有源相控阵雷达行业深度报告：TR组件成本降低，替代空间广

（报告出品方/作者：国联证券，孙树明）

1 有源相控阵雷达应用广泛，T/R 组件为核心元器件

1.1 有源相控阵雷达：组成复杂，性能优越

相控阵雷达，即电子扫描阵列雷达（AESA），是指一类通过改变天线表面阵列所 发出波束的合成方式，来改变波束扫描方向的雷达。有源相控阵雷达每个辐射器都配 装有一个发射/接收组件，每一个组件都能自己产生、接收电磁波；由于其相控阵面 包含有大量的有源部件，所以称为有源相控阵雷达。

相控阵雷达采用电的方式控制雷达波束的指向变化来进行扫描，即电扫描。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，虽然看不到天线的转动，但各个辐 射器通过电子计算机控制集中向一个方向发射、偏转，观察距离甚至可达上万公里； 针对近距离目标，辐射器又可以分工负责，产生多个波束，有的搜索，有的跟踪，有 的导引。

有源相控阵雷达市场占比小，替代空间大。根据 Forecast International 分析， 2010~2019 年，全球有源相控阵雷达生产数量占雷达总数的 14.16%，销售额占总雷达 行业总金额比例为 25.68%。整体来看，有源相控阵雷达的市场占比依然较小，替代 空间巨大。

1.2 相控阵天线：有源相控阵雷达最重要组成部分

有源相控阵天线是有源相控阵雷达最重要的组成部分。有源相控阵雷达承担了 传统脉冲多普勒雷达的天线、发射机和接收前端的功能。除了传统雷达天线具有的波 束形成和波束扫描功能外，有源相控阵天线的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， 有源相控阵雷达的成本很大程度上取决于有源相控阵天线的成本。 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。其结构既具有电子设备结 构的特征，又具有独特个性，涉及学科包括机械、电子、材料、微电子、工业设计等， 是典型的机、电、热等多学科交叉的技术成果。

有源相控阵天线阵面在总体设计时采用“自顶向下”的系统方法进行设计，根据 功能需求，对阵面采用迭代优化的方法进行模块划分。大阵可以被合理的分为多个子阵面，每个子阵面包含多个有源子阵，从而使得有源相控阵天线阵面具有可重复，可 扩展的功能。

1.3 T/R 组件：指标繁多，对有源相控阵雷达发展影响巨大

指标繁多，原理复杂

有源相控阵雷达 T/R 组件（即收发组件）是有源相控阵雷达的核心部件，位于相 控阵雷达有源子阵射频前端，主要包含收发两个通道，完成发射信号到阵元的末级功 率放大和接收的前级放大，实现阵面的幅相修正和波束扫描等功能。

T/R 组件的功能包括产生和放大发射频信号、放大接收信号、实现天线波束控制等；技术指标包括工作频率（包括发射激励及接收本振、接收中频）、工作体制、工 作比、相移位数、相移精度、发射间隔度、输出射频功率、输出功率带内起伏、上升 沿、下降沿、接收增益、总效率等。T/R 组件各项技术指标具体值的设定，由任务书 的总体要求分解获得。

T/R 组件随系统性能要求各有不同，电路的具体设计也有很大差异，但一般由移 相器、射频 T/R 开关、功率放大器、限幅器、低噪声放大器、环形器以及控制电路组 成，可实现收、发状态之间的快速切换。

根据《S 波段有源相控阵雷达 TR 组件研究》介绍，发射支路方面，主要由收发 转换开关（激励口）、数控多态移相器、数控多态衰减器、固态微波功率放大器和功 率环行器（或功率开关）等组成。在配置 T/R 组件发射通道时，通讯控制电路会接收 雷达上位机的波控信号；发射激励信号到来之前，先将收发转换开关转换至发射支路。 之后发射射频激励信号需经过收发转换开关、数控功率移相器、数控功率衰减器和固态微波功率放大器等器件进行输出幅度和插入相位控制，最后经环行器（或开关）馈 至天线辐射单元。

接收支路，主要由功率环行器（或功率开关）、功率限幅器、低噪声微波放大器 （LNA）、镜像抑制混频器、中频信号滤波放大电路、收发转换开关等组成。当雷达上 位机发出波控指令后，控制电路首先将收发转换开关快速切至接收支路，天线回波的 微弱接收信号经环行器（或开关）进入接收支路，之后经过限幅器、LNA、镜像抑制 混频器、中频放大器、收发转换开关，完成对接收信号的放大。 此外，T/R 组件还包括其他必要的电路。这些电路与 T/R 组件集成设计，缩短和 减少 T/R 组件的电源及控制走线，同时提高信号的质量和稳定性。其中，通讯电路采 用高速同步串口方式，按照约定协议，接收上位机的指令，并回送组件的状态和故障 信息。控制电路按照接收到的指令，配置相应的移相和衰减态。监视和保护电路是对 组件的工作状态进行监测，使其稳定、安全可靠的工作在设定状态，如果超出组件正 常工作条件，自保电路切断供电，对组件进行自我保护，并将故障上报给上位机。电 源调制电路是为了提高收发隔离度以及发射效率，对收、发支路的供电进行快速脉冲 调制，使其在收发转换脉冲高电平期间对发射支路进行供电，而在低电平期间关断； 接收支路反之。

发展历程长，迭代进化

T/R 组件由早期的分立 T/R 组合向多通道、高集成有源子阵发展。早期的 T/R 组 件设计是自下而上，即根据已有底层元器件的性能，规划组件设计的水平，从而完成 模块研制；阵面则根据组件的特点平衡系统性能。新型 T/R 组件的设计是从雷达实际需求出发，自上而下的进行指标分解设计。因此，新型 T/R 组件与传统的 T/R 组件设 计有着本质的区别。

T/R 组件发展趋势包括：1)向具有多收发通道综合一体化有源子阵的方向发展； 2)有源子阵在整体构架上变薄，制造以及测试方面价格降低；3)在电性能方面，支持 从微波到毫米波的宽频带或多频段，发射的功率密度提升；接收时，在最小功耗的同 时噪声系数非常低；4)系统框架方面，能够将阵面规模从极小到极大的组合能力，且 在性能及成本方面无损失。

有源相控阵雷达核心部件，对其发展影响巨大

T/R 组件性能由雷达或天线总体任务书的具体要求确定。根据任务书，确定 T/R 组件方案，分析和设计关键技术，并通过实验或仿真计算，评估关键技术和难度，最 终确定 T/R 组件的电气性能、可靠性要求、体积与重量、成本等参数。 T/R 组件对有源相控阵雷达发展影响巨大。T/R 组件的各方面指标都对相控阵雷 达技术的发展具有影响，其性能指标直接决定了相控阵雷达技术水平，其重量、体积 直接影响到雷达的小型化发展，而可靠性和成本决定了相控阵雷达的应用前景。

T/R 组件是有源相控阵雷达的核心部件。根据《雷达系统导论（第三版）》介绍， 机载相控阵雷达中，T/R 组件（以及辐射单元）数目可能有 1000 至 2000 个，舰载对 空防御 T/R 组件数目可能有 4000 至 8000 个。根据《有源相控阵雷达 T/R 组件研制》 介绍，S 或 C 波段地基相控阵战术雷达通常由几个阵面组成，每个也要 1 万量级的 T/R 组件，一部 L 波段的星载有源相控阵要用 2~10 万个组件，战术飞机预警机上组件也 上万个。以美国为例，其战场高空区域防御系统（THHAD）的 X 波段地基相控阵雷达 使用了 25344 个 T/R 组件，以及其火炮定位系统（CDBRA）的 C 波段地基相控阵雷达， 使用了 2700 个 T/R 组件，可以说有源阵就是用 T/R 组件堆砌起来的。根据《机载有源相控阵火控雷达技术》介绍，T/R 组件阵列可占整个雷达造价的 60%左右。

1.4 有源相控阵雷达技术优势明显

相较于传统的机械扫描雷达以及无源相控阵雷达，有源相控阵雷达有许多优点。 分辨率方面，有源相控阵雷达的分辨率较无源相控阵雷达提升较多，从而大大提高雷 达的抗干扰能力；可靠性方面，由于有大量的 T/R 组件，当 T/R 组件发生故障的数量 在 10%以内,雷达作用距离不会明显减小，有源相控阵可靠性相较于无源相控阵提高 了近一个数量级。有源相控阵雷达的主要缺点为采购价格高昂。

有源相控阵雷达发射功率提升空间大。脉冲多普勒雷达采用集中式大功率行波管 发射机，其最大输出功率受限于行波管的输出功率；而行波管发射机采用高压、大功 率真空管技术限制，一般平均功率都小于 1000W。有源相控阵天线采用大量分布式小 功率固态功放，即 T/R 组件的高功率放大器（HPA）；虽然采用 GaAs 作为功率放大器 件的 T/R 组件单个峰值输出功率仅 10W，但假设机载有源相控阵雷达天线 T/R 数量为 2000 个，则其峰值发射功率可达 20KW 以上，平均发射功率也可达 6KW 以上（占空比 为 30%）。未来随着 GaN 等技术的应用，单个 T/R 组件发射功率可进一步提升。 有源相控阵雷达射频损耗更低。传统脉冲多普勒雷达大功率发射机的信号，由于传输路径长，经过环节多，会造成损耗。有源相控阵雷达，在发射时，采用了分布式 功率放大，去除了旋转关节，传输损耗明显降低；接收时，低噪放经过环形器就近连 接辐射器，故射频损耗降低。

雷达作用距离大幅提高。雷达的作用距离直接取决于雷达功率口径积、系统损耗、 检测门限和信号积累时间等参数，而相控阵雷达在这些参数方面都有较为明显的改善， 可以使得雷达作用距离大幅提高。

1.5 波段不同，雷达功能不同

各种目标探测系统中，波段始终是系统设计中一个很重要的指标参数。当目标 处于不同的观测环境和不同的观测状态下时，辐射特性会相应发生变化。对目标进行 观测时大气环境因素对目标辐射特性的衰减程度也会因波段选择的不同而发生变化。 波段选择的恰当与否直接关系到系统能否探测到目标，以及能否区分出目标和非目标。

波段选择不同，有源相控阵雷达功能不同。以防空领域为例，根据《雷达系统导 论（第三版）》介绍，对于远程对空警戒雷达来说，较低的微波频率比较高的频率更 适宜，优选频率通常是 L 波段。相反，对于武器控制来说，较高的微波频率更合适， 通常选择 X 波段。

波段不同，大气衰减程度不同。大气衰减是指电磁波在大气中传播时发生的能量 衰减现象。L 波段以下的频段，大气衰减较低，适合于远程探测雷达选用：L 波段以 上随着频率的增加，大气衰减逐渐增加，但在 X 波段以前，大气衰减增加程度较为缓 慢；X 波段以后的更高频段，大气衰减急剧增加，只有在 Ka 和 W 波段出现波谷（或 称“大气衰减窗口”）。

天线口径受到的限制越大，选用的波段往往频率越高。天线口径受到较大限制， 较低的频率无法获得所需的较窄波束宽度和较高的天线增益，不能提供满足要求的角 度测量精度，故往往选用更高频率的波段。早期的地面雷达大量选用 L 波段以下的较 低频率的波段；但机载雷达天线口径受到较大限制，这种频率在机载雷达上往往较少 使用，更多使用较高频率的 X 波段；而直升机毫米波火控雷达及导弹导引头雷达，也 经常选用更高频率的 Ka 波段及 W 波段。

波段选择对于目标 RCS 值有较大影响。雷达接收的反射波是雷达照射目标后的后 向散射，相应的目标雷达散射截面称为后向 RCS，简称 RCS；RCS 是表征目标对照射电磁波散射能力的一个物理量。不同对象（如飞机、导弹、坦克、装甲车、军舰等） 对不同波段的 RCS 值不同。

有源相控阵雷达在选择工作频段时，往往需要综合考虑孔径尺寸、探测距离、测 角精度等性能要求，以及雨雾天气大气衰减等环境因素的影响，探测目标对不同频率 RCS 值，以及 T/R 组件的功率、效率以及成本。 波段对有源相控阵雷达成本影响较大，一般的，雷达工作波段频率越高，成本 也越高。通常，对具有一个接收机和一个高功率发射机的无源相控阵雷达，不同频率 的相控阵天线成本差别较小，但发射机功率及成本差别却非常大。对采用 T/R 组件的 有源相控阵雷达而言，每个 T/R 组件包括自己的固态发射机、接收机、移相器、双工 器，频率对于其成本影响更大。T/R 组件成本随频率增高而加大，而功率和效率往往 越差。

1.6 技术迭代进步，T/R 组件价格下降

T/R 组件占成本比重高

对于成本组成而言，不同规模、不同频率、不同功率的有源相控阵天线的成本组 成不同，但统计数据可以看出其成本组成的基本情况。在实际工程中，有源相控阵天 线的成本中，T/R 组件的成本占比较高。

新材料应用，降低 T/R 组件成本

第三代半导体材料 GaN（氮化镓）开始广泛应用，产品成本降低。砷化镓(GaAs) 单片微波集成电路制成的 T/R 组件已普遍应用于阵列天线中，技术相当成熟。随着宽 禁带半导体技术的进展，氮化镓(GaN)单片微波集成电路制成的 T/R 组件已开始用于 相控阵雷达中。一般东，同体积下，GaN 集成电路的峰值功率相当于 GaAs 的 5～10 倍，平均故障间隔时间较长，同时成本降低 34%以上，效率高。能够产生更强的辐射 功率，从而提高探测距离，减小体积重量，增强装备的机动性和战场生存能力；缩短 维修间隔时间，从而提高雷达的可用时间。

改善产品结构形式，减少连接器等产品成本

采用“瓦片”型 T/R 组件，减少相关产品成本。21 世纪初，T/R 组件从“砖块” 发展到“瓦片”型，瓦式技术可以大幅减少印制电路板和连接器的数量，并能通过大 规模微波制造技术和封装工艺使有源相控阵天线成本降低，体积、重量、成本都下降 为“砖块”的 1/5。

减少芯片数量、提高多通道集成度，降低芯片成本。在瓦式构架设计的基础上， 有源相控阵天线可以通过减少芯片的使用数量、提高芯片的多功能和多通道集成度来 降低成本。通过在一块芯片里集成功率放大器、低噪声放大器、射频开关、移相器、 数字控制电路等，达到减少芯片数目、互连工序与连线、芯片电路面积等目的。一个 单片微波集成电路 T/R 组件往往包含多个 MMIC 芯片，通过 MCM 技术与分立器件集成 到基板上，最终封装形成 T/R 组件。多功能芯片将多个单功能 MMIC 实现的功能集成 到一个芯片中，有助于 T/R 组件减小体积，降低成本。

根据《雷达技术发展综述及多功能相控阵雷达未来趋势》介绍，2007 年，T/R 组件发展到 4 侧无引脚扁平封装，体积下降为“瓦片”型的 1/5、重量下降为原“瓦 片”型的 1/20、成本下降为“瓦片”型的 1/5；2008 年，从二维面板发展到三维面 板/集成电路，体积下降为扁平封装的 1/3、重量下降为扁平封装的 1/2、成本下降为 扁平封装的 1/2。 数字阵列相控阵天线技术的应用，有望降低相控阵雷达成本。通过将数字技术 与相控阵天线技术结合，在发射与接收模式下以数字波束形成(DBF)技术取代之前的移相器、衰减器、波束形成网络等，产生数字阵列相控阵天线。对于数千阵元的大规 模有源相控阵天线，如果波束扫描完全依赖于后端的数字处理机和软件来实现，可以 降低上百万的成本。

MEMS 工业化技术，也可降低成本，提高产品性能

基于 MEMS 集成的工业化技术也可降低制造成本。MEMS T/R 组件在低功耗方面表 现突出，能减轻相控阵扫描阵列的散热问题，延长其寿命。相比于传统 T/R 组件，MEMS T/R 组件的插入损耗低，故仅需要一般相控阵中 25%～50%的 T/R 组件数量即可满足天 线系统功能需要。 移相器方面，利用 MEMS 技术研制的轻型、微型 T/R 组件移相器开关，具有尺寸 小、隔离度好、插入损耗低、工作频带宽、加工成本低以及易于与 IC 集成等优势， 很好地弥补了传统移相器的不足；射频开关方面，RF-MEMS 开关具有低插损、高隔离 度、微波频段上的低回波损耗等优越性。

采用商用货架产品(COTS)，亦有望大幅降低成本

利用规模化生产商用器件可显著降低产品开发周期，满足技术更新和成本要求。 2010 年，林肯实验室公布了一种 S 波段低成本阵列，该阵列在 5 层印制电路板上集 成了 5 个 T/R 组件，可同时产生 24 个波束，每平方米面积上集成 400 个单元、价格 5 万美元。柯林斯公司 2015 年公布的 X 波段机载阵列包含 512 个单元，每单元功率 2W，能够将成本降低至原来的 1/50。

2 下游应用范围广，市场空间大

2.1 星载：起源早，口径限制小，工作频率逐渐变高

最早将有源相控阵天线应用于星载的是于 1978 年 6 月美国发射的海洋卫星 SEASAT-1，自此，各国开始了对星载有源相控阵天线的研究。上个世纪 90 年代后期， 星载有源相控阵发展迅猛，美、俄、德、英、法等 12 个国家组成的欧空局相继发射 了自己的有源相控阵卫星。

1994 年美国伴随航天飞机升空的 SIR-C/X-SAR 雷达同时拥有 C 波段和 L 波段微 带天线，以及 X 波段缝隙波导天线；其中 C 波段拥有 504 个 T/R 组件、L 波段有 252 个 T/R 组件。2002 年欧空局发射的地球环境检测卫星阿里亚纳 5 号上搭载的有源相 控阵天线，共 2840 个天线单元及 320 个 T/R 组件组成。2007 年加拿大发射的 RADARSAT-2 卫星，天线工作于 C 波段，共有 10240 个天线单元，512 个 T/R 组件。

要实现远距离和大范围的区域扫描和覆盖，星载可展开有源相控阵天线需要具备 很大的功率口径积；因此在星载平台功率受限的情况下，天线要求具有大的物理口径。 根据轨道部署和性能指标的不同，天线口径可达几十至几百平方米。例如，美国海洋 卫星 SEASAT-1 上 SAR 天线口径为 10.74m×2.16m、加拿大工作在 C 波段的 RADARSAT-2 卫星天线口径为 15m×1.37m；日本工作于 L 波段的 ALOS-2 卫星天线口径为 9.9m×2.9m；美国 Northrop Grumman 公司开发工作在 L 波段相控阵透镜天线口径为 60m× 25m。 星载相控阵天线包括非展开阵面和可展开阵面两种，设计时主要需考虑卫星平台 形式以及最大包络尺寸要求。星载天线通常会受到长期太阳照射和太空低温热沉作用， 温度波动变化范围大，热胀冷缩效应明显。此外，星载有源相控阵天线在进出地球阴 影区时，天线阵面上会有很大的温度梯度，导致结构变形。这些因素都会影响天线辐 射性能。

星载雷达工作频段提升。早期星载相控阵雷达频率较低，1991 年欧洲空间局发 射了欧洲的地球资源卫星 ERS-1 工作于 C 波段；1994 年 4 月升空的 SIR-C/X-SAR 工 作波段为 C 波段、L 波段、X 波段；1997 年至 1998 年，美国铱星公司发射的 66 颗用 于手机全球通讯的人造卫星工作波段为 L 波段；2007 年 6 月升空的 4 颗意大利的宇 宙-地中海卫星(COSMO-SKYMED)工作在 X 波段最高分辨率为 0.7m，整个系统的投资额 约为 10 亿欧元。而近年来发射的卫星工作频段普遍较高，美国于 2010 年 8 月发射了 先进极高频(AEHF-1)卫星工作在 Ka 波段，国外的低轨通信卫星，方案工作频率普遍 集中在在 Ka、Ku 和 V 频段。

星载相控阵雷达中，T/R 组件作为核心部分，一般要求体积小，重量轻的片式结 构，而且需要高的效率，以减少发热量，因为薄膜天线散热困难。T/R 组件从最初的 分立元器件组合不断发展，经过混合微波集成电路到单片微波集成电路，现在已可以 将多个器件集成在一个单片上，使得 T/R 组件体积小、重量轻、易于安装。

我国对星载有源相控阵天线的研究起步较晚，但进展较快，“北斗”系列卫星上已有 S 频段相控阵天线服役。近年来，我国已进行了星载 Ka 频段有源相控阵天线子 阵以及部分样机的研制，并进行了电性能测试及热试验。考虑到未来军用星载市场规 模不断扩张；我们估计未来五年我国星载有源相控阵雷达市场约 120 亿左右，T/R 组 件市场约 60 亿左右。

2.2 机载：逐渐推广使用，发展迅速

美国自 1964 年开始研究机载有源相控阵雷达，并在 20 世纪 90 年代初，在美国 第四代战斗机 F-22 上将 AN/APG-77 有源相控阵雷达成功进行了应用，使得有源相控 阵技术引入了机载火控雷达领域。AN/APG-77 天线阵面上有 1956 个 T/R 组件，每个 质量约 15g，输出功率 4W，能够快速改变雷达波束方向，达到几十纳秒级别，120° 方位和俯仰的扫描，搜索距离 160km。2005 年，装备于 F-35 战斗机上的 AN/APG-81 进行了试飞，天线阵面仅包含 1200 个 T/R 组件，质量大幅降低；其功能包括高分辨 率地图绘制、地面多目标跟踪等。

技术优势明显，替换逻辑强。经过数十年发展，虽然脉冲多普勒雷达等传统雷达 的性能得到了极大提升，但由于受到天线机械扫描速度和集中式大功率发射机的发射 功率和可靠性等因素的限制，传统机载火控雷达的性能提升遭遇了众多瓶颈。而有源 相控阵机载雷达在作用距离、波束赋形及功能满足、高精度多目标跟踪、电子战及通 信能力、抗干扰和低截获能力、隐身需求等方面，都有着极其明显的性能优势；相控 阵由成百上千个 T/R 组件组成，少数单元失效对系统影响不大，可靠性大幅提升。

机载有源相控阵雷达相关型号产品可被多种机型所采用。根据《机载有源相控 阵火控雷达技术》介绍，2008 年，雷神公司向波音公司交付了第 100 个 APG-79 有源 相控阵雷达，用于装备 F/A-18 战斗机和 EA-18G 战斗机。雷神将向美海军交付 473 部APG-79有源相控阵雷达，确定装配的型号包括：F-15C、F-15E、F/A-18E/F和EA-18G； 国际用户包括新加坡及澳大利亚，潜在客户包括印度。

机载相控阵雷达由于天线口径限制，很少选用 L 波段以下的频率。L 波段以上， X 波段以前，大气衰减随频率增加缓慢；X 波段以后，大气衰减随频率急剧增加。因 此，X 波段非常适合机载相控阵雷达，F/A-22、JSF 等战机的有源阵列及 B-1B 轰炸机 的相控阵雷达均工作于 X 波段。 最早广泛应用于 F-22、F-35 等飞机的第一批机载有源相控阵雷达，其 T/R 组件 为“砖块式”。为降低天线厚度、减轻有源相控阵天线重量以适应发展共形相控阵天 线的需要，后续又发展出超薄“瓦片式”多通道 T/R 组件，最先进的 T/R 组件厚度仅 11mm，远小于常规的“砖块式”T/R 组件的 60~100mm。“瓦片式”T/R 组件采用了多 层结构的电路立体布局形式，将“砖块式”T/R 组件的平面电路分解成为多个“楼层”电路，每个楼层电路实现不同功能，然后利用射频垂直互联技术将多个“楼层”电路 连接为一个整体。

根据《World air force 2021》分析，2020 年底，我国军机 3260 架，其中战斗 机 1571 架、运输机 264 架、战斗直升机 902 架、教练机 405 架、其余军机 118 架。 考虑到先进战机的列装，以及已有型号的升级改造需求迫切，有助于机载相控阵雷达 产业的发展；我们估计未来五年我国机载相控阵雷达市场约 130 亿左右，T/R 组件市 场约 65 亿左右。

2.3 弹载：天线口径小，工作频率较高，高成本制约发展

弹载有源相控阵天线阵面安装于导弹前端腔体内，通常为圆柱状。弹载有源相控 阵天线的阵面在体积、重量、可靠性、散热、维护、储存以及环境适应性等各方面要 求苛刻。

相控阵雷达导引头具有合成功率大、扫描空域广、扫描频率高、作用距离远、波 束宽度可调、抗干扰能力强、多目标选择跟踪等优点；但发射功率、输出能力、功率 损耗和低噪声系数 T/R 组件的小体积集成等问题依然制约相控阵雷达导引头工程化。

隐身战斗机出现，促进弹载相控阵雷达由机械扫描向相控阵雷达转变。根据《相 控阵制导技术发展现状及展望》报告，以第三代战斗机为典型攻击目标，末制导的作 用距离一般为 15~20km，而 F-22A 为代表的第四代隐身战斗机的出现，导致现役防空 导弹末制导作用距离下降到 3~4km，难以有效完成攻击。以空空导弹为例，早期的美 国 AIM-120 空空导弹和俄罗斯 P-77 空空导弹等现役装备均采用了机械扫描主动雷达 制导系统。相控阵制导技术利用空间功率合成可实现大功率孔径积，在较小体积约束 下实现高平均功率，规避了传统雷达制导系统集中式大功率发射机的功率合成与大功 率传输等技术瓶颈，可使平均发射功率提高一个数量级以上，为远距离探测隐身目标提供了基础。考虑到导弹体积及载荷能力的限制，占用空间更小的相控阵雷达导引头 成为了新一代对空拦截导弹导引头的发展趋势。

弹载相控阵雷达天线口径小，工作频率较高。21 世纪初，通过 LCCMD 项目，雷 神公司提出了 ka 波段相控阵雷达导引头方案，并于 2004 年完成了口径 152mm 的导引 头样机。2003 年，英国奎耐特公司成功地进行了世界上首次相控阵雷达导引头天线 的闭环试验,其研制的Ｘ波段相控阵导引头原理样机在口径 80mm 下布置了 19 个天线 单元。弹径 178mm 的 Meteor 是欧洲导弹集团 MBDA 研制的一种新型超视距主动雷达空 空导弹，末制导段采用 Ku 波段的主动雷达导引头。 弹载多模导引头成发展趋势。相控阵雷达多模复合导引技术可弥补雷达单一制导 技术的缺陷，发挥多种传感器的优点，多模式制导比单一模式制导更能适应现代战场 复杂环境的作战需求。2010 年，美国在下一代空空导弹（NGM）技术基线中明确表明 将采用基于相控阵的多模导引头，开展了双波段相控阵主动雷达导引头和红外成像／ 共形相控阵雷达双模导引头等多种方案设计和样机研制，并分别于 2012 年底和 2013 年进行了空中挂飞试验和空中发射试验。联合双任务制空导弹（JDRADM）主动相控阵 雷达导引头采用 C 波段和 Ka 波段双波段体制，远距时使用 C 波段制导，近距时使用 Ka 波段制导。其中 C 波段导引头可极大的提高导弹的远距离截获和跟踪性能，Ka 波 段扫描精度高，可提供高分辨率图像完成导弹末端的精确打击。

高成本是制约弹载相控阵导引头工程应用的最大瓶颈。在相控阵天线生产成本 中，T/R 芯片成本所占比重最大；在实际工程应用重，不仅要考虑发射功率、噪声系 数、幅相控制方式、气密封装和体积尺寸等性能指标要求，还要考虑加工集成等工艺 和测试等低成本制造实现技术。

导弹是现代战争最重要武器之一，也是国防现代化的标志。在建设现代化国防及 加强军队武器装备的过程中，发展导弹武器技术是一国的必经之路。考虑到全球范围 内隐身战机数量增多导致的防御装备升级需求，以及 T/R 组件降价导致的产品经济性 强，弹载相控阵雷达产品有望持续推广；我们估计未来五年我国弹载相控阵雷达市场 约 150 亿左右，T/R 组件市场约 75 亿左右。

2.4 车载：体积大、搜索能力强，工作频段逐渐变高

天线车能够实现快速部署与转移，阵地适应性强。地面机动雷达天线阵面一般安 装在专用车辆上，天线阵面与车辆为一体化设计，即为天线车；天线阵面也称为车载 相控阵天线，通过旋转、折叠、倒竖、快速拼接等动作实现快速架设与撤收。为实现 远程预警、精确跟踪与远程截获，车载有源相控阵天线通常具备的共同特点为阵元数 多、阵面口径大等。雷达的机动性能取决于天线阵面的快速架设与撤收能力。

车载相控阵雷达体积大、搜索能力强。以美国 THAAD 相控阵雷达为例，THAAD 相 控阵雷达是一部 X 波段相控阵雷达，作用距离为 1000km，天线孔径面积为 9.2m²，天 线单元数为 25344 个（T/R 组件），为车载机动式雷达，由美国雷神公司研制，具备 搜索、威胁探测与分类、在极远范围内精确跟踪的能力。THAAD 武器系统的各部分协 同工作，可探测、识别及摧毁中短程弹道导弹。

陆基有源相控阵天线在全寿命周期服役过程中，面临的环境载荷包括风、太阳照 射、冰雪等。温度场改变主要是由太阳照射和天线阵面上大量电子器件热功耗产生， 工作要求温度一般为低温不低于-40℃和高温不高于 50℃。 以单车单天线超薄阵面为例，若采用等距阵面结构，阵面单元和 T/R 组件一一对 应，它们可以采用双阴接头等形式穿过冷板或箱体壁连接，不使用电缆，整个阵面外 形为平板式箱体结构，天线单元和 T/R 组件采用一对一盲插形式；若采用整体集中正 面结构，则 T/R 组件等内部设备少，集中放置在阵面中部区域位置。

车载相控阵雷达外形尺寸普遍较大，工作波段较低，近年来有提升趋势。早期 雷达多工作于 L 波段：俄罗斯 Gamma-DE 相控阵雷达天线单个雷达罩面外形尺寸为 8m ×5.2m，工作于 L 波段；美国的 AN/FPS-117（V）固态三坐标雷达用于远程飞行器探 测和提供位置数据、辅助系统、战斗指挥等，工作于 L 波段；以色列 EL/M-2080 反弹 道导弹系统，采用的固态有源相控阵雷达，能同时进行目标探测、搜索、报警和导弹 制导，工作于 L 波段。近年来，雷达波段频率有提升趋势，如美国雷神公司的 THAAD 相控阵雷达，天线尺寸孔径面积 9.2m²，工作于 X 波段。 我国的相控阵雷达研究计划始于上世纪 60 年代，目前已经形成了门类齐全的各 类相控阵雷达。目前我国在陆军、空军部队都装备了先进的相控阵雷达系统。考虑到 全球范围内隐身战机数量增多导致的防御装备升级需求，以及近年来装备工作波段频 率有提升趋势，均有助于相控阵雷达市场的发展；我们估计未来五年我国车载相控阵 雷达市场约 430 亿左右，T/R 组件市场约 215 亿左右。

2.5 舰载：体积庞大，T/R 组件用量多，使用波段多

舰载雷达不仅是现代舰船防御作战系统的重要组成部分，而且还是舰船的关键 探测装备。舰载相控阵雷达可以同时实现搜索、识别、跟踪、制导和探测等功能，能 同时监视和跟踪多个目标。舰载雷达性能的优劣对整个作战起到至关重要的作用，甚 至会影响到全部海域、空域作战体系的完备性，对一个国家的海事装备具有全面的制 约作用。

S 波段以下的低频段天线阵面，其阵列单元间距较大，多采用区域集中阵列结构。 子阵按照 T/R 组件与阵列单元的链接方式，可分为阵列单元与 T/R 组件一体插拔的一 体式，以及通过盲插连接器链接、阵列单元固定在反射板上的分体式。X 波段以上的 高频段天线阵面，阵列单元间距小，多采用一维扩展阵列结构，T/R 组件与阵列单元 连接必须是分体式。

舰载相控阵雷达体积大，T/R 组件较多。美国的 AN/SPY-3 雷达天线长 2.7m、宽2.1m，3 部天线总重 2.9 吨，安装于舰桥外表面较上部分；3 个有源阵列每个包含约 5000 个 T/R 阵元。英国的“桑普森”(Sampson)雷达采用双面旋转阵列天线，内置于 碳纤维复合球形抗风雨雷达罩内，每个阵面包括 2500 个发射/接收单元；MESAR(多功 能电扫自适应雷达)工作在 E/F(2.7～3.3GHz)波段，共有 4 个固定阵面，每个阵面包 含 2000 个阵元，可在仰角和方位上覆盖 90°。日本的 OPS-24 相控阵雷达是工作在 D 波段，装备于“村雨”和“朝雾”级驱逐舰上，八角形固态有源单面阵相控阵天线， 提供半球覆盖，整个天线单面阵由 3000 个有源 T/R 组件构成，总重量为 3690kg，每 个 T/R 组件的尺寸为 126mm×253mm×40mm，重 1．23kg。

将低波段和高波段等不同波段的多部雷达或阵面进行综合调度管理，是舰载雷 达的发展趋势。20 世纪 90 年代初，根据新的作战要求，美国海军提出“双波段雷达” 系统，即指整套系统由两部不同波段工作的雷达组成。其中 AN/SPY-3 多功能雷达在 X 波段工作，AN/SPY-4 在 S 波段工作，3 部天线组成一套完整的雷达。美海军“防空 反导雷达”采用双波段模式，X 波段雷达提供水平搜索、精确跟踪、导弹控制和末段 照射等功能，而 S 波段雷达进行立体搜索、跟踪、弹道导弹识别和导弹控制。雷神公 司于 2011 年 10 月完成的 CJR，体积庞大的 X 波段和 S 波段有源相控阵天线各自有约 4 层楼高、500000 磅重。

我国海军发展迅速，052D、055 导弹驱逐舰首舰均已入列；2022 年 6 月，我国第 三艘航空母舰下水，表明我国军舰加速列装。考虑到我国大型驱逐舰列装速度较快、 航母发展计划将“按照国家安全需要和装备技术发展情况综合考虑”、护卫舰的升级 改造，舰载相控阵雷达产业有望持续发力；我们估计未来五年我国舰载相控阵雷达市 场约 140 亿左右，T/R 组件市场约 70 亿左右。

3 行业景气度高，公司积极上市

3.1 相关公司多，多为近年来上市

统计与有源相控阵雷达 T/R 组件相关的 10 家上市公司，8 家为民营企业，1 家为 国资企业，1 家无实际控制人，民营企业占大多数。相关板块中，营收最高的国博电 子实际控制人为国资委，国资控股企业对行业依然具有较大影响力。

从有源相控阵雷达 T/R 组件相关公司上市或收购相关子公司时间来看，5 家相关 上市公司在 2017 年至 2020 年间完成了对相关业务子公司的收购；2021 年至今，又 有 5 家相关公司上市，行业景气度相对较高。

3.2 行业毛利高、营收稳步高增

统计 10 家有源相控阵雷达 T/R 组件相关上市公司相关板块数据（剔除部分缺失 数据），2021 年营收合计为 53.15 亿元，较上年同期增长 35.69%，营收过去 3 年 CAGR 为 29.30%；毛利合计为 21.27 亿元，较上年同期增长 33.02%，毛利过去 3 年 CAGR 为 26.94%。2021 年整体法计算综合毛利率为 40.02%。

4 重点公司分析

4.1 国博电子

技术行业领先，成果丰硕

国博电子整合了中国电科五十五所微系统事业部有源相控阵 T/R 组件业务，在有 源相控阵 T/R 组件领域处于行业领先位置，取得较多成果。“十二五”期间，实现三 代半导体在有源相控阵 T/R 组件中的工程应用；研制的毫米波多通道有源相控阵 T/R 组件，首次批量应用于国家某重点工程。“十三五”期间，开发了三维集成高密度瓦 片式 T/R 组件，突破了小型化有源相控阵系统所需轻薄型 T/R 组件的瓶颈问题。现已 构建了覆盖 X 波段、Ku 波段、Ka 波段的设计平台、微波高密度互连工艺平台以及全 自动通用测试平台。

跟研时间长，定型产品多

随着有源相控阵雷达体制的广泛应用，公司为各大军工集团研制开发了数百款有 源相控阵 T/R 组件，数十款进入稳定技术状态或定型状态。军工产品对状态管理及可 靠性的要求高，有源相控阵 T/R 组件需要经过长期的研发，历经初样阶段、试样阶段、 定型鉴定后才能达到批产阶段，定型后将持续保持技术状态稳定进行生产，产品延续 性较好。

覆盖频段多，应用范围广

国博电子的有源相控阵 T/R 组件定位于高频高密度方向，产品主要特点为高频、 多通道、高密度集成，主流产品覆盖 X、Ku、Ka 等频段，主要应用领域为弹载、机载 等；长期为陆、海、空、天等各型装备配套大量关键产品，确保了以有源相控阵 T/R 组件为代表的关键军用元器件的国产化自主保障。

4.2 雷科防务

技术基础牢固，产业链完整

通过多年的技术研发和实践积累，公司雷达系统业务群已经具备覆盖完整产业链 的能力，业务包含系统设计、射频、天线、数字、模拟仿真等。雷达系统业务群在相 控阵雷达处理算法与系统设计、相控阵雷达系统研制中奠定了坚实的研究基础，在 SAR 成像处理算法和实时信号处理系统设计、SAR 成像雷达系统研制等方面也拥有深 厚的技术沉淀。

军用市场已开拓，民用市场积极拓展

专用雷达市场方面，某特种毫米波雷达已开始批量生产交付并获得了多个新型特 种雷达研制开发任务。民用市场方面，公司积极加强行业产品的研制及推广，探鸟雷 达在北京大兴机场等多个民用机场展开测试。在核心配件领域，微波天线、有源及无 源器件、信号处理、伺服控制、系统仿真测试等产品在多个行业市场领域中都保持良 好增长。在特种雷达、气象雷达、安检雷达、5G 等应用领域积极开拓，积累了大量 成功案例。

4.3 铖昌科技

T/R 组件种类多，产品集成度高

公司注重技术创新，持续提高产品性能，提升产品集成度，推出了多功能、多通 道高集成芯片，有效减少相控阵系统体积重量，降低系统开发和生产难度。公司典型 芯片组合包括：GaAs 相控阵 T/R 芯片组、GaN 相控阵 T/R 芯片组、GaAs 两片式单通 道 T/R 芯片组、硅基单片式多通道相控阵 T/R 芯片。

产品应用范围广，服务客户多

探测用有源相控阵雷达的天线辐射单元所需的 T/R 芯片套数规模根据不同的应 用需求从数百到数万不等，如机载、舰载探测雷达一般为数百到数千套，地面、星载 探测雷达一般为数百至数万套，公司产品已广泛应用于探测领域用的星载、地面、机 载相控阵雷达系统中，应用范围广泛。

星载相控阵发展前景好，有助于公司未来发展

Strategic Defense Intelligence 发布的《全球军用卫星市场 2015-2025》预测， 全球军用卫星市场规模将从 2015 年的 57 亿美元上升至 2025 年的 97 亿美元，上涨幅 度约 70%。2015~2025 年，全球军用卫星市场规模将达到 943 亿美元，亚太地区市场 份额占比约 19%。作为构建卫星组网和星间链路核心器件，相控阵雷达将受益于军事 卫星系统市场规模扩张，拥有广阔的市场空间。公司产品销售主要是面向星载相控阵 雷达的 T/R 芯片系列产品，2021 年，星载营收占总营收比例的 78.57%；星载相控阵 雷达市场的快速扩张，有利于公司的长期发展。

4.4 盛路通信

专注微波混合集成电路，应用领域广

公司军工电子业务专注于精确制导、电子对抗微波混合集成电路领域，多年沉淀 微波及毫米波器件、组件以及子系统的综合设计研发、生产制造核心关键技术，在微 波电路专业化设计、微波电路微组装、微波组件互连和测试等方面具有独特技术优势， 产品广泛应用于航空、航天、通讯、遥感、遥测、雷达与电子对抗等领域。

加大研发投入，保持行业领先地位

公司近年来持续加大技术研发投入、不断优化设计理念和技术工艺，主导产品（微 波模块）市场占有率在在民营企业中位居前列。2021 年，公司军工电子业务继续做 强 T/R 部件、组件及子系统业务，聚焦小型化微波模块、小型化微波分系统的迭代研 发，巩固公司在微波宽带收发模块及组件在结构小型化、模块化、通用化、高可靠性 方面国内一线地位。

4.5 新劲刚

产品种类全，细分领域行业领先

子公司宽普科技深耕于射频微波领域，是国内特殊应用射频微波功放领域的领先 企业。公司射频微波类产品包括：射频微波功率放大器、射频微波滤波器及组件、跳 频滤波器及组件、射频微波发射组件、收发（T/R）组件、大功率发射/对抗装备、射 频前端组件。

研发团队壮大，合作单位众多

宽普科技自成立以来长期深耕于电子信息行业，研发中心人员近百人，人员的专 业构成主要有电子学与信息系统、通信工程、电子信息工程、微电子、计算机等多个 方面，主要核心研发人员具有丰富的行业经验和研发实力。近年来，宽普科技的研发 人员稳定，流动性较小。研发团队规模及占比在宽普科技所处细分领域均处于领先地 位。同时，宽普科技与中国科学院微电子研究所、西安电子科技大学、桂林电子科技 大学等国内著名高校及科研院所建立了产学研合作机制，为高端射频微波产品的研发、 生产提供了强有力的技术支撑。

4.6 臻镭科技

产业链完整，射频芯片核心供应商

公司专注于集成电路芯片和微系统的研发、生产和销售，通过多年来持续的资源 投入和技术攻关，推出了终端射频前端芯片、射频收发芯片及高速高精度 ADC/DAC、 电源管理芯片、微系统及模组等系列产品，并建立起科研生产、人才培养以及供应链 等完整的体系，公司已成为国内军用雷达领域中射频芯片的核心供应商之一。

参与型号多，研制产品已广泛应用

公司参与多个产品型号开发工作，相关产品已广泛应用在多个国家重大装备型号 中。公司研制的终端射频前端芯片已应用于综合终端、北斗导航终端和新一代电台； 射频收发芯片已应用于高速跳频数据链和数字相控阵雷达；电源管理芯片已应用于低 轨通信卫星区域防护、预警、空间目标监测雷达；微系统及模组应用于通信卫星和机 载载荷。

4.7 霍莱沃

相控阵板块发展，有望带动电磁测量系统需求

公司电磁测量系统业务板块，交付产品类型包括相控阵校准测量系统、雷达散射 截面积测量系统等。产品形态主要为软硬件集成系统，相控阵天线研制、生产阶段的 校准调试与性能测试、出厂阶段的动态检验验证测试以及列装应用阶段的性能周期检验测试。随着相控阵技术的应用发展，相控阵技术在多个领域的广泛应用，电磁测量 系统行业需求将持续增长。

收购弘捷电子股权，持续提升公司产品竞争力

2021 年 10 月，公司使用自有资金 7548 万元收购了弘捷电子合计 51%的股权。弘 捷电子专注于系统射频特性测量技术的研发及应用，主要面向卫星、雷达、通信及电 子对抗等系统的研发与生产提供测量与应用试验技术保障。收购弘捷电子股权，有望 扩大公司技术优势，进一步提升其相控阵雷达校准测试能力。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站