)世紀(jì) 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(guó)家組成的歐空局相繼發(fā)射 了自己的有源相控陣衛(wèi)星。
1994 年美國(guó)伴隨航天飛機(jī)升空的 SIR-C/X-SAR 雷達(dá)同時(shí)擁有 C 波段和 L 波段微 帶天線，以及 X 波段縫隙波導(dǎo)天線；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(cè)衛(wèi)星阿里亞納 5 號(hào)上搭載的有源相 控陣天線，共 2840 個(gè)天線單元及 320 個(gè) T/R 組件組成。2007 年加拿大發(fā)射的 RADARSAT-2 衛(wèi)星，天線工作于 C 波段，共有 10240 個(gè)天線單元，512 個(gè) T/R 組件。
要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離和大范圍的區(qū)域掃描和覆蓋，星載可展開有源相控陣天線需要具備 很大的功率口徑積；因此在星載平臺(tái)功率受限的情況下，天線要求具有大的物理口徑。 根據(jù)軌道部署和性能指標(biāo)的不同，天線口徑可達(dá)幾十至幾百平方米。例如，美國(guó)海洋 衛(wèi)星 SEASAT-1 上 SAR 天線口徑為 10.74m×2.16m、加拿大工作在 C 波段的 RADARSAT-2 衛(wèi)星天線口徑為 15m×1.37m；日本工作于 L 波段的 ALOS-2 衛(wèi)星天線口徑為 9.9m×2.9m；美國(guó) Northrop Grumman 公司開發(fā)工作在 L 波段相控陣透鏡天線口徑為 60m× 25m。 星載相控陣天線包括非展開陣面和可展開陣面兩種，設(shè)計(jì)時(shí)主要需考慮衛(wèi)星平臺(tái) 形式以及最大包絡(luò)尺寸要求。星載天線通常會(huì)受到長(zhǎng)期太陽照射和太空低溫?zé)岢磷饔茫?溫度波動(dòng)變化范圍大，熱脹冷縮效應(yīng)明顯。此外，星載有源相控陣天線在進(jìn)出地球陰 影區(qū)時(shí)，天線陣面上會(huì)有很大的溫度梯度，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形。這些因素都會(huì)影響天線輻 射性能。
星載雷達(dá)工作頻段提升。早期星載相控陣?yán)走_(dá)頻率較低，1991 年歐洲空間局發(fā) 射了歐洲的地球資源衛(wèi)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(guó)銥星公司發(fā)射的 66 顆用 于手機(jī)全球通訊的人造衛(wèi)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(wèi)星(COSMO-SKYMED)工作在 X 波段最高分辨率為 0.7m，整個(gè)系統(tǒng)的投資額 約為 10 億歐元。而近年來發(fā)射的衛(wèi)星工作頻段普遍較高，美國(guó)于 2010 年 8 月發(fā)射了 先進(jìn)極高頻(AEHF-1)衛(wèi)星工作在 Ka 波段，國(guó)外的低軌通信衛(wèi)星，方案工作頻率普遍 集中在在 Ka、Ku 和 V 頻段。
星載相控陣?yán)走_(dá)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(jié) 構(gòu)，而且需要高的效率，以減少發(fā)熱量，因?yàn)楸∧ぬ炀€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)過混合微波集成電路到單片微波集成電路，現(xiàn)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(guó)對(duì)星載有源相控陣天線的研究起步較晚，但進(jìn)展較快，北斗系列衛(wèi)星上已有 S 頻段相控陣天線服役。近年來，我國(guó)已進(jìn)行了星載 Ka 頻段有源相控陣天線子 陣以及部分樣機(jī)的研制，并進(jìn)行了電性能測(cè)試及熱試驗(yàn)?？紤]到未來軍用星載市場(chǎng)規(guī) 模不斷擴(kuò)張；我們估計(jì)未來五年我國(guó)星載有源相控陣?yán)走_(dá)市場(chǎng)約 120 億左右，T/R 組 件市場(chǎng)約 60 億左右。
2.2 機(jī)載：逐漸推廣使用，發(fā)展迅速
美國(guó)自 1964 年開始研究機(jī)載有源相控陣?yán)走_(dá)，并在 20 世紀(jì) 90 年代初，在美國(guó) 第四代戰(zhàn)斗機(jī) F-22 上將 AN/APG-77 有源相控陣?yán)走_(dá)成功進(jìn)行了應(yīng)用，使得有源相控 陣技術(shù)引入了機(jī)載火控雷達(dá)領(lǐng)域。AN/APG-77 天線陣面上有 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(dá)波束方向，達(dá)到幾十納秒級(jí)別，120° 方位和俯仰的掃描，搜索距離 160km。2005 年，裝備于 F-35 戰(zhàn)斗機(jī)上的 AN/APG-81 進(jìn)行了試飛，天線陣面僅包含 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(biāo)跟蹤等。
技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，替換邏輯強(qiáng)。經(jīng)過數(shù)十年發(fā)展，雖然脈沖多普勒雷達(dá)等傳統(tǒng)雷達(dá) 的性能得到了極大提升，但由于受到天線機(jī)械掃描速度和集中式大功率發(fā)射機(jī)的發(fā)射 功率和可靠性等因素的限制，傳統(tǒng)機(jī)載火控雷達(dá)的性能提升遭遇了眾多瓶頸。而有源 相控陣機(jī)載雷達(dá)在作用距離、波束賦形及功能滿足、高精度多目標(biāo)跟蹤、電子戰(zhàn)及通 信能力、抗干擾和低截獲能力、隱身需求等方面，都有著極其明顯的性能優(yōu)勢(shì)；相控 陣由成百上千個(gè) T/R 組件組成，少數(shù)單元失效對(duì)系統(tǒng)影響不大，可靠性大幅提升。
機(jī)載有源相控陣?yán)走_(dá)相關(guān)型號(hào)產(chǎn)品可被多種機(jī)型所采用。根據(jù)《機(jī)載有源相控 陣火控雷達(dá)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?yán)走_(dá)，用于裝備 F/A-18 戰(zhàn)斗機(jī)和 EA-18G 戰(zhàn)斗機(jī)。雷神將向美海軍交付 473 部APG-79有源相控陣?yán)走_(dá)，確定裝配的型號(hào)包括：F-15C、F-15E、F/A-18E/F和EA-18G； 國(guó)際用戶包括新加坡及澳大利亞，潛在客戶包括印度。
機(jī)載相控陣?yán)走_(dá)由于天線口徑限制，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(jī)載相控陣?yán)走_(dá)，F(xiàn)/A-22、JSF 等戰(zhàn)機(jī)的有源陣列及 B-1B 轟炸機(jī) 的相控陣?yán)走_(dá)均工作于 X 波段。 最早廣泛應(yīng)用于 F-22、F-35 等飛機(jī)的第一批機(jī)載有源相控陣?yán)走_(dá)，其 T/R 組件 為磚塊式。為降低天線厚度、減輕有源相控陣天線重量以適應(yīng)發(fā)展共形相控陣天 線的需要，后續(xù)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(yuǎn)小于常規(guī)的磚塊式T/R 組件的 60~100mm。瓦片式T/R 組件采用了多 層結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(jù)《World air force 2021》分析，2020 年底，我國(guó)軍機(jī) 3260 架，其中戰(zhàn)斗 機(jī) 1571 架、運(yùn)輸機(jī) 264 架、戰(zhàn)斗直升機(jī) 902 架、教練機(jī) 405 架、其余軍機(jī) 118 架。 考慮到先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)的列裝，以及已有型號(hào)的升級(jí)改造需求迫切，有助于機(jī)載相控陣?yán)走_(dá) 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；我們估計(jì)未來五年我國(guó)機(jī)載相控陣?yán)走_(dá)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陣面安裝于導(dǎo)彈前端腔體內(nèi)，通常為圓柱狀。彈載有源相控 陣天線的陣面在體積、重量、可靠性、散熱、維護(hù)、儲(chǔ)存以及環(huán)境適應(yīng)性等各方面要 求苛刻。
相控陣?yán)走_(dá)導(dǎo)引頭具有合成功率大、掃描空域廣、掃描頻率高、作用距離遠(yuǎn)、波 束寬度可調(diào)、抗干擾能力強(qiáng)、多目標(biāo)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(shù) T/R 組件的小體積集成等問題依然制約相控陣?yán)走_(dá)導(dǎo)引頭工程化。
隱身戰(zhàn)斗機(jī)出現(xiàn)，促進(jìn)彈載相控陣?yán)走_(dá)由機(jī)械掃描向相控陣?yán)走_(dá)轉(zhuǎn)變。根據(jù)《相 控陣制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及展望》報(bào)告，以第三代戰(zhàn)斗機(jī)為典型攻擊目標(biāo)，末制導(dǎo)的作 用距離一般為 15~20km，而 F-22A 為代表的第四代隱身戰(zhàn)斗機(jī)的出現(xiàn)，導(dǎo)致現(xiàn)役防空 導(dǎo)彈末制導(dǎo)作用距離下降到 3~4km，難以有效完成攻擊。以空空導(dǎo)彈為例，早期的美 國(guó) AIM-120 空空導(dǎo)彈和俄羅斯 P-77 空空導(dǎo)彈等現(xiàn)役裝備均采用了機(jī)械掃描主動(dòng)雷達(dá) 制導(dǎo)系統(tǒng)。相控陣制導(dǎo)技術(shù)利用空間功率合成可實(shí)現(xiàn)大功率孔徑積，在較小體積約束 下實(shí)現(xiàn)高平均功率，規(guī)避了傳統(tǒng)雷達(dá)制導(dǎo)系統(tǒng)集中式大功率發(fā)射機(jī)的功率合成與大功 率傳輸?shù)燃夹g(shù)瓶頸，可使平均發(fā)射功率提高一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，為遠(yuǎn)距離探測(cè)隱身目標(biāo)提供了基礎(chǔ)?？紤]到導(dǎo)彈體積及載荷能力的限制，占用空間更小的相控陣?yán)走_(dá)導(dǎo)引頭 成為了新一代對(duì)空攔截導(dǎo)彈導(dǎo)引頭的發(fā)展趨勢(shì)。
彈載相控陣?yán)走_(dá)天線口徑小，工作頻率較高。21 世紀(jì)初，通過 LCCMD 項(xiàng)目，雷 神公司提出了 ka 波段相控陣?yán)走_(dá)導(dǎo)引頭方案，并于 2004 年完成了口徑 152mm 的導(dǎo)引 頭樣機(jī)。2003 年，英國(guó)奎耐特公司成功地進(jìn)行了世界上首次相控陣?yán)走_(dá)導(dǎo)引頭天線 的閉環(huán)試驗(yàn),其研制的Ｘ波段相控陣導(dǎo)引頭原理樣機(jī)在口徑 80mm 下布置了 19 個(gè)天線 單元。彈徑 178mm 的 Meteor 是歐洲導(dǎo)彈集團(tuán) MBDA 研制的一種新型超視距主動(dòng)雷達(dá)空 空導(dǎo)彈，末制導(dǎo)段采用 Ku 波段的主動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭。 彈載多模導(dǎo)引頭成發(fā)展趨勢(shì)。相控陣?yán)走_(dá)多模復(fù)合導(dǎo)引技術(shù)可彌補(bǔ)雷達(dá)單一制導(dǎo) 技術(shù)的缺陷，發(fā)揮多種傳感器的優(yōu)點(diǎn)，多模式制導(dǎo)比單一模式制導(dǎo)更能適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng) 復(fù)雜環(huán)境的作戰(zhàn)需求。2010 年，美國(guó)在下一代空空導(dǎo)彈（NGM）技術(shù)基線中明確表明 將采用基于相控陣的多模導(dǎo)引頭，開展了雙波段相控陣主動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭和紅外成像／ 共形相控陣?yán)走_(dá)雙模導(dǎo)引頭等多種方案設(shè)計(jì)和樣機(jī)研制，并分別于 2012 年底和 2013 年進(jìn)行了空中掛飛試驗(yàn)和空中發(fā)射試驗(yàn)。聯(lián)合雙任務(wù)制空導(dǎo)彈（JDRADM）主動(dòng)相控陣 雷達(dá)導(dǎo)引頭采用 C 波段和 Ka 波段雙波段體制，遠(yuǎn)距時(shí)使用 C 波段制導(dǎo)，近距時(shí)使用 Ka 波段制導(dǎo)。其中 C 波段導(dǎo)引頭可極大的提高導(dǎo)彈的遠(yuǎn)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(dǎo)彈末端的精確打擊。
高成本是制約彈載相控陣導(dǎo)引頭工程應(yīng)用的最大瓶頸。在相控陣天線生產(chǎn)成本 中，T/R 芯片成本所占比重最大；在實(shí)際工程應(yīng)用重，不僅要考慮發(fā)射功率、噪聲系 數(shù)、幅相控制方式、氣密封裝和體積尺寸等性能指標(biāo)要求，還要考慮加工集成等工藝 和測(cè)試等低成本制造實(shí)現(xiàn)技術(shù)。
導(dǎo)彈是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)最重要武器之一，也是國(guó)防現(xiàn)代化的標(biāo)志。在建設(shè)現(xiàn)代化國(guó)防及 加強(qiáng)軍隊(duì)武器裝備的過程中，發(fā)展導(dǎo)彈武器技術(shù)是一國(guó)的必經(jīng)之路?？紤]到全球范圍 內(nèi)隱身戰(zhàn)機(jī)數(shù)量增多導(dǎo)致的防御裝備升級(jí)需求，以及 T/R 組件降價(jià)導(dǎo)致的產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性 強(qiáng)，彈載相控陣?yán)走_(dá)產(chǎn)品有望持續(xù)推廣；我們估計(jì)未來五年我國(guó)彈載相控陣?yán)走_(dá)市場(chǎng) 約 150 億左右，T/R 組件市場(chǎng)約 75 億左右。
2.4 車載：體積大、搜索能力強(qiáng)，工作頻段逐漸變高
天線車能夠?qū)崿F(xiàn)快速部署與轉(zhuǎn)移，陣地適應(yīng)性強(qiáng)。地面機(jī)動(dòng)雷達(dá)天線陣面一般安 裝在專用車輛上，天線陣面與車輛為一體化設(shè)計(jì)，即為天線車；天線陣面也稱為車載 相控陣天線，通過旋轉(zhuǎn)、折疊、倒豎、快速拼接等動(dòng)作實(shí)現(xiàn)快速架設(shè)與撤收。為實(shí)現(xiàn) 遠(yuǎn)程預(yù)警、精確跟蹤與遠(yuǎn)程截獲，車載有源相控陣天線通常具備的共同特點(diǎn)為陣元數(shù) 多、陣面口徑大等。雷達(dá)的機(jī)動(dòng)性能取決于天線陣面的快速架設(shè)與撤收能力。
車載相控陣?yán)走_(dá)體積大、搜索能力強(qiáng)。以美國(guó) THAAD 相控陣?yán)走_(dá)為例，THAAD 相 控陣?yán)走_(dá)是一部 X 波段相控陣?yán)走_(dá)，作用距離為 1000km，天線孔徑面積為 9.2m2，天 線單元數(shù)為 25344 個(gè)（T/R 組件），為車載機(jī)動(dòng)式雷達(dá)，由美國(guó)雷神公司研制，具備 搜索、威脅探測(cè)與分類、在極遠(yuǎn)范圍內(nèi)精確跟蹤的能力。THAAD 武器系統(tǒng)的各部分協(xié) 同工作，可探測(cè)、識(shí)別及摧毀中短程彈道導(dǎo)彈。
陸基有源相控陣天線在全壽命周期服役過程中，面臨的環(huán)境載荷包括風(fēng)、太陽照 射、冰雪等。溫度場(chǎng)改變主要是由太陽照射和天線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℃。 以單車單天線超薄陣面為例，若采用等距陣面結(jié)構(gòu)，陣面單元和 T/R 組件一一對(duì) 應(yīng)，它們可以采用雙陰接頭等形式穿過冷板或箱體壁連接，不使用電纜，整個(gè)陣面外 形為平板式箱體結(jié)構(gòu)，天線單元和 T/R 組件采用一對(duì)一盲插形式；若采用整體集中正 面結(jié)構(gòu)，則 T/R 組件等內(nèi)部設(shè)備少，集中放置在陣面中部區(qū)域位置。
車載相控陣?yán)走_(dá)外形尺寸普遍較大，工作波段較低，近年來有提升趨勢(shì)。早期 雷達(dá)多工作于 L 波段：俄羅斯 Gamma-DE 相控陣?yán)走_(dá)天線單個(gè)雷達(dá)罩面外形尺寸為 8m ×5.2m，工作于 L 波段；美國(guó)的 AN/FPS-117（V）固態(tài)三坐標(biāo)雷達(dá)用于遠(yuǎn)程飛行器探 測(cè)和提供位置數(shù)據(jù)、輔助系統(tǒng)、戰(zhàn)斗指揮等，工作于 L 波段；以色列 EL/M-2080 反彈 道導(dǎo)彈系統(tǒng)，采用的固態(tài)有源相控陣?yán)走_(dá)，能同時(shí)進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)、搜索、報(bào)警和導(dǎo)彈 制導(dǎo)，工作于 L 波段。近年來，雷達(dá)波段頻率有提升趨勢(shì)，如美國(guó)雷神公司的 THAAD 相控陣?yán)走_(dá)，天線尺寸孔徑面積 9.2m2，工作于 X 波段。 我國(guó)的相控陣?yán)走_(dá)研究計(jì)劃始于上世紀(jì) 60 年代，目前已經(jīng)形成了門類齊全的各 類相控陣?yán)走_(dá)。目前我國(guó)在陸軍、空軍部隊(duì)都裝備了先進(jìn)的相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)?？紤]到 全球范圍內(nèi)隱身戰(zhàn)機(jī)數(shù)量增多導(dǎo)致的防御裝備升級(jí)需求，以及近年來裝備工作波段頻 率有提升趨勢(shì)，均有助于相控陣?yán)走_(dá)市場(chǎng)的發(fā)展；我們估計(jì)未來五年我國(guó)車載相控陣 雷達(dá)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(dá)不僅是現(xiàn)代艦船防御作戰(zhàn)系統(tǒng)的重要組成部分，而且還是艦船的關(guān)鍵 探測(cè)裝備。艦載相控陣?yán)走_(dá)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)搜索、識(shí)別、跟蹤、制導(dǎo)和探測(cè)等功能，能 同時(shí)監(jiān)視和跟蹤多個(gè)目標(biāo)。艦載雷達(dá)性能的優(yōu)劣對(duì)整個(gè)作戰(zhàn)起到至關(guān)重要的作用，甚 至?xí)绊懙饺亢Ｓ颉⒖沼蜃鲬?zhàn)體系的完備性，對(duì)一個(gè)國(guó)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陣面，其陣列單元間距較大，多采用區(qū)域集中陣列結(jié)構(gòu)。 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 高頻段天線陣面，陣列單元間距小，多采用一維擴(kuò)展陣列結(jié)構(gòu)，T/R 組件與陣列單元 連接必須是分體式。
艦載相控陣?yán)走_(dá)體積大，T/R 組件較多。美國(guó)的 AN/SPY-3 雷達(dá)天線長(zhǎng) 2.7m、寬2.1m，3 部天線總重 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(guó)的桑普森(Sampson)雷達(dá)采用雙面旋轉(zhuǎn)陣列天線，內(nèi)置于 碳纖維復(fù)合球形抗風(fēng)雨雷達(dá)罩內(nèi)，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(yīng)雷達(dá))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?yán)走_(dá)是工作在 D 波段，裝備于村雨和朝霧級(jí)驅(qū)逐艦上，八角形固態(tài)有源單面陣相控陣天線， 提供半球覆蓋，整個(gè)天線單面陣由 3000 個(gè)有源 T/R 組件構(gòu)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(dá)或陣面進(jìn)行綜合調(diào)度管理，是艦載雷 達(dá)的發(fā)展趨勢(shì)。20 世紀(jì) 90 年代初，根據(jù)新的作戰(zhàn)要求，美國(guó)海軍提出雙波段雷達(dá) 系統(tǒng)，即指整套系統(tǒng)由兩部不同波段工作的雷達(dá)組成。其中 AN/SPY-3 多功能雷達(dá)在 X 波段工作，AN/SPY-4 在 S 波段工作，3 部天線組成一套完整的雷達(dá)。美海軍防空 反導(dǎo)雷達(dá)采用雙波段模式，X 波段雷達(dá)提供水平搜索、精確跟蹤、導(dǎo)彈控制和末段 照射等功能，而 S 波段雷達(dá)進(jìn)行立體搜索、跟蹤、彈道導(dǎo)彈識(shí)別和導(dǎo)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各自有約 4 層樓高、500000 磅重。
我國(guó)海軍發(fā)展迅速，052D、055 導(dǎo)彈驅(qū)逐艦首艦均已入列；2022 年 6 月，我國(guó)第 三艘航空母艦下水，表明我國(guó)軍艦加速列裝?？紤]到我國(guó)大型驅(qū)逐艦列裝速度較快、 航母發(fā)展計(jì)劃將按照國(guó)家安全需要和裝備技術(shù)發(fā)展情況綜合考慮、護(hù)衛(wèi)艦的升級(jí) 改造，艦載相控陣?yán)走_(dá)產(chǎn)業(yè)有望持續(xù)發(fā)力；我們估計(jì)未來五年我國(guó)艦載相控陣?yán)走_(dá)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，多為近年來上市
統(tǒng)計(jì)與有源相控陣?yán)走_(dá) 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(guó)資企業(yè)，1 家無實(shí)際控制人，民營(yíng)企業(yè)占大多數(shù)。相關(guān)板塊中，營(yíng)收最高的國(guó)博電 子實(shí)際控制人為國(guó)資委，國(guó)資控股企業(yè)對(duì)行業(yè)依然具有較大影響力。
從有源相控陣?yán)走_(dá) T/R 組件相關(guān)公司上市或收購(gòu)相關(guān)子公司時(shí)間來看，5 家相關(guān) 上市公司在 2017 年至 2020 年間完成了對(duì)相關(guān)業(yè)務(wù)子公司的收購(gòu)；2021 年至今，又 有 5 家相關(guān)公司上市，行業(yè)景氣度相對(duì)較高。
3.2 行業(yè)毛利高、營(yíng)收穩(wěn)步高增
統(tǒng)計(jì) 10 家有源相控陣?yán)走_(dá) T/R 組件相關(guān)上市公司相關(guān)板塊數(shù)據(jù)（剔除部分缺失 數(shù)據(jù)），2021 年?duì)I收合計(jì)為 53.15 億元，較上年同期增長(zhǎng) 35.69%，營(yíng)收過去 3 年 CAGR 為 29.30%；毛利合計(jì)為 21.27 億元，較上年同期增長(zhǎng) 33.02%，毛利過去 3 年 CAGR 為 26.94%。2021 年整體法計(jì)算綜合毛利率為 40.02%。
4 重點(diǎn)公司分析
4.1 國(guó)博電子
技術(shù)行業(yè)領(lǐng)先，成果豐碩
國(guó)博電子整合了中國(guó)電科五十五所微系統(tǒng)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(xiàn)三 代半導(dǎo)體在有源相控陣 T/R 組件中的工程應(yīng)用；研制的毫米波多通道有源相控陣 T/R 組件，首次批量應(yīng)用于國(guó)家某重點(diǎn)工程。十三五期間，開發(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(tǒng)所需輕薄型 T/R 組件的瓶頸問題?，F(xiàn)已 構(gòu)建了覆蓋 X 波段、Ku 波段、Ka 波段的設(shè)計(jì)平臺(tái)、微波高密度互連工藝平臺(tái)以及全 自動(dòng)通用測(cè)試平臺(tái)。
跟研時(shí)間長(zhǎng)，定型產(chǎn)品多
隨著有源相控陣?yán)走_(dá)體制的廣泛應(yīng)用，公司為各大軍工集團(tuán)研制開發(fā)了數(shù)百款有 源相控陣 T/R 組件，數(shù)十款進(jìn)入穩(wěn)定技術(shù)狀態(tài)或定型狀態(tài)。軍工產(chǎn)品對(duì)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)過長(zhǎng)期的研發(fā)，歷經(jīng)初樣階段、試樣階段、 定型鑒定后才能達(dá)到批產(chǎn)階段，定型后將持續(xù)保持技術(shù)狀態(tài)穩(wěn)定進(jìn)行生產(chǎn)，產(chǎn)品延續(xù) 性較好。
覆蓋頻段多，應(yīng)用范圍廣
國(guó)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(yīng)用領(lǐng)域?yàn)閺椵d、機(jī)載 等；長(zhǎng)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(guó)產(chǎn)化自主保障。
4.2 雷科防務(wù)
技術(shù)基礎(chǔ)牢固，產(chǎn)業(yè)鏈完整
通過多年的技術(shù)研發(fā)和實(shí)踐積累，公司雷達(dá)系統(tǒng)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(tǒng)設(shè)計(jì)、射頻、天線、數(shù)字、模擬仿真等。雷達(dá)系統(tǒng)業(yè)務(wù)群在相 控陣?yán)走_(dá)處理算法與系統(tǒng)設(shè)計(jì)、相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)研制中奠定了堅(jiān)實(shí)的研究基礎(chǔ)，在 SAR 成像處理算法和實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)、SAR 成像雷達(dá)系統(tǒng)研制等方面也擁有深 厚的技術(shù)沉淀。
軍用市場(chǎng)已開拓，民用市場(chǎng)積極拓展
專用雷達(dá)市場(chǎng)方面，某特種毫米波雷達(dá)已開始批量生產(chǎn)交付并獲得了多個(gè)新型特 種雷達(dá)研制開發(fā)任務(wù)。民用市場(chǎng)方面，公司積極加強(qiáng)行業(yè)產(chǎn)品的研制及推廣，探鳥雷 達(dá)在北京大興機(jī)場(chǎng)等多個(gè)民用機(jī)場(chǎng)展開測(cè)試。在核心配件領(lǐng)域，微波天線、有源及無 源器件、信號(hào)處理、伺服控制、系統(tǒng)仿真測(cè)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(zhǎng)。在特種雷達(dá)、氣象雷達(dá)、安檢雷達(dá)、5G 等應(yīng)用領(lǐng)域積極開拓，積累了大量 成功案例。
4.3 鋮昌科技
T/R 組件種類多，產(chǎn)品集成度高
公司注重技術(shù)創(chuàng)新，持續(xù)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(tǒng)體積重量，降低系統(tǒng)開發(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(yīng)用范圍廣，服務(wù)客戶多
探測(cè)用有源相控陣?yán)走_(dá)的天線輻射單元所需的 T/R 芯片套數(shù)規(guī)模根據(jù)不同的應(yīng) 用需求從數(shù)百到數(shù)萬不等，如機(jī)載、艦載探測(cè)雷達(dá)一般為數(shù)百到數(shù)千套，地面、星載 探測(cè)雷達(dá)一般為數(shù)百至數(shù)萬套，公司產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于探測(cè)領(lǐng)域用的星載、地面、機(jī) 載相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)中，應(yīng)用范圍廣泛。
星載相控陣發(fā)展前景好，有助于公司未來發(fā)展
Strategic Defense Intelligence 發(fā)布的《全球軍用衛(wèi)星市場(chǎng) 2015-2025》預(yù)測(cè)， 全球軍用衛(wèi)星市場(chǎng)規(guī)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(wèi)星市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 943 億美元，亞太地區(qū)市場(chǎng) 份額占比約 19%。作為構(gòu)建衛(wèi)星組網(wǎng)和星間鏈路核心器件，相控陣?yán)走_(dá)將受益于軍事 衛(wèi)星系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)張，擁有廣闊的市場(chǎng)空間。公司產(chǎn)品銷售主要是面向星載相控陣 雷達(dá)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(dá)市場(chǎng)的快速擴(kuò)張，有利于公司的長(zhǎng)期發(fā)展。
4.4 盛路通信
專注微波混合集成電路，應(yīng)用領(lǐng)域廣
公司軍工電子業(yè)務(wù)專注于精確制導(dǎo)、電子對(duì)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(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)制造核心關(guān)鍵技術(shù)，在微 波電路專業(yè)化設(shè)計(jì)、微波電路微組裝、微波組件互連和測(cè)試等方面具有獨(dú)特技術(shù)優(yōu)勢(shì)， 產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空、航天、通訊、遙感、遙測(cè)、雷達(dá)與電子對(duì)抗等領(lǐng)域。
加大研發(fā)投入，保持行業(yè)領(lǐng)先地位
公司近年來持續(xù)加大技術(shù)研發(fā)投入、不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)理念和技術(shù)工藝，主導(dǎo)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(xù)做 強(qiáng) T/R 部件、組件及子系統(tǒng)業(yè)務(wù)，聚焦小型化微波模塊、小型化微波分系統(tǒng)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(jié)構(gòu)小型化、模塊化、通用化、高可靠性 方面國(guó)內(nèi)一線地位。
4.5 新勁剛
產(chǎn)品種類全，細(xì)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(guó)內(nèi)特殊應(yīng)用射頻微波功放領(lǐng)域的領(lǐng)先 企業(yè)。公司射頻微波類產(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(duì)抗裝備、射 頻前端組件。
研發(fā)團(tuán)隊(duì)壯大，合作單位眾多
寬普科技自成立以來長(zhǎng)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 業(yè)構(gòu)成主要有電子學(xué)與信息系統(tǒng)、通信工程、電子信息工程、微電子、計(jì)算機(jī)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(yàn)和研發(fā)實(shí)力。近年來，寬普科技的研發(fā) 人員穩(wěn)定，流動(dòng)性較小。研發(fā)團(tuán)隊(duì)規(guī)模及占比在寬普科技所處細(xì)分領(lǐng)域均處于領(lǐng)先地 位。同時(shí)，寬普科技與中國(guó)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(guó)內(nèi)著名高校及科研院所建立了產(chǎn)學(xué)研合作機(jī)制，為高端射頻微波產(chǎn)品的研發(fā)、 生產(chǎn)提供了強(qiáng)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(yīng)商
公司專注于集成電路芯片和微系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，通過多年來持續(xù)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(tǒng)及模組等系列產(chǎn)品，并建立起科研生產(chǎn)、人才培養(yǎng)以及供應(yīng)鏈 等完整的體系，公司已成為國(guó)內(nèi)軍用雷達(dá)領(lǐng)域中射頻芯片的核心供應(yīng)商之一。
參與型號(hào)多，研制產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用
公司參與多個(gè)產(chǎn)品型號(hào)開發(fā)工作，相關(guān)產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用在多個(gè)國(guó)家重大裝備型號(hào) 中。公司研制的終端射頻前端芯片已應(yīng)用于綜合終端、北斗導(dǎo)航終端和新一代電臺(tái)； 射頻收發(fā)芯片已應(yīng)用于高速跳頻數(shù)據(jù)鏈和數(shù)字相控陣?yán)走_(dá)；電源管理芯片已應(yīng)用于低 軌通信衛(wèi)星區(qū)域防護(hù)、預(yù)警、空間目標(biāo)監(jiān)測(cè)雷達(dá)；微系統(tǒng)及模組應(yīng)用于通信衛(wèi)星和機(jī) 載載荷。
4.7 霍萊沃
相控陣板塊發(fā)展，有望帶動(dòng)電磁測(cè)量系統(tǒng)需求
公司電磁測(cè)量系統(tǒng)業(yè)務(wù)板塊，交付產(chǎn)品類型包括相控陣校準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)、雷達(dá)散射 截面積測(cè)量系統(tǒng)等。產(chǎn)品形態(tài)主要為軟硬件集成系統(tǒng)，相控陣天線研制、生產(chǎn)階段的 校準(zhǔn)調(diào)試與性能測(cè)試、出廠階段的動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)驗(yàn)證測(cè)試以及列裝應(yīng)用階段的性能周期檢驗(yàn)測(cè)試。隨著相控陣技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，相控陣技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，電磁測(cè)量 系統(tǒng)行業(yè)需求將持續(xù)增長(zhǎng)。
收購(gòu)弘捷電子股權(quán)，持續(xù)提升公司產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力
2021 年 10 月，公司使用自有資金 7548 萬元收購(gòu)了弘捷電子合計(jì) 51%的股權(quán)。弘 捷電子專注于系統(tǒng)射頻特性測(cè)量技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用，主要面向衛(wèi)星、雷達(dá)、通信及電 子對(duì)抗等系統(tǒng)的研發(fā)與生產(chǎn)提供測(cè)量與應(yīng)用試驗(yàn)技術(shù)保障。收購(gòu)弘捷電子股權(quán)，有望 擴(kuò)大公司技術(shù)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步提升其相控陣?yán)走_(dá)校準(zhǔn)測(cè)試能力。
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