2021年中國毫米波有源相控陣微系統行業市場運行現狀分析及未來發展戰略預測

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毫米波有源相控陣微系統廣泛應用于精確制導、通信數據鏈、雷達探測等軍工領域。

（1）射頻、微波、毫米波：射頻是指頻率300kHz-300GHz、波長1km—1mm的電磁波，其中較高頻段稱為微波（300MHz-300GHz）。2018年2月工信部發布的《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》明確無線電頻譜可分為以下14個頻段：

無線電頻譜分類

微波：指頻率300MHz-300GHz、波長1m—1mm之間的電磁波，是分米波、厘米波、毫米波的統稱。微波具有波長短、頻率高、對金屬材料反射性強、空間穿透率強、對氣候環境要求低等特點。微波通信的主要方式是超視距通信，超過視距以后需要中繼轉發。當兩點間直線距離內無障礙時就可以使用微波傳送。微波通信具有容量大、質量好、傳輸距離遠等特征，因此微波通信廣泛適用于國家通信網和各種專用通信網。利用微波特性制成方向性強、增益高的微波天線，可為微波在精確制導、通信數據鏈、雷達探測等領域應用提供必要條件。

毫米波：指頻率30GHz—300GHz、波長10mm—1mm的電磁波。毫米波具有以下特點：①極寬的帶寬：帶寬高達270GHz，即使考慮大氣吸收，也可達135GHz，為微波以下各波段帶寬之和的5倍；②波束窄：能分辨相距更近的小目標或更為清晰地觀察目標的細節；③探測能力強：可利用寬帶廣譜能力來抑制多徑效應和雜亂回波，從而提高對低速運動物體或振動物體的探測和識別能力；

④安全保密性好：毫米波在大氣中傳播受氧氣、水氣和降雨的吸收衰減很大，點：對點信號衰減嚴重，敵方竊聽、干擾難度大，截獲概率降低；⑤傳輸質量高：由于頻段高、頻譜干凈，毫米波信道穩定可靠，誤碼率可長時間保持在10-12量級，可與光纜傳輸質量媲美；⑥全天候通信：毫米波對降雨、沙塵、煙霧和等離子的穿透能力比激光和紅外強，具有較好的全天候通信能力；⑦元件尺寸小：和微波相比，毫米波元器件的尺寸小。

當前，隨著通信事業的高速發展，無線電頻譜的低端頻率已趨飽和，即使是采用GMSK（高斯濾波最小頻移鍵控）調制或各種多址技術擴大通信系統的容量，提高頻譜的利用率，也無法滿足未來通信發展的需求。毫米波由于其波長短、頻帶寬，可有效地解決高速寬帶無線接入面臨的許多問題，有著廣泛的應用前景。隨著精確制導系統、戰略和戰術通信、毫米波雷達的發展，相應的電子對抗手段也得到快速發展。當前，毫米波在制導、通信、雷達、電子對抗、遙感、輻射測量等方面均已展開應用嘗試。同時，毫米波通信還是一項典型的通信基礎技術，在通用領域可以應用于寬帶多媒體移動通信、測量雷達、車船防撞、地形測繪等，進一步擴大其市場潛力。

（2）器件、組件、微系統：

毫米波器件：指工作在毫米波頻段、由多個電路元件構成、具備獨立封裝結構的電路單元的集合，用于實現對電磁波能量和信號的處理和變換等功能，如對電磁波信號的定向傳輸、衰減、隔離、濾波、相位控制、波形及極化變換、阻抗變換等，按其功能可分為微波振蕩器（微波源）、功率放大器、混頻器、檢波器、微波天線、微波傳輸線等。

毫米波組件：指由多種電路元器件、電路、電源及控制電路組成，以同軸或波導形式與外部電路相連，在分系統中具備獨立完整功能的電路集成組合，可實現對毫米波信號的綜合處理功能，如T/R組件、顯示模塊等。

微系統：指以微電子、光電子、微機電等技術為基礎，通過系統架構和算法軟件，將微傳感器、微機構或微執行器、微控制器、各種接口及微能源等集成形成的多功能一體化系統。微系統將信息獲取、處理和執行融為一體，派生出更多種新技術、新器件和新系統，進一步促進產品微型化和智能化，達到節能節材以及大幅提高產品附加值的目的，是一項引發軍工電子新一輪革命性變革的重大創舉，在軍事、航天、信息等領域具有廣泛應用前景。可以說，微系統是繼集成電路之后的下一個基礎性、戰略性、先導性產業，是未來戰場對抗的核心技術。除軍事領域外，微系統在移動通信、天基互聯網、智能交通等領域也有廣泛的應用前景。

（3）毫米波有源相控陣微系統：

相控陣：即相位補償（或延時補償）基陣，既可用于接收也可用于發射，其工作原理是對按一定規律排列的基陣陣元的信號均加以適當的移相（或延時）以獲得陣波束的偏轉，在不同方位上同時進行相位（或延時）補償，即可獲得多波束。相控陣顯著優點是不必用機械轉動基陣就可在所要觀察的空間范圍內實現波束的電掃描，方便靈活。同時，通過調整基陣尺寸便可提高空間增益。至今，我國相控陣經歷了“概念研究”到“樣機研制”再到“型號應用”等多個發展階段。

無源、有源相控陣：相控陣分有源和無源兩類，無源相控陣僅有一個中央發射機和一個接收機，發射機產生的高頻能量經計算機自動分配給天線陣的各個輻射器，目標反射信號經接收機統一放大。有源相控陣的每個輻射器都配裝有一個發射/接收通道，每一個通道都能自己產生、接收電磁波，在頻寬、信號處理和冗度設計上更有優勢，且個別組件的損壞對系統功能運轉影響較小。有源相控陣、無源相控陣對比如下：

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毫米波有源相控陣微系統：是毫米波技術和相控陣技術結合的產物，指在毫米波頻段工作的有源相控陣微系統，也是軍工電子微系統的重要分支。該微系統由芯片、T/R組件、電源、波控等組成，在精確制導、通信數據鏈、雷達探測、電子對抗等系統中得到不同程度的應用，可完美適應多種小型平臺的安裝使用條件，甚至可與載體共形，無需掃描伺服機構，是當前公認的各種高速平臺、多功能、多任務應用系統的最佳體制。

（4）雷達：雷達技術起源于20世紀20－30年代，利用電磁波對目標進行測向和定位，發射電磁波對目標進行照射并接收其回波，經過處理來獲取目標的距離、方位和高度等信息。雷達具有發現目標遠，測定目標坐標速度快，能全天時、全天候使用等特點，可用于探測飛機、導彈、衛星、艦艇以及山川、地形等多種目標，因此在警戒、偵察、敵我識別等方面獲得了廣泛應用，成為現代戰爭中一種重要的電子裝備。

相控陣雷達是采用相控陣技術的雷達。相控陣雷達從根本上解決了傳統機械掃描雷達的先天問題，在相同的孔徑與工作波長下，相控陣的反應速度、目標更新速率、多目標追蹤能力、分辨率、多功能性、電子反對抗能力等都更為突出。相控陣雷達可分有源主動和無源被動兩種。當前，有源相控陣雷達正逐漸替代機械掃描雷達和無源相控陣雷達成為主流，并加速替代單一功能雷達，向多功能有源相控陣雷達方向發展。雷達系統主要由天線、發射機、接收機、信號處理機、數據處理機和顯示器等若干分系統構成。發射機作用是產生雷達信號；天線的主要作用是發射和接收雷達信號；接收機作用是接收到目標反射回來的回波信號；信號處理機主要作用是消除不需要的雜波信號和干擾，加強所關注的目標回波信號，確認是否探測到了目標，并獲得雷達至目標的距離；數據處理機主要實現數據記錄、自動跟蹤、目標識別等功能。

產業運行現狀分析：毫米波有源相控陣微系統上游主要是各類結構件、元器件、LTCC、電源等。上游基礎軟硬件市場整體競爭比較充分，產品供應較為充裕。下游主要為各系統科研院所、總體單位等專用產品客戶和5G通信運營商、商業衛星運營商、無人駕駛汽車制造商等通用產品客戶。毫米波有源相控陣微系統產品主要供應給軍工集團下屬科研院所，由其總成為具有獨立功能的系統，再交由整機廠總成為終端國防裝備，最終下游產品形態為各類型國防裝備。近年來，我國國防支出穩步上升，對國防軍工領域的投入不斷加大，將有效拉動有源相控陣微系統的市場需求。

毫米波有源相控陣技術主要的產品形式是天線微系統。以雷達為例，雷達系統主要由天線、發射機、接收機、信號處理機、數據處理機和顯示器等若干分部件構成。一部有源相控陣雷達中天線微系統成本占比超過50%。毫米波有源相控陣技術主要的產品目前已廣泛應用于精確制導、通信數據鏈、雷達探測等專用領域。各領域市場情況如下：

（1）精確制導：精確制導裝備是指直接命中概率大于百分之五十的制導裝備，具有命中精度高、殺傷威力大、總體效能高、可實施遠程精確打擊的特點，是現代高技術戰爭的關鍵性武器裝備。

毫米波有源相控陣精確制導體制是近10年全球發展起來的精確制導新技術，兼有毫米波高精度、抗干擾的優勢和相控陣波束指向靈活等特點，能夠提高導彈在復雜電磁環境下對高機動目標的打擊功能和命中概率，提升裝備的攻擊效率和效費比，是目前精準打擊型武器中最前沿的技術之一。毫米波有源相控陣微系統主要應用于兩種制導模式，即主動式和半主動式制導。

隨著我國國防支出持續增加，主戰裝備逐漸更新換代，對新型武器裝備的需求不斷增加；此外，國家對軍隊的實彈訓練要求不斷提升，軍事訓練、演習等對裝備的消耗量也不斷增加，使得該類產品面臨較大的市場空間。

（2）通信數據鏈應用：

1）通信數據鏈發展現狀及市場規模：當前，我軍信息化建設正處于快速發展的關鍵時期，“信息系統一體化、武器裝備信息化、信息裝備武器化、信息基礎設備現代化”是我國國防科技工業的發展方向。通信數據鏈由戰術數據鏈系統、加密解密設備、數據鏈終端設備以及收發設備四部分組成，其中，戰術數據鏈系統和數據鏈終端設備占據核心地位。通信數據鏈的巨大優勢在于使得“發現-定位-跟蹤-瞄準-打擊-評估”殺傷鏈的全程時間大為縮短，基本實現“發現即摧毀”。專家預測：全球軍用通信市場將由2018年315億美元增至2023年的377億美元，年復合增速約為3.6%。中國軍工通信市場2025年將增至308億元，年復合增長率高達11.9%。

2）主要下游終端（星載）市場情況：毫米波有源相控陣技術在通信數據鏈領域的應用主要用于衛星通信。因毫米波有源相控陣微系統采用電掃描方式，不用轉動天線即可隨時為不同的衛星建立數據通信，同時，Ka波段宇航級毫米波有源相控陣微系統可以令衛星具備更強的目標搜索和定位能力，所以目前毫米波有源相控陣微系統技術是促進衛星組網發展的關鍵技術之一，正成為搭建星間鏈路的必然選擇。目前我國僅有少數企業可提供宇航級毫米波有源相控陣微系統。在軍用衛星領域，軍事衛星得到了廣泛的應用，被譽為現代信息化作戰能力的“倍增器”。目前以偵察衛星、預警衛星、通信衛星和導航衛星為代表的衛星可實現衛星覆蓋全域，功能包括信息偵察、導彈預警、指揮通信、支持精確作戰等。統計數據顯示：2025年全球軍用衛星市場將達97億美元，相比現在的57億美元市場規模提高70%以上。在商業衛星領域，衛星市場咨詢和分析機構Euroconsult于2019年8月發布新版《小衛星市場展望》報告，指出未來小衛星的能力和市場需求將大幅增加。預計未來10年（2019-2028年）全球將發射超過8,600顆小衛星，市場價值達

428億美元，而過去10年小衛星的市場價值僅為126億美元。未來5-10年，我國微納衛星產業將快速發展。中國航天工業科學技術咨詢有限公司預測，2019年-2028年十年間中國將發射微納衛星1,300余顆，到2028年，微納衛星產業總投資預計超過2,000億元。

（3）機、艦載雷達：歷經40余年的發展，當前有源相控陣技術已在全球陸基防空雷達、艦載雷達、機載SAR、戰斗機雷達，以及天基SAR等作戰系統廣泛應用，地面遠程預警、機載和艦載預警、地面和艦艇防空系統、機載和艦載火控系統、炮位測量、靶場測量等領域也都開始推廣有源相控陣雷達技術。毫米波有源相控陣技術作為目前雷達探測領域最前沿的技術之一，將主要應用于機、艦等的高端雷達裝備，但由于生產成本及產成技術制約，目前我國有源相控陣微系統及T/R組件的批產研制還處于量產化初期階段。

中金企信國際咨詢統計數據顯示：2019年全球主要國家軍用雷達市場約120億美元，同比增長7.23%，預計到2020年將達到約130億美元。有源相控陣雷達（AESA）憑借天線技術變革而具備的掃描速度快、多功能、多目標跟蹤、可靠性高、抗干擾能力強等優勢，占據主要市場地位。到2025年機載雷達將占據全球軍用雷達市場的35.6%；陸基和?；ㄅ炤d）占27.3%和17.2%；聲吶和空基占19.8%。

1）機載應用：航空工業是國家戰略性高技術產業。據中金企信國際咨詢公布的《2021-2027年中國毫米波有源相控陣微系統行業市場專項調研及投資前景可行性預測報告》統計數據顯示：2020年，我國軍用飛機總數3,210架，占全球軍機總數的6%。我國軍用飛機中第三、四代機占比不高，未來10年現有大部分老舊機型將退役。隨著我國軍機的更新換代，機載雷達正在從機械掃描制式向有源相控陣制式升級，我國已經在多款新研制的戰斗機上采用了有源相控陣技術。2017年預測未來10年我國軍用機載雷達的市場空間約為850億元。

2）艦載應用：我國海岸線長，周邊局勢復雜，對制海權的監護需求與日俱增。我國軍艦當前正逐漸裝備多功能相控陣雷達，多功能相控陣雷達能集成搜索、引導、目標指示、跟蹤、識別、制導、火控等多種功能，減少了裝備的雷達數量，并且具有抗干擾能力強，可靠性高，容易與平臺共形等優點。052C型驅逐艦是我國海軍第一種安裝四面有源主動相控陣雷達的戰艦，被稱“中華神盾”。隨著我國第二艘航母的正式交付列裝，帶動航母戰斗群附屬配套艦艇的投入，推動軍用艦載雷達市場的發展。2017年預測未來10年我國軍用艦載雷達的市場空間約為457億元。

（4）民用5G市場：2019年6月6日工信部向中國電信、中國移動、中國聯通和中國廣電正式頒發5G牌照，標志著我國正式進入5G商用元年。5G基站需要采用波束賦形技術，通過調整天線增益空間分布，使信號能量在發送時更集中指向目標終端，以彌補信號發送后在空間傳輸的損耗，并大幅提升網絡覆蓋能力。而波束賦形技術最早也是在有源相控陣雷達上大規模使用。以前由于毫米波在民用市場缺乏實際需求，而且存在傳播損耗大、覆蓋范圍小、元件造價高等問題，毫米波并未得到廣泛應用。但在5G時代，毫米波由于其波長短、頻帶寬，可有效地解決高速寬帶無線接入面臨的許多問題，在民用5G等領域有著極佳的應用前景，如5G相控陣基站等。毫米波在5G領域的優勢如下：

①中低頻段頻譜資源匱乏。6GHz以下頻段具備廣域覆蓋優勢被大量使用導致一些頻譜沖突、大帶寬頻段資源匱乏等問題。根據《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》規定的毫米波頻率范圍30-300GHz，帶寬高達270GHz，具備較寬且可開發利用的空間，可解決5G通信建設頻譜資源短缺問題。

②5G有大帶寬、高速率需求。5G對數據傳輸速率的要求較4G大幅提高，需要大帶寬作為支撐?，F在常用的中低頻段已十分擁擠，提高頻譜利用率較為困難。在頻譜利用率不變的情況下，5G選擇使用毫米波頻段，直接通過帶寬翻倍即可實現數據傳輸速率的翻倍。

③毫米波傳輸方向性好，傳輸效率高。在相同天線尺寸下毫米波的波束要比長波的波束窄得多，使得運營商可部署緊鄰的多個獨立鏈接而不會互相干擾，毫米波鏈路的可擴展性得以提高。④毫米波通信安全可靠性強，傳輸質量高。由于毫米波在大氣中傳播中衰減很大，導致傳輸距離短，波束很窄且副瓣低，竊聽、干擾、截獲難度大。同時，毫米波對空間物質的穿透能力比激光和紅外強，可保證毫米波通信的全天候通信能力。而傳輸質量方面，由于當前毫米波頻段使用較少，通信干擾源很少，穩定可靠性得以保障。⑤毫米波與Massive?MIMO（多天線陣列系統）技術的完美結合。天線的物理尺寸正比于波段的波長，毫米波波長遠小于傳統6GHz以下頻段，相應的天線尺寸也較小，因此毫米波系統更容易小型化。Massive?MIMO技術要求增加天線數量補償高頻路徑損耗，在毫米波系統下，同樣的空間可裝載更多的高頻段天線數量，使得Massive?MIMO技術的應用成為可能，Massive?MIMO技術的應用反過來又彌補了毫米波高頻段傳輸的高損耗等不足之處。

毫米波在5G時代優勢的顯現將帶動毫米波天線微系統在5G基站建設中的應用。據工信部發布的《2020年一季度通信業經濟運行情況》數據顯示：截至2020年3月，我國移動通信基站總數達852.3萬個，其中4G基站總數為551萬個，占64.65%。5G網絡所使用的頻率主要為高頻段，傳播距離較低頻短，當前情況，5G基站可覆蓋半徑僅為4G基站的1/5，加密建設移動通信基站或微基站成為必然。從5G的建設需求來看，5G將會采取“宏站加小站”組網覆蓋的模式，每一次基站的升級都會帶來一輪原有基站改造和新基站建設潮。2019年我國4G廣覆蓋階段基本結束，4G宏基站達到500萬個左右，預計5G宏基站總數量將會是4G宏基站1.1-1.5倍，對應550-750萬個。小站方面，毫米波高頻段的小站覆蓋范圍是10-20m，應用于熱點區域或更高容量業務場景，其數量保守估計將是宏站的2倍，由此5G小站將超過1,000萬個。同時，2019年11月3日相關部門召開了6G技術研發工作啟動會，正式組建國家6G技術研發推進工作組和總體專家組，標志著我國6G技術研發工作正式啟動，為毫米波天線微系統在最新一代移動通信網絡市場中的應用奠定基礎。