杏彩体育app下载:射频微波在民用市场的主要应用及发展分析

　　化持续推进，以及民用市 场等应用的拓展，军民领域无线电设备将加速升级列装，驱动微波器 组件市场快速扩张。目前中国微波技术正在加速追赶国际一流水平，未来有望 在相控阵等领域实现弯道超车，并带动微波产业链迎来发展拐点。

　　微波器组件处理模拟信号，是无线电设备的核心。无线电设备是利用收发电磁波，实现通信、探测、对抗等功能的设备，射频前端是无线电设备中对模拟信号 进行调制解调、功放、滤波等处理的部分，在军民各个领域得到广泛应用。射频 前端主要由频率源、发射机、接收机和 TR 组件等微波组件构成：频率源用于产 生稳定的高频电信号载波；发射机主要功能为低频信号的调制并放大；接收机能 够滤除杂波，同时解调高频信号。TR 组件通常用于相控阵，位于天线和接收机、 发射机之间，作用是调整单个阵元的相位。相控阵是由大量相同的阵元组成的阵 列，可利用阵元间相位差来合成需要的波形。

　　国内微波起步晚差距大，相控阵领域有望取得突破。微波技术诞生于一二战之 间，此后近百年保持了快速发展，中国微波技术起步于建国后，目前在高频器件、 产业化和系统设计三个领域和国际先进水平存在较大差距，导致产业竞争力弱， 军用微波器组件性能不足，民用市场市占率偏低。随着微波技术的发展，相控阵 应用领域不断拓展，中国有望借助该技术实现弯道超车。科研院所和民营企业是 中国微波市场的主要参与者，科研院所中 13 所和 55 所是市场主力军，部分信 息化主机院所也会内部配套；民营企业业务规模较小，产品相对单一，但公司治 理更为灵活，“十四五”期间随着下游信息化装备加速列装，民营企业业绩弹性 或将更大。

　　国防信息化持续深入，军用微波器组件市场加速扩张。信息化是“十四五”国 防建设重点，预计中国将加大对导弹、通信、雷达等领域的投入。中美导弹数量 差距大，随着解放军实战化水平提升，导弹或将加速补库存，其中装备相控阵导 引头的空空导弹将是列装重点；新型号战机装备先进有源相控阵雷达，微波器组 件价值量将得到提升；军用通信对带宽要求大幅增加，宽带无线通信设备有望得 到重点发展，高价值的高频微波器组件预计需求旺盛。预计通信、雷达、导航、电子对抗等信息化装备在“十四五”期间将加速列装，带动军用微波器组件市场 实现扩张。

　　万物互联大幕开启，民用射频市场空间大。长期以来通信是射频微波在民用市 场的主要应用领域，目前 5G 技术正逐渐成熟并实现商用化。5G 基站采用的 MIMO 技术大幅增加了微波器组件的用量，5G 通信覆盖毫米波波段，高频器件 单价更高，5G 基站建设直接推动了射频微波市场扩容，据 Yole 预测 2022 年射 频领域半导体微波器件市场规模有望达 25 亿美元；另一方面 5G 也为自动驾驶物联网等奠定了基础，拓展了射频微波的应用领域。除通信外车载毫米波雷达、 卫星导航定位终端、商业航天用抗辐照微波器组件等应用也将共同支撑起民用射 频微波在中长期巨大的市场空间。

　　射频前端对模拟信号进行频率变化，是无线电设备中必不可少的部件。无线电设备是 利用收发电磁波，实现通信、探测、对抗等功能的设备。天线振子在长度为无线 时工作效率最高，为了实现设备的小型化，无线电信号往往波长较短即频率较高，而 受限于后端数字信号处理机能力，原始电信号频率往往较低，因此无线电设备需要对模拟 信号进行频率变化，射频前端便是执行这一变化过程的部件。以数字信号转化为无线电信 号为例，数据处理机（DSP）对数字信号进行分类、合并、计算等处理，数据转换模块将 处理后的数字信号转化为模拟信号，射频前端对模拟信号进行调制、功率放大等一系列处 理，最后经天线将模拟信号转化为无线电信号。

　　随着无线电设备的普及，射频前端在军民各个领域得到广泛应用。受无线电技术进步 以及人类经济活动范围扩大等因素影响，无线电设备在军民领域逐渐普及，带动射频前端 应用领域不断增加。在军用领域，射频前端主要应用于雷达、军用通信设备、军用无线电 侦察和电子干扰等设备上；在民用领域，射频前端主要应用于包括基站、手机和平板电脑等在内的移动通信终端以及ADAS（高级驾驶辅助系统）上，在 ADAS 中的应用主要为汽 车毫米波雷达，未来在物联网领域，射频前端也有广大的应用前景。

　　微波器组件是射频前端构成要素，各自承担不同功能。射频前端由微波组件构成，主 要包括频率源、发射机、接收机和 TR 组件等，不同微波组件又包含各类微波器件。频率 源用于产生稳定的高频电信号载波，核心器件为振荡器；发射机的核心器件包括调制器、功率放大器（PA）和电源，调制器实现对低频信号的调制，PA 用于放大高频电信号；接 收机的核心器件主要包括低噪声放大器滤波器、解调器，能够滤除杂波，同时解调高频 电信号；接收机有传统接收机和数字接收机两种，前者通过电路解调，成本低但时间长， 后者集成了数模转换模块，将模拟信号先转换为数字信号再进行解调，时间短但成本高； TR 组件是相控阵中必需的微波组件，传统无源 TR 组件主要功能是信号的收发控制，核心 器件包括环形器、移相器等，新型有源 TR 组件已将发送机的功率放大等部分功能集成进 TR 组件。

　　芯片是集成电路方法的应用，而非某种特定功能的器件。芯片是根据特定目的和用途， 用集成电路的方法制造电路中的器件、组件、模块甚至系统。集成电路是电子学中一种将 电路（主要包括半导体设备、被动组件等）集中制造在半导体晶圆表面上的小型化方式。 芯片在制造过程中根据特定需求进行设计，通过集成电路的方法得以实现，不同功能的器 件、组件、模块乃至系统均可通过集成电路的方法集成于芯片中。

　　多层级射频芯片大幅提高小型化和集成化程度，在无线电设备中应用逐步拓宽。射频 芯片是把射频前端中的器件、组件、模块，甚至整个射频前端通过集成电路的方法集成芯 片。射频前端已实现多层级芯片化，器件级有功放芯片、开关芯片（移动通信传导开关、 WiFi 开关、天线调谐开关）等；组件级有 TR 芯片等；模块级有数模转换芯片、电源芯片等；系统级有手机中的射频前端芯片。芯片集成工艺在射频前端的应用大幅降低器件尺寸， 提高模块的集成度，为成本控制和性能堆叠提供技术基础。功放芯片是通信基站和终端中 必不可少的电子元器件，TR 芯片是整个雷达的关键电子元器件之一，在军用雷达领域中 得到广泛应用。随着 5G 技术广泛商用和中国移动通信基站进一步增建，射频芯片应用场 景将进一步扩大。

　　射频微波市场参与者主要包括体制内科研院所和体制外民营企业两大类。科研院 所中，13 所和 55 所是射频微波领域的主力军，产品谱系全面下游应用涵盖广泛，在化合物半导体功率器件等技术上实力较强；14 所、29 所等信息化主机院所，往往也 会生产部分微波器组件用于自供。民营企业业务规模小于 13 所和 55 所，产品多集中 于特定类型的微波器组件，配套的型号也相对较少，但民营企业在公司治理上更为灵 活，“十四五”期间随着下游信息化装备加速列装，民营企业业绩弹性或将更大。

　　微波技术一战后登上历史舞台，在近一百年间保持了快速发展。微波技术诞生于一二 战之间的间战时期，1936 年 Southworth 发表论文宣布了波导传输实验成功，正式开创了 微波技术的历史。此后微波技术保持了近一百年的高速发展，1939 年第一台分米波雷达 的诞生极大的推进了微波技术的落地和发展，随着二次世界大战的爆发雷达技术迅速走向 成熟，反雷达技术应运出现，电子对抗这一全新分支走上历史舞台；战后射电天文学大发 展对于微波技术的性能指标提出了更高要求，冷战时期的太空军备竞赛助推微波技术进入 大发展时期；90 年代至今有源相控阵雷达、通信升级、智能驾驶和万物互联主导了微波技 术式发展。

　　我国微波技术起步晚且前期发展慢，近年快速追赶差距逐步缩小。在一次世界大战后 微波技术出现时，我国处于长期战乱和割据状态，错过了微波技术登台之初的黄金时期， 直到建国后中国微波技术才开始起步，50 年代初期我国研制出第一台米波防空雷达，相较 世界先进技术差距约二十年。60 年代初微波技术重要性得到重视，相关产研教的系统性体 系开始建立；80 年代伴随改革开放的脚步，我国微波产业开始加速赶超，直到近年在个别 细分领域取得了世界领先的成就，行业整体差距也逐步缩小。

　　目前我国微波技术在高频器件、产业化和系统设计三个领域存在较大差距。相比国际 一流水平，目前我国微波技术存在的差距主要集中在三个领域：1、随着军用无线电设备 的升级，以及民用 5G 通信及物联网的发展，微波器组件需要支持的频段显著升高，在高 频微波器组件领域，我国与西方发达国家仍存在差距；2、虽然我国在部分先进微波器组 件的研发上取得突破，但产业化上仍存在不足，导致国产微波器组件在成本和可靠性上存 在差距；3、随着电子产品趋于小型化，微波器组件的供电、散热等问题愈发突出，对射 频前端的系统设计提出了较高的要求，在这一点上我国也有较大的进步空间。

　　微波技术上的差距，导致我国微波产业竞争力较弱。我国微波技术相对世界先进水平 整体落后，军用器件性能存在差距，同时民用产品国产化率较低。例如抗干扰通信领域， 美国的战略防御计划(SDI) 实现了极高的设备通信率，通过大量信息实现抗干扰交换并且 可以无障碍监测传输，其中高空监视传感器能实现同时监视 1500 个同时发射的导弹；而 我国在解密技术、编码纠错技术等方面仍存在很大差距。另外在电子战领域，美欧主要军 事强国起步早，并在数十年间发展迅速。2016 年，美军推出世界首套认知电子战系统（SRx）， 提供自适应、可远程重新编程等功能，集成在手掌大小的模块中，并能实现全谱覆盖。而 国内对于下一代认知电子战的认识和重视程度不足，技术也整体落后。民品则由于起步晚、 规模小、成本控制能力较差，难以打开下游市场，相关国产器组件市占率较低。

　　相控阵雷达大量应用，带动微波器组件需求上升。相控阵雷达是由大量相同的阵元组 成的雷达面阵，每一个阵元都可以控制其电流相位，通过控制阵元之间相位差来实现电子 扫描。相控阵雷达使用密集天线阵列，可同时针对不同方向进行电子扫描，目前已成为列 装主流。在探测、电子对抗等领域，微波组件占据相关制造成本的 60%以上，市场空间巨 大。我国已从雷达制造大国迈入雷达研发强国，目前处于大量使用单片微波集成电路的固 态模拟有源相控阵体制阶段，并逐步向数字阵列雷达过渡，相控阵雷达大量使用发射单元 也进一步带动了 TR 组件等微波器组件价值量占比提升。

　　有源相控阵雷达优于无源相控阵雷达，已成为军用相控阵发展方向。有源相控阵雷达 是相控阵雷达的一种，区别于无源相控阵中，通过移相器改变发射机产生的高频信号，有 源相控阵雷达的每个发射/接收组件（TR 组件），都能自己产生高频信号。有源相控阵雷达 凭借多功能、远距离、高精度、高灵活性、高可靠性以及优良的抗干扰能力等鲜明特征， 性能上优于无源相控阵雷达。因此，有源相控阵雷达已成为当前舰载相控阵雷达、机载雷 达、导弹导引头等的重要发展方向之一，得到世界军事强国的重点发展。

　　毫米波 MIMO 技术在 5G 等民用领域得到广泛应用，也将提振微波器组件需求。毫米 波是指 30～300GHz 频域(波长为 1～10mm)的电磁波，具有频谱宽、方向性好、可靠性 高、波长极短的特点。伴随物联网和 5G 移动通信的飞速发展，频谱资源逐渐紧缺，开发 利用毫米波频谱资源成为了第五代移动通信技术的重点。为充分发挥毫米波优势，5G 基 站广泛使用多输入多输出技术（MIMO。