军用雷达产业链深度报告：数字化集成化双维迭代，“战争之眼”发展迅速

信息化战争之眼，向千亿市场规模迈进。历经百年，雷达在目标多样化、环境复杂化和任务多元化三大外部环境因素推动下迭代更新，保持向多功能、数字化方向的整体发展趋势，工作平台向临近空间和空间平台延伸。同时雷达体制演化，工作频段拓展、带宽增大，装备隐蔽性加强，抗干扰和反隐身性能改善。我国军用雷达市场迅速发展，预计2025年市场规模达到573亿元，保持10+%的高速增长率扩张。目前主流雷达技术为相控阵雷达，其中T/R组件作为核心部件起重要作用。 未来向高集成化和数字化方向发展。现代化战场环境复杂多变，对雷达的电子对抗、电子进攻、以及侦察精度提出更高要求，雷达系统性能在攻防对抗中螺旋上升，整机和核心组成部分的T/R组件往大功率和高频段方向进行发展。数字化相控阵雷达正在替代传统模拟阵雷达，提升干扰/抗干扰和多目标跟踪等功能，雷达装备内部结构的变化给上游ADC/DAC等芯片增加数十倍的需求；此外SIG系统封装技术以及3D堆叠异构模型大大降低雷达体积和成本，提升集成度，有望拓展更多应用领域。 充分受益下游放量和装备迭代。平台放量和装备升级给雷达带来量和质的双重发展。机载方向，有老机型的更新换代和新一代机型的快速列装； 舰载领域，航母数量逐渐增加，构建以055/052D驱逐舰为核心的航母战斗群，导弹等进攻性武器的发展对雷达提出高需求。另外路基雷达、天基雷达、车载雷达、电子对抗等方向，均是信息化战争的重要一环，在“能打仗，打胜仗”的要求下，呈现高质量规模放量的趋势。 上下游两端齐发力，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。新型雷达产业发展与新一代半导体产业高度绑定，半导体元器件系有源相控阵雷达发展的基础条件，国产替代的推动下，其市场扩张迅速，有力带动下游雷达产业发展。俄乌战争爆发后，全球军贸市场将迎来重大变局，我国目前军贸份额还比较低，有望依托雷达等明星产品抢占更多市场份额。 推荐标的：考虑到雷达行业高景气度，重点推荐以下标的：1）振芯科技：数字阵雷达核心标的；2）盛路通信：雷达信号变频芯片主要供应商；3）铖昌科技：天基雷达TR芯片龙头；4）臻镭科技：军用ADC芯片正向设计领先供应商。 风险提示：1）外界因素导致公司产能释放不及预期；2）军品降价带来毛利率下降；3）新型装备换装速度不及预期。 表1：重点公司估值（截至2023/05/03） 1.百年发展，雷达发展迈入新态势 1.1.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1：毫米波雷达系统基本结构 表1：雷达基本功能 1.2.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。 图2：雷达的收发信号流程结构 发射机系统：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：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T/R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：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：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2：雷达的基本组成 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。 图3：雷达收发信号过程中各个芯片分工 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，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通过高速高精度ADC/DAC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，并且传送给基带进行译码。 1.3.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2）按作雷达用途分类3）按信号形式分类4）按测量目标的参数分类5）按角跟踪方式分类角跟踪方式6）按采用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。 图4：雷达分类 1.4.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，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 发展历程划分为四个阶段：1）上世纪初-上世纪30年代，基础雷达出现，初露锋芒。2）上世纪30年代-上世纪60年代，战争催化，应用拓展大放光彩。3）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6：雷达发展历程 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 ： 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。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。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，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。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。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、片上系统以及片上雷达等。 图7：雷达技术迭代提升 1.4.2.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。 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，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，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。 图8：雷达重要技术出现节点 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，雷达应用迈入新里程 2.1.数字化趋势，相控阵雷达迭代机械扫描雷达 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9：机械扫描雷达 图10：相控阵雷达 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3：机扫雷达与相控阵雷达性能对比 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40载，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 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。 图11：相控阵面雷达发展三阶段 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的，通过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。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。数字相控阵雷达系统（DAR）依靠T/R组件数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4：有源相控阵雷达与无源相控阵雷达对比 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T/R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12：“枭龙”有源相控阵雷达 图13：“屏障”无源相控阵雷达 2.2.2.相控阵天线中的核心元器件——T/R组件 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T/R组件是相控阵天线中的核心元器件。 图14：无线通信中T/R组件及射频微系统扮演核心角色 T/R组件性能指标和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，