1 雷達(dá)及其分類(lèi)

通過(guò)無(wú)線電的電磁能量以定向方式發(fā)射到空間中，再接收到空間內(nèi)存在 的物體所反射的電磁波來(lái)計(jì)算物體的形狀、方向、高度、速度的裝備叫做雷 達(dá)，即 RADAR，全稱(chēng)是 Radio Detection and Ranging（無(wú)線電偵測(cè)和定距）。雷達(dá)有多種分類(lèi)方式，根據(jù)雷達(dá)天線掃描方式可分為機(jī)械掃描雷達(dá)、相 控陣?yán)走_(dá)。

傳統(tǒng)機(jī)械掃描雷達(dá)擁有凹面鏡式的拋物面，該拋物面用來(lái)收縮視角，雷 達(dá)的精度很大程度上取決于天線的面積，因此機(jī)械掃描雷達(dá)的體積比較大。為了讓信號(hào)波發(fā)射到不同的方向，從而探測(cè)到不同方向的目標(biāo)，機(jī)械掃描雷 達(dá)需要不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)天線來(lái)向不同方向發(fā)射波束。

相控陣?yán)走_(dá)即相位控制電子掃描陣列雷達(dá)，利用大量個(gè)別控制的小型天 線元件排列成天線陣面，每個(gè)天線單元都有獨(dú)立的控制開(kāi)關(guān)，通過(guò)控制各天 線元件發(fā)射的時(shí)間差，就能合成不同相位(指向)的主波束。在相同的孔徑和波長(zhǎng)下，相控陣的反應(yīng)速率、多目標(biāo)追蹤能力、分辨率、多功能性、電子反 對(duì)抗能力都優(yōu)于傳統(tǒng)雷達(dá)，但造價(jià)更為昂貴、技術(shù)要求高、功耗和冷卻需求 大。

2 相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)展過(guò)程

2.1 相控陣?yán)走_(dá)經(jīng)歷了無(wú)源、有源、數(shù)字化的發(fā)展歷程

根據(jù)羅敏所著的《多功能相控陣?yán)走_(dá)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)》，20 世紀(jì) 60 年 代，相控陣?yán)走_(dá)（PAR）的出現(xiàn)主要是為了解決對(duì)外空目標(biāo)的監(jiān)視問(wèn)題。20 世紀(jì) 70 年代開(kāi)始，各種戰(zhàn)術(shù)相控陣?yán)走_(dá)紛紛出現(xiàn)，從無(wú)源相控陣?yán)走_(dá) （PESA）發(fā)展到有源相控陣?yán)走_(dá)（AESA）。20 世紀(jì) 90 年代，數(shù)字多功能雷達(dá) （MPAR）開(kāi)始得到快速發(fā)展。進(jìn)入 21 世紀(jì)后，MPAR 開(kāi)始在交通監(jiān)視、國(guó)土 安全和導(dǎo)彈防御領(lǐng)域得到大量應(yīng)用。

2.2 無(wú)源到有源的發(fā)展過(guò)程，T/R 組件用量大幅增加

相控陣?yán)走_(dá)有成百上千個(gè)天線元件組成的天線陣面，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制， 天線元件按順序先后發(fā)射電磁波形成固定方向的波束，這個(gè)過(guò)程替代了傳統(tǒng) 機(jī)械掃描雷達(dá)的周期運(yùn)動(dòng)。由于是電子控制，相控陣?yán)走_(dá)的更新周期可以達(dá) 到毫秒甚至微秒，而機(jī)械掃描雷達(dá)的最多只能達(dá)到秒級(jí)。所以相控陣?yán)走_(dá)相 比機(jī)械雷達(dá)提高了掃描效率，也省去了傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的重量。

相控陣?yán)走_(dá)的組成單元，分為發(fā)射系統(tǒng)、陣列天線和波控 機(jī)、接收和信號(hào)處理系統(tǒng)、中心計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)處理和顯示系統(tǒng)等。發(fā)射系統(tǒng) 產(chǎn)生一定發(fā)射波形的高功率射頻信號(hào)，饋送到所有天線單元，以便向空中輻 射。中心計(jì)算機(jī)計(jì)算出規(guī)定波束指向的相鄰單元的相位差，然后經(jīng)波控機(jī)計(jì) 算出每個(gè)輻射單元的移相器應(yīng)有的相位并控制驅(qū)動(dòng)器使移相器達(dá)到相位，從 而使得天線波束準(zhǔn)確指向規(guī)定的方向。每個(gè)天線單元接收來(lái)自目標(biāo)的回波信 號(hào)，經(jīng)過(guò)相干相加、放大、檢波后送給數(shù)據(jù)處理和顯示系統(tǒng)。有源相控陣?yán)走_(dá)與無(wú)源相控陣?yán)走_(dá)的主要區(qū)別體現(xiàn)在組成天線陣面上 的天線元件。有源相控陣?yán)走_(dá)的每個(gè)天線元件都有獨(dú)立的發(fā)射和接收裝置 （T/R 組件），而無(wú)源相控陣?yán)走_(dá)所有的天線元件用的是同一個(gè) T/R 組件。由 于相控陣?yán)走_(dá)的天線元件數(shù)量可達(dá)上千、甚至上萬(wàn)，因此從無(wú)源到有源發(fā)展， 相控陣?yán)走_(dá)的 T/R 組件用量大幅增加。例如：“鋪路爪”AN/FPS-115 有源相 控陣?yán)走_(dá)共有 56 個(gè)子天線陣，每個(gè)子陣都有 32 個(gè) T/R 模塊，共有 1792 個(gè) T/R 模塊。

有源相控陣?yán)走_(dá)的每個(gè)天線元件接收和發(fā)射信號(hào)都有單獨(dú)的控制開(kāi)關(guān)， 當(dāng)工作任務(wù)量不大的時(shí)候，可以只啟動(dòng)部分天線元件工作，從而降低雷達(dá)功 耗，而無(wú)源相控陣?yán)走_(dá)工作時(shí)必須要啟動(dòng)所有的天線元件，系統(tǒng)功耗相對(duì)較 高。再者，有源相控陣?yán)走_(dá)由于有多個(gè)收發(fā)器，可以同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)，比 如一邊對(duì)空搜索一邊引導(dǎo)導(dǎo)彈，而無(wú)源相控陣?yán)走_(dá)只能同時(shí)執(zhí)行單個(gè)任務(wù)， 因此有源相控陣?yán)走_(dá)在信息處理上更占優(yōu)勢(shì)。

2.3 從模擬相控陣到數(shù)字相控陣 ADC/DAC 芯片用量上升

根據(jù)臻鐳科技招股說(shuō)明書(shū)：數(shù)字陣列雷達(dá)是根據(jù)波束形成機(jī)理、接收和 發(fā)射波束均以數(shù)字方式形成的全數(shù)字化陣列天線雷達(dá)。數(shù)字相控陣和模擬相 控陣最大的區(qū)別在于數(shù)字相控陣每個(gè)相控陣通道單元或模塊配備等量的射頻 直采 ADC/DAC。對(duì)于模擬陣，來(lái)自天線元件的信號(hào)經(jīng)過(guò)加權(quán) 和合并，產(chǎn)生一個(gè)波束，然后由混頻器和信號(hào)鏈其余部分加以處理，整個(gè)模 擬陣僅需要一個(gè) ADC 和一個(gè)混頻器。對(duì)于數(shù)字陣，每個(gè)元件的信號(hào)都被獨(dú) 立的數(shù)字化，需要為每個(gè)元件配備一個(gè) ADC 和一個(gè)混頻器。相控陣 T/R 組 件數(shù)量可達(dá)上千甚至上萬(wàn)，帶來(lái) ADC/DAC 芯片數(shù)量用量大幅增加。

數(shù)字相控陣能夠?qū)崿F(xiàn)海量多波束空間合成，具有波束快速掃描、空間定 向與空域?yàn)V波、空間功率合成能力等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)探測(cè)和跟蹤，可根 據(jù)任務(wù)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)多點(diǎn)偵查、干擾、探測(cè)、通信一體化實(shí)現(xiàn)。目前數(shù)字 相控陣?yán)走_(dá)在先進(jìn)的機(jī)載、艦載、車(chē)載平臺(tái)均都有一定的應(yīng)用，如美軍最新 全電驅(qū)逐艦裝備有 SPY-6 全功能數(shù)字相控陣?yán)走_(dá)、F-35 戰(zhàn)機(jī)裝備有 AN/AGP-81 全功能數(shù)字相控陣?yán)走_(dá)、薩德陸基反導(dǎo)系統(tǒng)裝備有 AN/TPY-2 中 頻數(shù)字相控陣?yán)走_(dá)。

3 相控陣?yán)走_(dá)的關(guān)鍵組件

3.1 天線占有源相控陣?yán)走_(dá)主要成本，未來(lái)向集成化方向發(fā)展

根據(jù)雷電微力招股說(shuō)明書(shū)，相控陣?yán)走_(dá)主要由天線陣列、T/R 組件、射 頻網(wǎng)絡(luò)、電源及散熱、變頻及控制、AD/DA、基帶、信號(hào)處理器、顯示控 制和雷達(dá)電源等組成。從產(chǎn)業(yè)鏈角度看，上游主要為芯片、電源、軟件、結(jié) 構(gòu)件等，中游為 T/R 組件、天線等組成的微系統(tǒng)，下游為雷達(dá)、導(dǎo)引頭、通 信等領(lǐng)域。有源相控陣天線由天線陣面、T/R 組件、散熱裝置、信號(hào)調(diào)制器、波控 器、結(jié)構(gòu)件、電源及饋電網(wǎng)絡(luò)等組成。根據(jù)國(guó)博電子招股說(shuō)明書(shū)，一部有源 相控陣?yán)走_(dá)天線系統(tǒng)成本占雷達(dá)總成本的 70%-80%。

相控陣天線陣面通常由幾百個(gè)到幾萬(wàn)個(gè)不等的通過(guò)相位控制的通道激勵(lì) 輻射單元構(gòu)成。這些輻射單元可以是單個(gè)的波導(dǎo)喇叭天線、偶極子天線，貼 片天線等。這些輻射單元分布于平面上，稱(chēng)為平面相控陣天線，分布于曲面 上，稱(chēng)為曲面相控陣天線，如果該曲面與雷達(dá)安裝平臺(tái)外形完全一致，則稱(chēng) 為共形相控陣天線。T/R 組件包括 TR 腔體、PCB 板或 LTCC 板、軟基片、功率放大器、低 噪聲放大器、移相器、串并轉(zhuǎn)換、濾波器、溫度補(bǔ)償、射頻接插件、以及低 頻接插件等。饋電網(wǎng)絡(luò)包括收發(fā)共用饋線、發(fā)射功率分配網(wǎng)絡(luò)，以及接收信號(hào)合成網(wǎng) 絡(luò)。通常情況下，需要在接收支路中增加驅(qū)動(dòng)級(jí)低噪聲放大器和在發(fā)射支路 中增加驅(qū)動(dòng)級(jí)功率放大器，以確保接收支路的增益和使發(fā)射支路的末級(jí)放大 器推飽和，對(duì)于有單脈沖測(cè)角要求的，饋電網(wǎng)絡(luò)還需要設(shè)計(jì)成和波束、方位 差和俯仰差波束接收通道。

波控器件的核心器件是 FPGA，其主要功能是將終端控制命令計(jì)算成控 制 T/R 組件內(nèi)移相器的 TTL/LVTTL 電平，并生成移相碼，從而改變天線陣 面信號(hào)相位因子，完成有源相控陣天線的波束快速掃描。此外波控器還可以 具有電源分發(fā)的功能，從而實(shí)現(xiàn)給 T/R 組件內(nèi)的芯片供電，并具備校準(zhǔn)測(cè)試 的配合執(zhí)行功能。電源的主要功能是將直流電壓轉(zhuǎn)換成各個(gè)器件需要的電源值，即 DC/DC 轉(zhuǎn)換，對(duì)于脈沖工作體制的天線，電源還需要信號(hào)調(diào)制器，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)波 信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)。根據(jù)《低成本有源相控陣天線研究》，T/R 組件在有源相控陣天線模塊 中的成本占比在 40%-50%，是有源相控陣天線的核心組件。

相控陣天線主要有磚式和瓦式結(jié)構(gòu)兩種。磚式相控陣天線的元器件放置 方向垂直于相控陣天線陣面孔徑，T/R 組件電路采用縱向集成橫向組裝 （LITA）方式。磚式結(jié)構(gòu)的體積大，采用金屬盒體封裝，通常會(huì)被安裝到 散熱板背板上，便于良好散熱，多應(yīng)用于大功率輸出場(chǎng)景。瓦片式相控陣天線將元器件放置方向平行于相控陣天線陣面孔徑，面子 陣電路采用橫向集成縱向組裝（TILA）方式。瓦片式相控陣采用分層結(jié)構(gòu)， 將芯片或電路集成在數(shù)個(gè)平行放置的瓦片上，輻射陣元采用易于共形的微帶 貼片天線，可以實(shí)現(xiàn)線極化或圓極化，集成度比磚式結(jié)構(gòu)高，體積小，成本 低，多用于超小型和共形雷達(dá)。由于瓦式結(jié)構(gòu)散熱措施有限，主要用于小功 率情況。

未來(lái)裝備的發(fā)展方向是高集成度、小型化，要求相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)盡可能 向微型化發(fā)展。三維異構(gòu)集成（3Dheterogeneousintegration）微系統(tǒng)技術(shù)成 為下一代高集成電子系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展重要方向，三維組裝和互聯(lián)的相控陣微系 統(tǒng)可有效解決有源相控陣?yán)走_(dá)陣面體積龐大的問(wèn)題，是未來(lái)替代現(xiàn)有磚塊式 和瓦片式 T/R 組件的有力解決方案。

根據(jù)臻鐳科技招股說(shuō)明書(shū)，當(dāng)前相控陣?yán)走_(dá) T/R 組件中的微波/毫米波 SIP 組件基本結(jié)構(gòu)主要還是傳統(tǒng)的平面設(shè)計(jì)，所有芯片都是通過(guò)焊接的方式 水平化鋪在 PCB 或者 LTCC 基板上。隨著芯片數(shù)量和 I/O 引腳數(shù)的增加，芯 片互聯(lián)占用面積和信號(hào)傳輸長(zhǎng)度與延遲將會(huì)迅速增加，難以滿(mǎn)足未來(lái)微波/ 毫米波 SIP 組件在高密度、高速互聯(lián)、具有緊湊外觀、可集成多種類(lèi)型器件 等方面的技術(shù)要求。另外，微波/毫米波 SIP組件上面使用較多的模擬芯片， 無(wú)法隨“摩爾定律”成倍率地縮小。因此，2D 封裝的形式，無(wú)法顯著縮小 封裝體積。三維異構(gòu)集成式可將功能電路分解到硅基襯底或化合物材料襯底 上，通過(guò)硅通孔實(shí)現(xiàn)高密度集成。該技術(shù)通過(guò)實(shí)現(xiàn) GaAs/GaN 為代表的化合 物芯片與硅基芯片的異構(gòu)集成及縱向三維集成，可有效利用化合物半導(dǎo)體器 件大功率、高速、高擊穿電壓優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，發(fā)揮硅基電路的高速低功耗、芯 片制造成本較低等優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)器件及模塊性能的最大化，提高射頻系統(tǒng)的集 成度。

3.2 T/R 組件是有源相控陣天線的核心組件

有源相控陣 T/R 組件是指在雷達(dá)或通信系統(tǒng)中用于接收、發(fā)射一定頻率 的電磁波信號(hào)，并在工作寬帶內(nèi)進(jìn)行幅度相位控制的功能模塊，是有源相控 陣?yán)走_(dá)實(shí)現(xiàn)波束電控掃描、信號(hào)收發(fā)放大的核心組件。有源相控陣?yán)走_(dá) T/R 組件的性能參數(shù)直接決定相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)的作用距離、空間分辨率、接收靈 敏度等關(guān)鍵參數(shù)。另外，有源相控陣?yán)走_(dá)需要數(shù)量眾多的 T/R 組件共同構(gòu)成 有源相控陣陣面，有源相控陣 T/R 組件的性能也進(jìn)一步?jīng)Q定了有源相控陣系 統(tǒng)的體積、重量、成本和功耗。

T/R 組件主要由數(shù)控移相器、數(shù)控衰減器、功率放大器、低噪聲放大器、 限幅器、環(huán)形器以及相應(yīng)的控制電路、電源調(diào)制電路組成。在發(fā)射模式下，有源相控 T/R 組件的控制器接收雷達(dá)的定時(shí)信號(hào)，將所 有 T/R 開(kāi)關(guān)調(diào)至發(fā)射通道，射頻激勵(lì)源傳輸?shù)男盘?hào)經(jīng)移相器、衰減器、T/R 開(kāi)關(guān)和功率放大器進(jìn)行幅度相位調(diào)整和放大，送至天線輻射單元。發(fā)射完信 號(hào)后，雷達(dá)信號(hào)驅(qū)動(dòng)控制器將 T/R 開(kāi)關(guān)調(diào)至接收通道，天線將接收到的信號(hào) 經(jīng)低噪聲放大器放大以及幅度相位調(diào)整后送往接收機(jī)。

T/R 芯片是相控陣?yán)走_(dá)的核心元器件。T/R 芯片被集成在 T/R 組件中， 負(fù)責(zé)信號(hào)的發(fā)射和接收并控制信號(hào)的幅度和相位，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)的波束賦形和波 束掃描，其指標(biāo)直接影響雷達(dá)天線的指標(biāo)，對(duì)整機(jī)性能也有著至關(guān)重要的作 用。根據(jù)鋮昌科技招股說(shuō)明書(shū)，T/R 芯片按照功能分類(lèi)可分為放大器芯片、 幅相控制類(lèi)芯片和無(wú)源類(lèi)芯片。放大器類(lèi)芯片主要包括功率放大器芯片、驅(qū) 動(dòng)放大器芯片、低噪聲放大器芯片、收發(fā)多功能放大器芯片等；幅相控制類(lèi) 芯片包括數(shù)控移相器芯片、數(shù)控衰減器芯片、數(shù)控延時(shí)芯片、模擬波束賦形 芯片等；無(wú)源類(lèi)芯片主要包括開(kāi)關(guān)芯片、功分器芯片、限幅器芯片等。

T/R 芯片的主要供方包括中國(guó)電科 13 所、中國(guó)電科 55 所、鋮昌科技 等。中國(guó)電科 13 所成立于 1956 年，是我國(guó)重要的高端核心電子器件供應(yīng)基 地、半導(dǎo)體新器件新技術(shù)創(chuàng)新基地，根據(jù)中瓷電子招股說(shuō)明書(shū)披露，截至 2020 年 6 月 30 日，中國(guó)電科 13 所總資產(chǎn)約 120 億元，2020 年上半年凈利 潤(rùn)約 4.55 億元。中國(guó)電科 55 所成立于 1958 年，是我國(guó)大型電子器件研究 所，具有從材料、芯片、器件到模塊組件的完整產(chǎn)業(yè)鏈，根據(jù)天奧電子招股 說(shuō)明書(shū)披露，截至 2018 年 6 月 30 日，中國(guó)電科 55 所總資產(chǎn)約 81 億元， 2018 年上半年凈利潤(rùn)約 2.07 億元。鋮昌科技主營(yíng)業(yè)務(wù)為微波毫米波模擬相 控陣 T/R 芯片，2021 年?duì)I業(yè)收入為 2.11 億元。在相控陣 T/R 芯片領(lǐng)域，國(guó) 企研究院所占據(jù)較大的市場(chǎng)規(guī)模。

3.3ADC/DAC 芯片技術(shù)難度高，國(guó)產(chǎn)替代需求迫切

ADC/DAC 是一種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器 ADC 及模數(shù)轉(zhuǎn)換器 DAC。ADC 的主要作用是將真實(shí)世界產(chǎn)生的如溫度、壓力、聲音、指紋或者圖像等 模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成更容易處理的數(shù)字形式。DAC 的作用與 ADC 相反，它將數(shù)字 信號(hào)調(diào)制為模擬信號(hào)。根據(jù)臻鐳科技招股說(shuō)明書(shū)，射頻收發(fā)芯片及高速度高 精度 ADC/DAC 主要功能是為發(fā)射通道和接收通道的射頻模擬信號(hào)處理。發(fā)射 通道將來(lái)自基帶芯片的數(shù)字基帶信號(hào)通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換、濾波、混頻、增益放大 轉(zhuǎn)換為模擬射頻信號(hào)后，發(fā)送給功放芯片進(jìn)行放大輸出，接收通道將來(lái)自低 噪聲芯片的射頻信號(hào)通過(guò)增益放大、混頻、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后， 發(fā)送給基帶芯片進(jìn)行信號(hào)處理。

ADC/DAC 是模擬芯片中難度最高的部分之一，歐美企業(yè)憑借著資金、 技術(shù)、品牌、客戶(hù)資源等優(yōu)勢(shì)占據(jù)了全球較大的市場(chǎng)份額，國(guó)產(chǎn) ADC/DAC 尚 處于追趕狀態(tài)。ADC/DAC 在 5G 通信、軍事、高端醫(yī)療設(shè)備、精密測(cè)量?jī)x器等 領(lǐng)域有著重要的作用，但以美國(guó)為代表的西方國(guó)家對(duì)高精度、高速度 ADC/DAC 進(jìn)行出口限制，國(guó)內(nèi) ADC/DAC 技術(shù)國(guó)產(chǎn)替代需求迫切。

4 相控陣?yán)走_(dá)的市場(chǎng)規(guī)模和應(yīng)用領(lǐng)域

4.1 我國(guó)有源相控陣?yán)走_(dá) 2022-2025 市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)超 800 億元

根據(jù) Forecast International 分析，2010-2019 年全球有源相控陣?yán)?達(dá)的生產(chǎn)總數(shù)占雷達(dá)生產(chǎn)總數(shù)的 14.16%，總銷(xiāo)售額占比為 25.68%。根據(jù)產(chǎn) 業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù):我國(guó)軍用雷達(dá) 2025 年的市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到 565 億元，2020- 2025年復(fù)合增速為10.48%；2020年我國(guó)有源相控陣?yán)走_(dá)的滲透率約為30%， 預(yù)計(jì)在 2025 年達(dá)到 50%。假設(shè) 2020-2025 年我國(guó)有源相控陣?yán)走_(dá)滲透率每年 以 4%的速度均勻提升，可預(yù)測(cè)得到我國(guó) 2022-2025 年有源相控雷達(dá)的市場(chǎng)規(guī) 模為 872 億元。根據(jù)國(guó)博電子招股說(shuō)明書(shū)，一般有源相控陣?yán)走_(dá)天線系統(tǒng)成 本占雷達(dá)總成本的 70%-80%，而 T/R 組件又占據(jù)了有源相控陣?yán)走_(dá)天線成本 的絕大部分，T/R 芯片又是 T/R 組件的核心組成部分。假設(shè)相控陣天線系統(tǒng) 占雷達(dá)總成本的 75%，T/R 組件占相控陣天線成本的 50%，T/R 芯片占 T/R 組 件成本的 50%，可測(cè)算得到 2022-2025 年我國(guó)軍用雷達(dá)領(lǐng)域的 T/R 組件和 T/R 芯片的市場(chǎng)規(guī)模分別為 327 億元和 164 億元。

4.2 有源相控陣?yán)走_(dá)廣泛用于機(jī)載、陸基、空基、艦載等領(lǐng)域

根據(jù) Strategic Defense Intelligence 發(fā)布的《全球軍用雷達(dá)市場(chǎng) 2015-2025》預(yù)測(cè)，2025 年全球機(jī)載雷達(dá)、陸基雷達(dá)、聲納和空基雷達(dá)、艦 載雷達(dá)的市場(chǎng)份額分別為 36%/27%/20%/17%。假設(shè)我國(guó)各類(lèi)型雷達(dá)市場(chǎng)份額與國(guó)際市場(chǎng)相似，且 2022-2025 年國(guó)防投入在各雷達(dá)的應(yīng)用領(lǐng)域不發(fā)生較大 變化，可粗略估算出我國(guó) 2022-2025 年機(jī)載、陸基、聲納和空基、艦載四大 領(lǐng)域的雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模分別為 706/529/392/333 億元。根據(jù)前文預(yù)測(cè)得到的有 源相控陣?yán)走_(dá)滲透率，可粗略估算出我國(guó) 2022-2025 年機(jī)載、陸基、聲納和 空基、艦載四大領(lǐng)域的有源相控陣?yán)走_(dá)市場(chǎng)規(guī)模分別為 314/235/174/148 億 元（假設(shè)各領(lǐng)域的有源相控陣?yán)走_(dá)滲透率與整體一致）。

（1）機(jī)載領(lǐng)域

根據(jù)《機(jī)載有源相控陣火控雷達(dá)的新進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)》，美國(guó)早在 1964 年就開(kāi)始了機(jī)載有源相控陣?yán)走_(dá)的研究工作，研制了 604 單元的有源陣 列。20 世紀(jì) 90 年代，美國(guó)研制成功了 APG-77，標(biāo)志著機(jī)載有源相控陣?yán)走_(dá) 時(shí)代的到來(lái)。有源相控陣?yán)走_(dá)相比機(jī)械掃描雷達(dá)具有突出的優(yōu)越性，自推出 后，立即在美軍裝備上進(jìn)行了應(yīng)用。美軍的 F-35、F-22、F-15C、F-16C/D 和 F-18E/F 都從裝備機(jī)械掃描雷達(dá)換裝為了有源相控陣?yán)走_(dá)。裝備有源相控 陣?yán)走_(dá)后，目標(biāo)探測(cè)性能、目標(biāo)容量、可靠性都大幅提高。以 F-18 的火控 雷達(dá)為例，有源相控陣?yán)走_(dá) APG-79 相比機(jī)械掃描雷達(dá) APG-73，對(duì)空中目標(biāo) 的探測(cè)距離是其 3 倍，探測(cè)和跟蹤目標(biāo)數(shù)量是其 2 倍，可靠性為其 5 倍，而 工作和維護(hù)成本僅為其 40%。

根據(jù) World Air Forces 2022，我國(guó)不論是戰(zhàn)機(jī)數(shù)量還是結(jié)構(gòu)都與美國(guó) 有著較大差距。2021 年底中國(guó)擁有軍機(jī)數(shù)量為 3285 架，美國(guó)為 13246 架，中國(guó)軍機(jī)數(shù)量不及美國(guó)四分之一。從戰(zhàn)斗機(jī)結(jié)構(gòu)上看，我國(guó)戰(zhàn)機(jī)以二代機(jī)和 三代機(jī)為主，而美國(guó)則淘汰了二代機(jī)，全部為三、四代機(jī)。我國(guó)要“構(gòu)建以 四代裝備為骨干、三代裝備為主體的武器裝備體系”，未來(lái)將加速淘汰老舊 機(jī)型，三代和四代機(jī)將加速列裝。目前美國(guó)的四代機(jī)和以 F-15C 為代表的三 代戰(zhàn)機(jī)基本都換裝了有源相控陣?yán)走_(dá)。我國(guó)機(jī)載有源相控陣?yán)走_(dá)的滲透率較 低，主要用于 J-10C、J-16、J-20、空警-2000、空警-500 等機(jī)型，未來(lái)有 源相控陣?yán)走_(dá)隨先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)列裝以及三代機(jī)換裝用量將快速提升。

（2）彈載領(lǐng)域

精確制導(dǎo)武器術(shù)語(yǔ)起源于上世紀(jì)七十年代中期，美國(guó)在越南戰(zhàn)爭(zhēng)中大量 使用了精確制導(dǎo)導(dǎo)彈，并取得了驚人的效果。在此后的多場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)中，精確制 導(dǎo)武器的使用比例越來(lái)越高，在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中，美軍制導(dǎo)武器的使用比例高 達(dá) 70%。雷達(dá)制導(dǎo)系統(tǒng)主要包括紅外光學(xué)制導(dǎo)和雷達(dá)制導(dǎo)兩大類(lèi)。雷達(dá)導(dǎo)引 頭利用不同物體對(duì)電磁波的反射或輻射能力的差異發(fā)現(xiàn)和測(cè)定目標(biāo)的位置和速度，具有探測(cè)距離遠(yuǎn)、不受氣象條件限制、全天候工作的特點(diǎn)。雷達(dá)導(dǎo)引 頭可分為主動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭、半主動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭（設(shè)置于彈體外的專(zhuān)用照射設(shè) 備向目標(biāo)輻射能量）和被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭（依賴(lài)于目標(biāo)的輻射）。

紅外和雷達(dá)是導(dǎo)彈的兩種主要制導(dǎo)方式。根據(jù)白洪斌所著的《紅外制 導(dǎo)技術(shù)發(fā)展綜述》，目前各國(guó)裝備的各種戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈，近 60%采用了紅外導(dǎo)引 頭。因此，推測(cè)雷達(dá)導(dǎo)引頭占比可能在 30%左右。根據(jù)《彈載有源相控陣?yán)?達(dá)應(yīng)用》，現(xiàn)役導(dǎo)彈雷達(dá)導(dǎo)引頭大都采用單脈沖體制，現(xiàn)役先進(jìn)空空導(dǎo)彈的 雷達(dá)導(dǎo)引頭基本都采用了平板縫隙天線。下一代或者現(xiàn)役改進(jìn)型則會(huì)使用有 源相控陣天線。相控陣?yán)走_(dá)用固定陣面就能實(shí)現(xiàn)高于±45°的掃描范圍，省 下了機(jī)械掃描裝置和天線活動(dòng)空間，可以更好地利用導(dǎo)彈全彈徑的截面積， 使天線形狀盡可能與氣動(dòng)外形相適應(yīng)，另外有源相控陣?yán)走_(dá)導(dǎo)引頭還具有靈 敏度較高、信號(hào)處理能力較強(qiáng)、可靠性較高等特點(diǎn)。

（3）艦載領(lǐng)域

根據(jù)《艦載雷達(dá)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析》，艦載雷達(dá)主要擔(dān)負(fù)無(wú)源偵察、遠(yuǎn)程警戒、跟蹤、目標(biāo)指示、火控、制導(dǎo)等任務(wù)。常規(guī)的艦載雷達(dá)一般只執(zhí) 行單一任務(wù)，有遠(yuǎn)程警戒雷達(dá)、目標(biāo)指示雷達(dá)、對(duì)海探測(cè)雷達(dá)、火控雷達(dá)、 照射雷達(dá)、二次雷達(dá)等多種形式。當(dāng)前，艦載多功能相控陣?yán)走_(dá)成為了艦載 雷達(dá)的發(fā)展方向。艦載多功能相控陣?yán)走_(dá)具有功率口徑大、反應(yīng)速度快、數(shù) 據(jù)率高、資源能夠自適應(yīng)管理、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，一部雷達(dá)可同 時(shí)完成搜索、跟蹤、制導(dǎo)等功能，節(jié)省了艦載空間。相控陣與 DBF 技術(shù)結(jié)合， 可以實(shí)現(xiàn)多波束、干擾自適應(yīng)置零，提高雷達(dá)在復(fù)雜電磁環(huán)境下的抗飽和攻 擊能力，成為相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)展方向。艦載有源相控陣多功能雷達(dá)具有可靠性高、功率孔徑大等優(yōu)點(diǎn)，典型 產(chǎn)品包括英國(guó)的 SAMPSON，荷蘭、德國(guó)及加拿大聯(lián)合研制的 APAR，日本的 OPS-24 和美國(guó)的 SPY-3、VSR。中國(guó) 052C 導(dǎo)彈驅(qū)逐艦和“遼寧”號(hào)航空母艦 上裝備有 346 相控陣?yán)走_(dá)，052D 型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦、“福建”號(hào)航母上裝有 346A 相控陣?yán)走_(dá)。346 雷達(dá)是一款高度數(shù)字化的多功能有源相控陣?yán)走_(dá)，其大 S 波段陣列 夾在兩排 C 波段陣列之間，利用空氣冷卻系統(tǒng)，可以通過(guò)雷達(dá)陣列蓋的曲面 識(shí)別目標(biāo)。該雷達(dá)每一面安裝有5000個(gè)收發(fā)器，探測(cè)距離超過(guò)了450公里， 能夠探測(cè)跟蹤 100 個(gè)目標(biāo)，部分性能超過(guò)美軍的“宙斯盾”。

（4）車(chē)載領(lǐng)域

車(chē)載雷達(dá)主要用于防空警戒、引導(dǎo)以及武器控制、指揮等。未來(lái)車(chē)載陸基防空雷達(dá)在技術(shù)上將會(huì)采用三坐標(biāo)體制、相控陣技術(shù)、 頻率捷變技術(shù)、低截獲概率技術(shù)，結(jié)合防空和反導(dǎo)設(shè)計(jì)，注重發(fā)展戰(zhàn)術(shù)雷達(dá) 系統(tǒng)，提升雷達(dá)系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)性。當(dāng)前我國(guó)的車(chē)載雷達(dá)主要包括 YLC 系列的三 坐標(biāo)警戒和監(jiān)視雷達(dá)以及用于防空系統(tǒng)配套 CLC 系列的目標(biāo)指示雷達(dá)。我國(guó)的車(chē)載雷達(dá)不斷更新，發(fā)展方向?yàn)閿?shù)字化有源相控陣。如 2022 年航展上中國(guó)電科推出的 YLC-16 型 S 波段警戒雷達(dá)。該雷達(dá)采用全數(shù)字、全 固態(tài)有源相控陣設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)常規(guī)及隱身空氣動(dòng)力目標(biāo)的防空警戒任務(wù)，可 實(shí)現(xiàn)空防空管一體化功能。

（5）星載領(lǐng)域

星載雷達(dá)又稱(chēng)為天基雷達(dá)，天基雷達(dá)可以對(duì)地面進(jìn)行成像和高程測(cè)量， 對(duì)空中和地面運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)以及對(duì)洋流進(jìn)行觀測(cè)，此外，還可以提高 軍備控制核查效果。近年來(lái)，低軌衛(wèi)星通信快速發(fā)展，成為了對(duì)相控陣?yán)走_(dá)的重要需求領(lǐng) 域。低軌衛(wèi)星通信克服了高軌衛(wèi)星傳輸時(shí)延以及無(wú)法實(shí)現(xiàn)基于實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí) 的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用的缺點(diǎn)，世界主要國(guó)家正在該領(lǐng)域積極布局。2020 年我國(guó) 向 ITU 提交了 GW 星座計(jì)劃，計(jì)劃分兩階段發(fā)射 12992 顆衛(wèi)星。除此之外， 我國(guó)還有鴻雁星座、虹云工程、銀河航天等上千顆互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星布局。未來(lái)不 論是在空間段還是在用戶(hù)終端，都將有大量的產(chǎn)品采用相控陣模式。相控陣 在空間段應(yīng)用可發(fā)揮其多波束、敏捷波束優(yōu)勢(shì)，在用戶(hù)終端可發(fā)揮其低輪廓、 靈活波束處理能力等。

（6）陸基領(lǐng)域

陸基雷達(dá)是戰(zhàn)場(chǎng)防空和國(guó)土防御的基本裝備。陸基雷達(dá)不僅能夠?qū)?氣式飛機(jī)空襲威脅提供預(yù)先通報(bào)，還能對(duì)來(lái)襲的彈道導(dǎo)彈預(yù)警。目前陸基雷 達(dá)的發(fā)展方向是相控陣技術(shù)、三坐標(biāo)體制、頻率捷變技術(shù)、低截獲概率技術(shù) 等。陸基雷達(dá)中比較著名的包括美國(guó)的鋪路爪 AN/FPS－115、俄羅斯的沃羅 涅日—DM、中國(guó)的 P 波段遠(yuǎn)程預(yù)警相控陣?yán)走_(dá)。AN/FPS－115，是美國(guó)上世紀(jì) 70 年代為應(yīng)對(duì)洲際導(dǎo)彈威脅而研制的遠(yuǎn) 程預(yù)警系統(tǒng)，其主要用途是擔(dān)負(fù)戰(zhàn)略性防衛(wèi)任務(wù)。該雷達(dá)由兩個(gè)互成 60 度 的圓形天線陣面組成，每個(gè)陣面由 2000 個(gè)陣元組成，探測(cè)距離可達(dá) 5000km。美國(guó)在國(guó)內(nèi)部署了 4 部鋪路爪雷達(dá)，用來(lái)探測(cè)從太平洋和大西洋來(lái)襲的潛射 導(dǎo)彈。此外，美國(guó)同盟澳大利亞和英國(guó)等國(guó)也部署了該預(yù)警系統(tǒng)，用來(lái)監(jiān)視 相關(guān)潛在威脅的飛機(jī)、導(dǎo)彈的即時(shí)動(dòng)態(tài)，臺(tái)灣也引進(jìn)了該系統(tǒng)。

俄羅斯的沃羅涅日—DM 由帶有有源相控陣天線陣列的收發(fā)器單元、快 速搭建供人員使用的建筑和裝有若干電子設(shè)備的集裝箱組成。該雷達(dá)可同時(shí) 監(jiān)控 500 個(gè)目標(biāo)，最大探測(cè)距離可達(dá) 6000km，有效視距達(dá) 8000km，能夠?qū)?彈道導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈、衛(wèi)星、以及各種氣動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤和精確定位。根據(jù)澎湃網(wǎng)援引數(shù)據(jù)，中國(guó)在東部沿海地區(qū)部署的 P 波段遠(yuǎn)程預(yù)警相 控陣?yán)走_(dá)配備了上萬(wàn)個(gè)主動(dòng)電子天線收發(fā)模塊，統(tǒng)一布置在一個(gè)直徑 30 米 的圓形雷達(dá)陣列中，是世界目前最大的導(dǎo)彈預(yù)警雷達(dá)天線，主要用于遂行戰(zhàn) 略反導(dǎo)預(yù)警，兼顧空間目標(biāo)監(jiān)視與空中目標(biāo)探測(cè)任務(wù)。該雷達(dá)出現(xiàn)標(biāo)志著我 國(guó)成為繼美俄之后，第三個(gè)具備自主研制遠(yuǎn)程預(yù)警相控陣?yán)走_(dá)能力的國(guó)家。

審核編輯 ：李倩