芯耀
6846
雷達，是英文Radar的音譯，源于radio detection and ranging的縮寫，意為“無線電探測和測距”，即利用電磁波對目標（飛機、船舶、坦克等）進行探測、定位和識別的電子裝備。雷達是武器裝備的“千里眼”和“順風耳”，交戰(zhàn)雙方依靠雷達識別并測定目標位置和運動參數(shù)。自雷達問世以來，隨著戰(zhàn)爭形態(tài)的演變快速發(fā)展，陸基、機載、艦載等型號雷達層出不窮，其應用場景也越來越廣泛。當前，雷達在作用距離、精準度、抗干擾等方面取得重要突破，正朝著探測對抗一體化、任務多樣化等方向發(fā)展，在戰(zhàn)場上起到重要作用。
近期爆發(fā)的21世紀以來最大的空戰(zhàn)中，B對Y創(chuàng)造出了5:0的佳績，除了中式裝備的數(shù)據鏈、體系化作戰(zhàn)等核心要素外，還應歸功于從預警機、戰(zhàn)斗機到導彈上全系列搭載的一項核心裝備——相控陣雷達。今天，我們就來對雷達的發(fā)展歷史、分類和應用，特別是有源相控陣雷達的原理，以及國內主要雷達公司做簡要介紹，供大家參考。
一、雷達介紹
1.1、雷達技術發(fā)展歷程
機械掃描雷達（1930s-1960s）
雷達技術源于20世紀30年代，具有發(fā)現(xiàn)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、衛(wèi)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。
1935 年由羅伯特主導研發(fā)，在英國形成全球首個實用化雷達預警CH系統(tǒng)。1940 年 “不列顛空戰(zhàn)” 期間，CH 系統(tǒng)提前發(fā)現(xiàn)德軍機群動向，引導英國皇家空軍（RAF）戰(zhàn)斗機精準攔截。
新中國成立后，通過仿制蘇聯(lián)雷達起步，1950 年成立首個雷達研究所，逐步建立自主研發(fā)體系，為抗美援朝、國土防空提供裝備支持。
無源相控陣雷達（1960s-1990s）
通過電子控制陣列天線相位實現(xiàn)波束轉向，取消機械掃描部件，顯著提升響應速度。典型代表為美國AN/FPS-85雷達，用于導彈預警與空間目標監(jiān)測，探測距離達數(shù)千公里，但受限于集中式發(fā)射機，系統(tǒng)冗余度低且維護成本高。
有源相控陣雷達（1990s至今）
每個天線單元集成獨立的T/R（發(fā)射/接收）組件，具備分布式發(fā)射與信號處理能力。2000年后，砷化鎵（GaAs）和氮化鎵（GaN）半導體技術推動T/R組件功率密度提升，典型應用包括F-22的AN/APG-77雷達。
2000年后，中國自主研發(fā)1475型雷達，采用 GaN 技術；賁德院士團隊攻克機載脈沖多普勒雷達，推動國產雷達從仿制到自主創(chuàng)新。
數(shù)字陣列雷達（2010s起）
在射頻端引入數(shù)字化波束成形技術，支持多目標跟蹤與抗干擾能力躍升。2020年后，結合人工智能算法實現(xiàn)自適應頻譜管理和目標識別。
數(shù)字陣列雷達是根據波束形成機理、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，區(qū)別于傳統(tǒng)的模擬相控陣雷達，其核心是為每個相控陣通道單元或模塊配備等量的射頻直采 ADC/DAC，以實現(xiàn)海量多波束空間合成，具有波束的快速掃描、空間定向與空域濾波、空間功率合成能力等優(yōu)點。
美國DDG-1000驅逐艦搭載雙波段雷達（AMDR），結合 S/X 波段實現(xiàn)多目標跟蹤；中國空警-500預警機采用全數(shù)字陣列雷達，探測距離超400公里，為全球首創(chuàng)。
1.2、雷達原理
圖|雷達工作原理圖
來源：航天南湖招股書、《現(xiàn)代雷達系統(tǒng)分析與設計》
雷達通常由波形產生器、發(fā)射機、接收機、信號處理機、顯示器、天線及其伺服裝置、電源等部分組成。
圖|雷達基本構成及功能
來源：與非研究院整理
1.3、雷達分類
1.3.1、按應用領域分類
按照用途，雷達可以分成軍用、民用兩類。
軍用雷達
軍用雷達是獲取陸海空天戰(zhàn)場全天候、全范圍戰(zhàn)術情報最主要的手段，是實現(xiàn)遠程打擊、精確打擊的必要手段，在國防軍事領域具有極其重要的戰(zhàn)略地位，廣泛應用于警戒、引導、武器控制、偵查和航行保障等領域。
民用雷達
隨著雷達技術的不斷提高，雷達在民用領域的應用范圍不斷擴大，覆蓋自然災害預防、飛機導航、氣象保障和氣象研究等眾多領域，在氣象、水利、空管等領域發(fā)揮著重要作用，應用方向不斷趨于細分化和精準化。
圖|雷達基本用途
來源：與非研究院整理
1.3.2、按掃描方式分類
按天線掃描方式劃分，雷達產品可分為機械掃描雷達和相控陣雷達。
來源：雷電微力招股書
近年來，相控陣技術在雷達領域逐漸拓展，與機械掃描雷達通過旋轉天線使雷達波束轉動不同，相控陣雷達使用“電子移相器”來實現(xiàn)掃描，因而相控陣雷達的反應速度、更新速率、多目標追蹤能力、分辨率都有較大的提升，成為目前雷達行業(yè)發(fā)展的主要方向。
相控陣雷達性能雖然優(yōu)異，但其技術實現(xiàn)復雜、成本居高不下，因此在很長一段時期主要用于軍事用途，價格昂貴是限制其在民用領域實現(xiàn)大規(guī)模應用的主要障礙。
相控陣雷達采用了基于電掃的靈活掃描方式，可以提高采集數(shù)據的時間分辨率。
圖|相控陣雷達特點
來源：與非研究院整理
因此，相控陣雷達較之常規(guī)的多普勒機械雷達具有獨特優(yōu)勢。同時，相控陣雷達還分有源與無源，其區(qū)別主要在于 T/R 模組，有源相控陣雷達每一個 T/R 模組都可以實現(xiàn)發(fā)射和接收，從而使影響雷達整機工作的故障率降低，同時性能也有所提升。
圖|雷達結構及優(yōu)缺點
來源：與非研究院整理
1.3.3、按波段分類
按工作波段不同，雷達可分為 HF、VHF、UHF、L、S、C、X 等波段雷達（或分為米波雷達、分米波雷達、厘米波雷達、毫米波雷達等）。波段越長，雷達的搜索范圍越大，但是精確度也相對較低。
圖|波段劃分
來源：與非研究院整理
1.4、有源相控陣雷達
T/R組件是指在雷達或通信系統(tǒng)中用于接收、發(fā)射一定頻率的電磁波信號，并在工作帶寬內進行幅度相位控制的功能模塊，是有源相控陣雷達實現(xiàn)波束電控掃描、信號收發(fā)放大的核心組件。
整個雷達系統(tǒng)由成百上千個輻射器按照一定的排布構成，每個輻射器后端均連接一個單獨有源相控陣T/R組件，在波束形成器的控制下，對信號幅度和相位進行加權控制，最終實現(xiàn)波束在空間的掃描。
圖|有源相控陣雷達系統(tǒng)結構示意圖
來源：國博電子招股書
根據雷達的不同工作環(huán)境和不同的性能要求，有源相控陣 T/R 組件的構成形式不盡相同，但其基本結構一致，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)形器以及相應的控制電路、電源調制電路組成。
圖|典型的有源相控陣 T/R 組件工作原理示意圖
來源：國博電子招股書
在發(fā)射模式中，有源相控陣 T/R 組件的控制器接收雷達的定時信號，將所有有源相控陣 T/R 開關同步切換到發(fā)射通道，射頻激勵源送來的信號經移相器、衰減器、有源相控陣 T/R 開關和功率放大器進行幅度相位調整和放大，送至天線輻射單元。當發(fā)射信號結束后，控制器在雷達控制信號作用下，將所有有源相控陣 T/R 開關同步切換到接收通道，天線接收到的微弱信號經低噪聲放大器放大以及幅度相位調整后送往接收機。
圖|通信雷達系統(tǒng)原理示意圖
來源：臻鐳科技招股書
有源相控陣 T/R 組件內部除了實現(xiàn)主要功能的微波毫米波單片集成電路及器件外，還必須設計相應的電源調制、保護和控制電路，以便按照有源相控陣雷達系統(tǒng)的控制要求進行通信和響應。
饋電網絡主要由功分器和功合器等無源器件組成，實現(xiàn)發(fā)射信號功率分配及接收信號功率合成的功能。中頻微系統(tǒng)包括射頻收發(fā)芯片、高速高精度 ADC/DAC、負載點電源芯片等芯片，實現(xiàn)射頻信號變頻、濾波、增益控制、數(shù)模轉換和供配電等功能。與此同時，電源管理芯片也為 T/R 射頻微系統(tǒng)及模組和中頻微系統(tǒng)中各芯片提供良好的供配電和低功耗電源管理。
1.5、發(fā)展趨勢
隨著未來裝備的小型化，其體積都在向高集成度和微型化方向發(fā)展，留給系統(tǒng)的空間越來越小，但是終端設備對射頻性能的要求卻持續(xù)成倍率的增加，使得需要留給系統(tǒng)的空間也必須增大，這與終端設備的小型化方向存在矛盾，因此，未來的微波/毫米波 SIP 組件研究必然會從平面設計向三維組裝和互聯(lián)技術發(fā)展。
圖|相控陣雷達射頻 T/R 模組演進示意圖
來源：國博電子招股書
相控陣雷達正從硬件定義向軟件定義、智能定義躍遷，其發(fā)展將深刻影響軍事、民生和科技競爭格局。未來氮化鎵、光子、量子等新材料和技術的突破，以及 AI 與多模融合的深度應用，將推動相控陣雷達在探測距離、分辨率、抗干擾能力等核心指標上實現(xiàn)數(shù)量級提升，最終成為 6G 通信、自動駕駛、太空探索等領域的基礎設施。
二、相關上市公司
2.1、雷電微力
成都雷電微力2007年成立于成都市高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)，專注于毫米波有源相控陣微系統(tǒng)研發(fā)、制造、測試及銷售，產品包括 TR 組件、收發(fā)天線等。主要應用于精確制導、星載及機載通信數(shù)據鏈、機載火控雷達等領域，其中導彈導引頭收入占比約 96%。是國內少數(shù)實現(xiàn)毫米波有源相控陣微系統(tǒng)量產的企業(yè)，產品性能和質量領先，為軍工領域關鍵核心部件供應商。
圖|公司營收及結構
來源：與非研究院整理
2018-2023年，公司主營業(yè)務收入為精確制導類產品，由0.26億元提升至8.53億元，2022年營收占比接近99%，其他收入占比較低，分別為服務、通訊數(shù)據鏈及其他類。
2024年劃分為陣列天線、TR組件分別為5.84億元、5.96億元。
2.2、國博電子
南京國博電子股份有限公司成立于2000年11月27日，公司的主營業(yè)務是有源相控陣T/R組件和射頻集成電路相關產品的研發(fā)、生產和銷售。有源相控陣 T/R 組件用于精確制導雷達探測，射頻集成電路應用于移動通信基站，并拓展至終端和無線局域網領域。作為基站射頻器件核心供應商，全球排名第 9 位，長期為國防重點工程配套關鍵產品，保障國產自主化。
圖|公司營收及結構
來源：與非研究院整理
2018-2024年主營T/R組件和射頻模塊由12.71億元提升至33.79億元，2024年下降為23.32億元。
2018-2020年，射頻芯片收入由3.41億元提升至6.75億元，2021-2024年逐漸降低，由3.42億元降低至1.70億元。
2018-2024年，其他芯片收入在0.28-1.12億元左右。
2.3、納睿雷達
廣東納睿雷達科技股份有限公司成立于2014年5月，公司是國內掌握全極化有源相控陣雷達關鍵核心技術并較早實現(xiàn)雙極化（雙偏振）有源相控陣雷達產業(yè)化的企業(yè)。公司目前所生產的產品主要為X波段雙極化（雙偏振）有源相控陣雷達及配套的軟硬件產品，目前主要應用于氣象探測、水利測雨領域，并逐步在民用航空、海洋監(jiān)測、低空經濟、公共安全等領域進行市場化推廣。
圖|公司營收及結構
來源：與非研究院整理
2019-2024年，公司主要業(yè)務收入為雷達精細化探測系統(tǒng)，占比95%以上，由1.02億元增長至3.29億元；服務收入由0.03億元增長至0.16億元。
2.4、航天南湖
1989年6月29日，公司前身“沙市市南湖機械總廠”成立。2016年11月25日，公司并入中國航天科工集團，名稱變更為“航天南湖電子信息技術股份有限公司”。2017年7月，公司正式成為中國航天科工二院二十三所下屬公司。2023年5月18日，公司在上交所掛牌上市。
公司始終聚焦防空預警雷達領域，開展雷達裝備及相關系統(tǒng)的研發(fā)和生產，經過數(shù)十年的發(fā)展，積累了豐富的研究成果和生產經驗，是我國防空預警雷達領域的主要供應商。
圖|公司營收及結構
來源：與非研究院整理
公司主營分為雷達及配套裝備、雷達零部件及其他。
2019-2022年，雷達及配套裝備由6.21億元提升至8.94億元，2023年下降為5.86億元，2024年大幅降低至0.89億元。
2019-2024年雷達零部件維持在0.41億元-1.45億元區(qū)間，其他業(yè)務營收占比較少，不超過0.10億元。
2.5、國?？萍?
國?？萍脊煞萦邢薰臼怯芍袊娮涌萍技瘓F公司第十四研究所整合旗下優(yōu)質產業(yè)資源組建而成，于2013年在上海證券交易所上市，聚集雷達裝備及相關系統(tǒng)、工業(yè)軟件及數(shù)字化解決方案等朝陽產業(yè)。
公司雷達裝備及相關系統(tǒng)板塊產品覆蓋國際化經營、軍工電子、公共氣象、應急管理、交通、水利、電力等國家重大戰(zhàn)略需求及民生重點領域。公司將新一代雷達技術成功應用于民用雷達領域，攻克大型相控陣天氣雷達技術，研發(fā)出代表世界先進水平的大型相控陣天氣雷達，持續(xù)引領氣象雷達發(fā)展。公司基于物聯(lián)網、人工智能與大數(shù)據分析等技術，率先研制出智慧氣象綜合觀測系統(tǒng)，為雄安新區(qū)等地的新型智慧城市建設提供有力保證。公司在S模式協(xié)同監(jiān)視與數(shù)據鏈、雷達信號處理、大數(shù)據挖掘等多個領域持續(xù)開展技術攻關，確保在雷達裝備與系統(tǒng)領域保持技術領先優(yōu)勢。
圖|公司營收及結構
來源：與非研究院整理
2020-2021年，公司雷達整機和子系統(tǒng)營收由22.85億元下降至20.20億元，2022-2024年由21.23億元增長至26.73億元。
三、總結
國內相控陣雷達技術不斷自主研發(fā)，突破創(chuàng)新，數(shù)字化技術雖介紹不多，但在特定場景的應用也可見一斑。國內上市公司圍繞相控陣雷達技術在軍用、民用上都已經形成了一定的規(guī)模和數(shù)量。
未來，相控陣雷達在技術上趨勢上會不斷提升探測精度、分辨率與抗干擾能力，推進數(shù)字波束形成等技術發(fā)展應用，還會朝著小型化、輕量化、智能化、自主化邁進，融入人工智能等實現(xiàn)自主決策，加強多源信息融合與跨域協(xié)同。應用領域上持續(xù)拓寬，在軍事領域鞏固地位，也會繼續(xù)深入智能交通、無人駕駛、智能安防、天氣預報等民用場景。
