相控陣雷達的多功能應用

相控陣雷達的多功能應用雷達采用多功能相控陣體制之后，能有效地適應高密度飽和攻擊等復雜戰場環境，這是其他雷達難以完成的，因此多功能相控陣雷達的出現是現代雷達技術的一項重大成就。當今世界各國都十分重視多功能相控陣雷達的研制與發展，特別是發達國家，已研制出或裝備了一些性能先進的多功能相控陣雷達。如美國AN/SPY-1和AN/SPY-3雷達、意大利EMPAR雷達、英國MESAR雷達、法國ARABEL雷達、荷蘭APAR雷達、日本FCS-3雷達等。這些雷達一般能跟蹤數百批目標，攔截幾十批目標，能有效地對付先進的綜合性電子干擾。從民用角度看，多功能相控陣雷達的硬件結構可同時搭載不同信號處理固件系統和數據處理軟件系統，使其具備偵測不同目標的功能，例如氣象目標、低空目標、海面目標等。這種雷達的硬件平臺部分保持不變，通過不同信號處理算法在同一硬件平臺實現系統的多功能性，包括兼具執行氣象探測和空中交通監視等多種任務的能力，可以同時服務于天氣監測、空中交通管制等。未來中國氣象雷達發展趨勢隨著經濟社會的快速發展和人民生活水平的不斷提高，氣象災害造成的經濟損失和社會影響越來越大，氣象災害的社會敏感性越來越高，氣象監測預報對氣象雷達發展提出了更加迫切的需求。新一輪科技革命和產業變革不斷興起，極大推進信息技術創新應用的快速深化，也進一步推動了雷達等大型技術裝備的高效應用，將為氣象雷達發展提供更加有力的支撐。毫米波雷達上游原材料技術壁壘高毫米波雷達，即工作在毫米波波段（波長1~10mm）探測的雷達傳感器。從產業鏈來看，上游原材料包括MMIC、DSP、PCB等，其中MMIC占生產成本的20%-25%。由于存在較高的技術壁壘，因此我國毫米波雷達MMIC、DSP等原材料主要依賴于進口，對外依存度高達95%以上，被英飛凌、NXP、IT、ST等歐美日企業占據絕大部分市場份額。經過多年的研發，目前我國在PCB、MMIC材料雖已取得了一定突破，但仍處于樣品階段，尚未大規模量產，難度大，未來仍需加大研發投入。毫米波雷達廣泛應用于汽車、安防監控、智能家居等領域，其中汽車在智能化發展大趨勢下，成為毫米波雷達近年來最為熱門的應用領域，車載毫米波雷達多采用FMCW連續調頻式。由于受各國政府管控影響，毫米波雷達應用頻段集中在24GHz頻段、77GHz頻段、60GHz頻段、79GHz頻段等。毫米波雷達誕生于19世紀40年代，最早用于船用導航上。毫米波雷達在汽車領域應用較早，在20世紀60年代，為了實現盲點監測和定距巡航，汽車開始搭載毫米波雷達，但由于技術水平較低，產業鏈不成熟，當時的毫米波雷達頻率僅10GHz，且體積龐大，后隨著技術不斷突破，毫米波光雷達頻率逐漸提升，體積也不斷縮小，逐漸誕生了24GHz頻段、77GHz頻段的毫米波雷達，目前24GHz、77GHz已成為汽車領域主流毫米波雷達使用頻段，24GHz頻段毫米波雷主要用于盲區監測、自動泊車輔助、變道輔助、后碰撞預警、行人檢測、駐車開門輔助等；77GHz頻段毫米波雷應用場景在24GHz頻段基礎上增加增加自適應巡航控制、前車防撞預警、自動剎車輔助等。相較于77GHz頻段毫米波雷，目前我國24GHz頻段毫米波雷生產技術較為成熟，而77GHz頻段毫米波雷受限于國外技術封鎖，整個產業仍不成熟。有源相控陣雷達行業市場特征有源相控陣雷達中游產品定制化程度高，客戶穩定性強，供應商需根據集團及采購單位的具體應用需求進行整體設計和系統集成；由于專用產品最終應用于國防領域，相關產品的產能、產量、銷量、單價屬于涉密信息，不公開披露。但從定價機制上看，產品價格主要受到成本端和采購端協同影響。以雷電微力為案例，公司定型前產品的客戶采購主要以詢價、競爭性談判、邀請招標等方式進行內部比選；雷電微力參與內部比選，并提供相關研制方案及報價。雙方根據項目的復雜程度、研發成本等因素進行協商定價并簽訂合同，合同價格即為最終產品價格；而部分定型產品需要接受軍方的審價；對于其他不需審價的產品，則公司與客戶協商定價。從成本結構角度，以鋮昌科技和成都雷電微力為代表分析（前者主要產品為相控陣T/R芯片，后者主要產品為毫米波有源相控陣微系統，其本質是一種天線技術，從產業環節而言，鋮昌科技處于雷電微力的上游），根據企業原材料采購成本，晶圓約占相控陣T/R芯片成本的90%，芯片約占有源相控陣微系統成本的15%；而天線微系統約占有源相控陣雷達成本的50%-60%。汽車智能化發展改革不斷推進，毫米波雷達前景廣闊80%的毫米波雷達應用于汽車領域，毫米波雷達是汽車輔助駕駛重要傳感器之一。中汽協數據顯示：2020年我國汽車產銷量降至2015年以來最低谷后開始反彈，2022年全年乘用車產銷量分別為2383．6萬輛和2356．3萬輛，同比增長11．2%和9．5%。新能源汽車作為智能化的最佳載體，在2021年迎來了高速發展的新階段，產銷量迅速增長，2022年延續高速增長態勢，全年實現產銷量705．8萬輛和688．7萬輛，同比分別增長96．9%和93．4%，銷量占汽車總產量的1/4，在整個汽車產業中地位不斷凸顯。隨著汽車電動化的不斷提升，以智能駕駛為核心的智能化逐漸成為車企與消費者關注的焦點，消費者對于智能化配置的需求高漲，產品智能化程度在消費車購車決策因素中權重不斷提升。在車企持續加碼輔助駕駛下，毫米波雷達搭載量明顯增多。根據高工智能汽車數據顯示：2021年我國乘用車前裝毫米波雷達搭載量為1360萬顆，其中前雷達搭載量692萬顆，滲透率達34%；后角雷達搭載580萬顆，滲透率14%；前角雷達搭載88萬顆，滲透率為2%左右。2022年上半年中國市場乘用車前裝毫米波雷達搭載量為745．3萬顆，其中前向毫米波雷達361．12萬顆，同比增長12．6%；標配搭載角雷達（含后向）384．15萬顆，同比增長37．9%。未來我國乘用車毫米雷達滲透率將繼續提升，預計2022年我國乘用車前裝毫米波雷達搭載量將達1800萬顆。根據2022年3月實施《汽車駕駛自動化分級》（GB/T40429-2021），我國將自動駕駛技術分為6個級別，分別為0級（應急輔助）、1級（部分駕駛輔助）、2級（組合駕駛輔助）、3（有條件自動駕駛）、4級（高度自動駕駛）、5級（完全自動駕駛）。在國家政策逐漸明朗，行業標準不斷完善下，車企紛紛加大對智能汽車的研發力度，持續加碼布局智能駕駛產業鏈，自動駕駛商業化落地不斷提速。根據IDC數據：2022年第二季度，我國乘用車L2級自動駕駛滲透率達26．6%。《智能網聯汽車技術路線》表示，到2025年，我國PA（L2部分自動駕駛）、CA（L3有條件自動駕駛）級智能網聯汽滲透率將超過50%，2030年滲透率將超70%。隨著駕駛自動化水平向著更高層次邁進，單車搭載的傳感器數量也不斷增加，預計L3級及以上的自動駕駛系統中將平均配備5-8個毫米波雷達。目前，熱門新能源車型單車毫米波雷達搭載量在5顆左右，其中理想ONE、蔚來ET5、小鵬G9均搭載了5顆毫米波雷達，阿維塔11、阿爾法全新HI版搭載了6顆毫米波雷達，未來隨著自動駕駛等級的提升，單車毫米波雷達搭載量將不斷增加，同時隨著性能更優的4D毫米波雷達商用落地，毫米波雷達行業將打開更大的市場空間。中國氣象雷達發展現狀截至2016年底已經完成了全國233部新一代天氣雷達建設，基本建成了全國新一代天氣雷達網。根據數據顯示，到2020年，中國新一代天氣雷達數量將達到270部。預計未來隨著氣象雷達技術的發展，未來保有量將會繼續呈現上漲趨勢。毫米波雷達行業市場規模持續擴張毫米波雷達已廣泛應用于汽車的ADAS系統，近年來，汽車智能化發展改革不斷推進，毫米波雷達已成為汽車標配硬件，單車搭載毫米波雷達數量不斷增多，帶動整個毫米波雷達出貨量高速增長。2021年我國毫米波雷達出貨量已達2000萬顆，同比增幅超40%。未來隨著智能汽車的繼續發展，毫米波雷達出貨量將不斷擴大，2026年出貨量有望超7000萬顆。從細分產品市場結構看，24GHz與77GHz占出貨量的90%以上。相較于24GHz毫米波雷達，77GHz毫米波雷達體積更小、檢測精度更高，且速度分辨率更精細，應用場景更廣泛，逐漸成為車企的主流選擇。在2021年，77GHz毫米波雷達出貨量成功超過24GHz毫米波雷達，2021年全年77GHz雷達出貨量達1010萬顆。在2021年12月，工信部發布了《汽車雷達無線電管理暫行規定》，規劃76-79GHz頻段用于汽車雷達，該頻段不能用于其他類型陸基雷達，也不能用于在航空器上裝載使用的雷達；同時不再受理和審批24．25-26．65GHz頻段車載雷達無線電發射設備型號核準申請。隨著《汽車雷達無線電管理暫行規定》的出臺，77GHz雷達將迎來更廣闊的增長空間。預計到2026年，77GHz雷達出貨量將達3785萬顆，2021-2026年復合增長率為30%。毫米波雷達出貨量不斷增加拉動行業市場規模持續擴張，我國毫米波雷達市場規模由2018年的31億元增加至2021年的69億元，其中汽車領域市場規模為56億元；智能汽車已成為車企爭相布局的重點領域，未來毫米波雷達市場規模有望進一步擴張，預計2026年市場規模將接近200億元，其中汽車領域占比將有所下滑，占比為77%左右。同時隨著國內毫米波雷達技術的突破、供應鏈的完善、及出貨規模的擴張，毫米波雷達價格將繼續下探。中國毫米波雷達行業現狀分析毫米波雷達已廣泛應用于汽車的ADAS系統，近年來，汽車智能化發展改革不斷推進，毫米波雷達已成為汽車標配硬件，單車搭載毫米波雷達數量不斷增多，帶動整個毫米波雷達出貨量高速增長。2021年我國毫米波雷達出貨量已達2000萬顆，同比增幅超40%。未來隨著智能汽車的繼續發展，毫米波雷達出貨量將不斷擴大，2026年出貨量有望超7000萬顆。毫米波雷達出貨量不斷增加拉動行業市場規模持續擴張，我國毫米波雷達市場規模由2018年的31億元增加至2021年的69億元，其中汽車領域市場規模為56億元，未來毫米波雷達市場規模有望進一步擴張，預計2026年市場規模將接近200億元。毫米波雷達行業集中度較高由于技術水平較落后與國外技術封鎖，我國毫米波雷達發展起步較晚，2015年產業開始起步，經過多年的發展，技術水平取得了較大進展，2018年我國已有少數幾家企業具備了24GHz毫米波雷達量產能力，2019年，隨著搭載了森思泰克77GHz車載毫米波雷達的紅旗HS5正式上市，國內首個真正實現上路的ADAS毫米波雷達傳感器誕生。但目前我國技術水平與生產能力相較于歐美日等國，有較大差距，仍處于追趕階段。目前我國企業研發由24GHz波雷向著77GHz波雷邁進，而國外企業已開始量產4D毫米波雷達并著手研發4D成像毫米波雷達，大陸集團、采埃孚等企業已實現4D成像毫米波雷達量產，2020年大陸集團發布了ARS540，并在2021年實現量產，成為全球首個量產的4D成像毫米波雷達。2022年9月，上汽飛凡旗下R7正式上市，宣布搭載了采埃孚Premium4D成像雷達，最大探測距離可達350m。我國毫米波雷達行業集中度較高，被國外企業占據絕對的主導地位，2021年博世、大陸集團、安波福、Veoneer、海拉五家企業占據了我國毫米波雷達84%的市場份額，其中博世占比32．3%，大陸集團占比23．9%。前向雷達由于涉及控制功能和功能安全，行業