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文档简介

2022年霍莱沃研究报告

1、相控阵较准测量稀缺标的,受益雷达迭代带来业绩腾飞

1.1、公司是相控阵雷达较准测量细分领域核心标的

相控阵雷达较准测量系统是雷达领域至关重要的一个部分。相控阵雷达通过发射电磁波并接收目标物体反射后的电磁波发现目标距离、方位等,实际应用中电磁场错综复杂,国防科工等高精度产品在相控阵天线研制、生产、出厂以及列装应用阶段都需要充分论证电磁环境对雷达产品性能的影响。其中电磁波束的扫描探测性能、抗干扰性能和扫描盲区是相控阵雷达性能的主要技术指标。

公司是相控阵雷达校准测量领域的稀缺标的,自主可控需求带来确定成长性。中国在相控阵雷达测试领域起步较晚,当前全球领先的企业有美国NSI-MI和法国MVG;国内则有航天发展、华力创通、雷科防务等A股上市公司。虽然同属国防科工的电磁场相关行业,但位于不同细分领域,与公司不产生直接竞争关系。

公司作为国内核心技术自主可控厂商,电磁测量领域长期基本面向好,将带来可预期的未来业绩腾飞。公司对国内的下游需求更加深入了解,正逐渐打开国内市场。2021年实现电磁测量系统业务总营收2.62亿元,同比增长80.49%,2017年开始五年复合增速达69.17%;2021年实现毛利1.09亿元,五年复合增速亦高达66.83%。

1.2、相控阵雷达系未来发展趋势,雷达迭代带来测试系统定制化需求

相控阵雷达基于其反应速度、目标更新速率、多目标追踪能力、电子对抗能力等多方面优势,正逐渐取代传统的机械雷达。雷达按天线的扫描方式,可分为机械雷达与相控阵雷达。我国相控阵雷达起步较晚,20世纪90年代才开始发展。相控阵雷达是电子扫描雷达,主要由相控阵天线、波束指向控制机、发射机、接收机、数据处理系统、中心计算机和显示系统等组成。中心计算机根据操作人员输入的指令信号,计算出波束应采取的指向数据,送到波束指向控制机,进而控制各辐射单元的相位和波束的数量与指向,目标回波经天线送往接收机,经数据处理系统处理后送往中心计算机和显示系统。

根据ForecastInternational数据分析,2010年至2019年,全球有源相控阵雷达的总生产台数占雷达生产总数的比例为14.16%,总销售额占比则为25.68%。虽然目前来看,相控阵雷达整体市场规模相对机械雷达依然较小,但长期看来未来相控阵雷达替代传统雷达的市场潜力巨大。

相控阵雷达基于其天然优势,未来有三个发展方向:一是数字相控阵雷达为主要的技术发展方向。相控阵雷达主要包括无源、有源和数字三种,有源相控阵雷达是目前主流体制,其每一阵元配置了一组完整的T/R组件;数字相控阵雷达则进一步提升固态集成电路的占比,将数字波束形成技术应用到相控阵雷达中,以提升雷达的动态范围以及抗干扰性,易于实现多波束和多波束跟踪,低损耗且低副瓣。

二是相控阵雷达在国防科技工业领域应用愈加广泛。相控阵雷达近年来不断替代传统雷达,装载平台越来越广泛,从最初主要应用于机载平台,逐步发展并广泛应用于机载、陆基、舰载和星载等多种平台,以实现装备的高精度高性能。

三是相控阵雷达在各领域应用广度和深度将持续提升。随着相控阵雷达在国防科技工业领域的技术发展和应用成熟,已广泛推广并应用至5G基站、低轨卫星、智能驾驶的汽车毫米波雷达等众多领域。5G利用相控阵天线的波束赋形、空间复用和空间分集等技术,低轨卫星利用波束赋形覆盖、扫描与独立控制,毫米波雷达则利用天线的灵活扫描与窄波束——相控阵天线性能的使用使得这些场景的应用效能得到质的提升。

相控阵雷达迭代带来电磁较准测试系统定制化需求。一方面,较准测量系统是针对特定型号相控阵雷达的定制化产品。相控阵雷达根据工作频段、雷达信号形式、装载平台等存在多种形式,其中工作频段分为L(1~2GHz)、S(2~4GHz)、C(4~8GHz)、X(8~12GHz)、Ku(12~18GHz)、K(18~27GHz)、Ka(27~40GHz)、V(40~75GHz)、W(75~110GHz)和毫米波频段等;雷达信号形式主要分为脉冲、连续波等;装载平台主要包括陆基、机载、舰载、星载等。为充分保证测试精度和效率,相控阵校准测试系统定制化程度高。根据客户具体型号的相控阵雷达的测试频率、口径尺寸以及土建场地等选择不同的测试方法,各测试系统在测试频段、规格尺寸、测试方法、测试场地、射频链路、机械设备、控制接口等方面都有较大的差异,测量校准系统较难进行大范围跨类型使用。

另一方面,新型相控阵雷达研制以及原有雷达技术升级将对公司校准测试产品产生持续性需求。机械雷达时代传统测试系统长期被法国MVG、美国NSI-MI等国际厂商占据。其一,随着相控阵雷达逐步替代传统机械雷达,国防科工集团需对传统测试系统升级改建,或将直接新建相控阵校准测试系统;再之,相控阵雷达技术的迭代发展,新型号相控阵雷达及原有型号的技术升级,带来针对该型号雷达技术特点新建或改建相控阵校准测试系统的需求。

1.3、我国相控阵雷达较准测试系统市场空间将达百亿

我们估算相控阵电磁校准测量系统价值占雷达接近14%比例。按照发达国家雷达经费占国防军备预算3%的比例估算2021年我国雷达市场规模约406亿元,再按照相控阵雷达在雷达市场的销售额占比得到相控阵雷达市场达105亿元。根据中国电子学会天线分会关于相控阵校准测试市场的数据,当前相控阵雷达在研发生产阶段的校准测试系统市场规模约15亿元。对此,校准测试系统在相控阵雷达中所占约1/7的价值。

国防支持+相控阵雷达渗透率提升,我国相控阵电磁测量校准系统市场规模可观。据十三届全国人大五次会议政府预算草案数据,2022年中央国防预算支出达14504.5亿,近十年年均复合增长超过8%;叠加当前国际军事形势极度紧张、美方在台海问题上蓄意挑衅并粗暴干涉中国内政、打压台独势力刻不容缓,雷达作为各种武器装备必不可缺的部分增长速率将整体超过军费规模的增长,我们预计雷达市场将会带来10%以上的增长。另一方面,相控阵雷达渗透率将翻倍提升。根据产业信息网预测的2025年有源相控阵雷达占据65%的舰载市场份额,类比陆基、机载等其他国防领域,假设到2025年我国相控阵雷达销售金额占雷达销售金额的比例为50%,十年后相控阵雷达占比增长两倍超过75%,那么预计到2030年我国相控阵测量校准系统的市场规模将超过102亿元。

1.4、技术领先+项目优势,构建公司核心护城河

公司自成立以来就注重技术自主开发,发展至今已积累深厚的技术壁垒,在测量校准细分赛道已具备技术上与国际厂商抢占份额的竞争优势。法国MVG、美国NSI-MI公司都是国际市场完整的相控阵测试系统及测试设备提供商,经营规模大、业务链条完整、国际市场知名度高,也是国内市场主要测试设备供应商。公司当前测试系统的功能性以及产品指标已赶超并优于国际厂商,具备完全的竞争优势。

公司当前具备八项核心技术,其中五项应用于相控阵雷达测试校准系统,均为公司自主研发,除微秒级实时控制技术为行业通用技术外,其余四项均为公司特有技术,无论在频率范围、误差、通道数、时序等多方面超过行业主流水平。公司核心产品相控阵校准测试系统软硬件一体化,其较准测量功能将直接影响到雷达的性能。系统集成了微波暗室及控制器、射频子系统(电子测量仪器及射频硬件)、控制子系统(实时控制器)、机械子系统(扫描架、转台等机械定位设备)、软件子系统(校准软件、测试软件、控制软件)等软硬件,其中校准、测试软件还包含了公司核心算法。

相控阵测试系统运行流程复杂且专业性高。主要流程如下:1)首先将相控阵雷达安装在转台上,可通过控制软件设定测试参数;2)接着实时控制器通过系统控制射频硬件产生射频信号并传送给相控阵,由相控阵发射无线电磁信号并由探头接收;3)实时控制器通过系统同时控制移动扫描架、转台等机械定位设备位移到不同的测试位置,进行电磁场幅度、相位数据的采集。对于校准测试,利用校准软件,计算分析得到相控阵各天线单元间的幅度、相位差异,对其进行补偿调整并经过多次迭代后,使得相控阵各单元满足高性能工作的状态要求;对于性能测试,利用测试软件,对所采集的数据进行分析变换得到该相控阵的远处工作时的辐射方向图性能,包括形状和大小,并对相控阵各单元进行优化校准测试。

公司技术上的竞争优势具有可持续性。公司作为起草单位已经参与并制定了五项国家标准,包含了无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范中的5MHz~18GHz天线校准场地和参考试验场地、EMC天线校准,还有无线电干扰天线测量车载天线及系统等。公司的相关技术持续升级、应用领域持续扩展,竞争优势亦将不断持续。另一方面,公司在国防电子信息领域已具备可信的项目经验优势,同时积累了大量应用场景数据,并已交付大量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。

公司以“嫦娥探月”工程为契机进入电磁场仿真测试市场,通过多年在深耕发展,先后参与多项国家重要项目,将相控阵技术应用在卫星通信、机载雷达、舰载雷达和陆基雷达等多领域,未来在类似项目中只需在原有技术的基础上进行适应性开发,具有非常强的业务扩展能力。对此,公司基于技术和项目优势,构建了核心壁垒。一方面,对于行业中无论是美国NSI-MI、法国MVG等国外老牌优质企业还是国内的华力创通等企业来说,公司已经具备的技术优势使得其具有抢占国内市场的强劲实力;另一方面,对于新兴企业来说,军工相控阵雷达领域的极高技术壁垒与缺乏相关项目经验也是击退了这部分的潜在进入者。

2、民用新兴市场下游需求扩张,收购弘捷电子拓宽业务渠道

2.1、中国星链迫在眉睫,卫星通讯带来下游需求扩张

当美国的星链卫星在俄乌战争中大规模摧毁乌克兰的通讯设备时,卫星互联网全球之争箭在弦上,我国的“中国星链”计划迫在眉睫。早在2016年我国就开始部署卫星通信系统,中国航天科技集团启动了“鸿雁星座”,航天科工集团启动“虹云工程”,另外同步推出卫星互联网“行云工程”。未来我国将用12992颗卫星打造太空“国网”。根据国际电信联盟(ITU),在2020年11月9日,中国公司GW已经向ITU递交了频谱分配档案,包含GW-A59和GW-2的宽带星座计划,其中GW-A59子星座的卫星分布在500km左右的极低轨道,GW-2子星座的卫星分布在1145km的近地轨道。

卫星互联网对通讯产业起到了关键变革作用。卫星互联网起于20世纪80年代末期,至今已经过三次迭代,从传统中低速话音数据、窄带物联网服务为主的星座系统逐步演变成为高速率、低延时、提供海量数据的宽带星座系统。其中低轨卫星又基于其时延小、链路损耗低、成本低等多方面特性,正引领当前太空经济浪潮。

星链资源有限造就我国的星链计划必须加速建设。地球卫星轨道资源有限且不可再生,根据国际电信联盟规定,卫星频率及轨道使用权采用“先登先占”规则;如果轨道卫星寿命到期,可重新发射进行补充,造成“先占永得”局面。地球近地轨道可容纳约6万颗卫星,到2029年将部署总计约5.7万颗低轨卫星。我国正加快向国际电信联盟申请卫星频道,卫星互联网建设正加快议程。当前卫星互联网被纳入我国“新型基础设施”,5G+卫星互联网建设正如火如荼;同时中国的IMT-2030(6G)推进组发布《白皮书》提及,6G互联网终极形态中一个重要特征是实现全域覆盖,打造一个无缝立体的天地一体超级连接网络,卫星就是其中至关重要的角色。

综上,受益于中国星链,公司下游需求暴涨,基于北斗等高轨卫星测量技术,应用领域将拓展至低轨卫星,业绩腾飞指日可待。一方面,高轨卫星主要采用相控阵天线体制,未来低轨通讯卫星“国网”的建设,超大型相控阵布局中星载天线必不可缺。采用相控阵天线体制可在空间有限的卫星平台内实现波束赋形覆盖、扫描与独立控制、调整通信容量等,有效提升卫星应用效能。另一方面,公司基于高轨卫星测量技术与经验,已在低轨领域进行了有效开拓,当前已与合作多年的大客户中国航天科技、航天科工集团、电子科技集团等,在低轨卫星市场同样形成了良好的业务合作关系,将给公司相控阵雷达的测量与仿真业务带来可预期的扩张。

2.2、收购西安弘捷电子,拓宽测量系统产品线

公司于2021年10月收购了弘捷电子51%的股权,重点面向卫星领域进一步拓宽产品与业务渠道。弘捷电子成立于2014年8月,主营业务为自动化测试软件平台与测试系统开发定制,应用场景覆盖航天与国防电子、卫星雷达通信、无线通信、半导体以及航空电子等行业。公司与弘捷电子具备业务协同性,电磁测量系统领域的产品线将得到进一步延展。公司基于收购业务将增加各类微波和毫米波器件/组件测量系统、真空微放电测量系统、无源互调测量系统、微波大功率组件测量系统等产品,更为全面的产品体系将有助于公司进一步挖掘客户需求、提高市场份额。

弘捷电子的自动测试系统均基于公司PPF软件平台,采用模块化架构的测试软件,可根据用户需求灵活配置测试硬件以及软件功能,完成全定制化测试系统的设计和开发。典型产品分为有源组件、大功率组件自动测试系统,全周期智能调测系统等。该系统应用于有源产品(如接收机、变频器、低噪声放大器、TR组件、发射机等),系统以矢量网络分析仪、频谱分析仪、信号源、功率计、程控电源等通用仪器为核心,由微波开关矩阵、指令发生器及遥测采集设备等专用设备等模块组成。另外,弘捷电子专注于系统射频特性测量技术的研发及应用,为用户提供元器件、模块、组件、分系统、系统级的射频特性测量系统。在射频微波部组件测量、微放电测量(用于航天微波部件的功率耐受性验证)等方面拥有国内领先的技术优势与项目经验。

射频测量技术正在成为现代雷达信号设计验证的重要趋势。现代雷达和电子战系统依靠复杂的信号处理和复杂的射频调制脉冲,先进的射频信号分析和射频脉冲信号捕获技术(可变分段长度、去交错、双工IF实时分析),使设计人员能够准确测量信号参数并确认雷达或电子战系统的正常运行。在交错脉冲宽度、脉冲重复间隔PRI等场景均需使用射频测量技术。弘捷电子基于在卫星载荷的射频特性及微放电测量领域已积累的先进研发技术及丰富项目经验,并将有助于公司开拓与之互补的低轨卫星星载相控阵天线及整星测量系统等业务。弘捷电子积极开发针对低轨卫星的高集成度、高效率且低成本的测量解决方案,并已成功交付测量系统。未来,弘捷电子将继续积极部署低轨卫星领域的射频特性及微放电测量系统等业务,在推动我国低轨卫星组网建设方面发挥积极的作用。

2.3、智能汽车持续渗透,毫米波雷达测量未来可期

感知是智能汽车的“眼”,毫米波雷达具备全天候、全时段的速度、距离和角度感知优势,是感知领域不可缺少的一环。毫米波雷达是摄像头传感器的必要补充,以其优良的性价比和稳定的工作性能,主要应用于L2及以上级别自动驾驶,以较低价格实现部分自动驾驶功能。车载毫米波雷达的主要频段有24GHz和77GHz,目前毫米波雷达的主流方案是一个77GHz的长距雷达+4个24GHz的短距雷达,因此出货量仍以24GHz毫米波雷达为主。2017年以来国内车载毫米波雷达市场规模复合增速高达14.8%,在2021年已有的193亿市场规模基础上,预计2022年规模将持续扩大至200亿元以上。

随着毫米波雷达普及,相控阵技术在智能汽车领域逐步推广应用,汽车毫米波雷达可通过相控阵技术显著提升防碰撞性能。相控阵天线可以进行灵活扫描,快速锁定移动目标并持续跟踪,实时判断该目标距离和速度;另外,相控阵天线波束较窄,测量精度和分辨率高,受天气影响小。公司在车载毫米波相控阵测量领域加紧研发、持续推进,当前已具备业务拓展能力。公司基于长期深耕军用领域雷达的优势,已具备民用毫米波雷达相控阵测量的技术,业务领域进一步拓展,车载雷达测量领域值得期待。

2.4、工业软件高景气发展,CAE仿真进一步加快进程

我国工业软件规模增长显著高于全球,但渗透率仍低于工业增长幅度。工业软件是推动我国智能制造高质量发展的关键支撑,2020年我国工业软件市场规模达1974亿元,同比增长14.8%,显著高于全球5%左右的增长率。但另一方面,我国工业软件占全球比例仅约7%,反观2020年我国工业增加值达到31.3万亿,占全球比例达30%,从该维度来看,我国工业软件渗透率仍不足,未来发展潜力巨大。

在国内工业软件整体快速发展背景下,国产研发设计类工业软件有望迎来加速发展。当前国内研发设计类工业软件厂商的市场份额仅占8.5%左右,CAE又占9.57%,整体比例偏低,与CAE属于工业软件中最具技术难度的领域有关,其架构在数学科学、物理科学、计算机技术和工业技术等各学科知识之上,具有极长研发周期和极高技术壁垒。未来随着自主可控要求的持续提升,以及CAE仿真软件从国防军工、航空航天领域向各类高端制造业持续渗透,行业市场规模将快速扩大,对于国产厂商而言有着极大的市场机遇。

公司在2021年全国天线年会已发布三维通用电磁仿真软件RDSim1.0版,CAE电磁仿真软件有望持续放量。RDSim1.0改进了矩量法和快速算法,可实现任意三维结构的电磁场的仿真分析,应用领域包括天线/天线阵列、微波器件和雷达散射等。2021年公司电磁CAE仿真软件业务保持稳定发展态势,收入主要来自于专用电磁仿真软件,包括单元天线设计软件、阵列综合优化软件和天线故障诊断软件。该通用CAE电磁仿真软件的发布,使得公司电磁仿真软件系列产品进一步完善,覆盖天线/微波器件辐射问题求解、目标散射问题求解、单元天线/相控阵快速设计优化、平台布局仿真/EMC仿真问题求解、复杂电磁环境仿真等领域,可为用户提供高频电磁场仿真的全套解决方案。

2022年公司将大力拓展CAE仿真软件市场,同时对产品进行持续的研发更新迭代。公司将在电磁CAE仿真软件的架构创新、前端建模精细化、后端处理完备性及多算法互补融合、云计算超大问题解算等方面持续研发迭代和扩展提升。第一,对标国际先进产品,在仿真功能、精度、求解规模及计算速度等方面达到国际先进水平;第二,建立基于Web架构和云计算、集群并行解算的CAE电磁仿真新技术路线,简化工程师操作使用、硬件计算资源的灵活调用,工程项目管理以及知识经验的积累与迭代升华;第三,着力突破传统仿真软件单纯的“虚拟”测试功能,向设计仿真、系统应用级仿真及诊断仿真全功能平台扩展,服务于产品研发全流程和运行全周期。

3、霍莱沃:电磁仿真和校准测量领航者

3.1、潜心深耕电磁场仿真及测量领域十五载

霍莱沃是一家提供电磁场仿真分析和相控阵校准测试的高科技企业。公司自2007年成立以来,长期为国防军工、航空航天、通信、电子信息等领域提供电磁仿真及校准测量的软件和系统;同时凭借电磁仿真和校准测量的算法及经验,开展相控阵产品研制业务。

公司深耕电磁测试与仿真业务已达15年,经历了从仿真与设计服务技术起步、相控阵测试核心技术突破到相控阵技术纵深发展这三大阶段:一、2007~2012年,仿真分析验证服务关键技术起步:公司创始团队拥有30余年国防科工和电磁仿真开发技术和经验,以嫦娥探月工程为契机进入电磁场仿真业务市场,拥有仿真应用技术、半实物仿真技术、复杂环境多径信道建模等技术;同期成功开发相控阵仿真分析软件,开拓了相控阵市场。二、2013~2016年,相控阵测试核心技术突破:以多通道有源参数测试技术等核心技术为突破口,解决相控阵波束扫描盲区检测和成因分析难题。公司研发的多探头中场校准技术提高相控阵的合成效率,研发并优化相控阵的波束赋形和波束扫描这两项核心性能指标;同期成功研发多探头近场测试技术、微秒级实时控制技术,实现大型相控阵的高效与高精度测试。

三、2017~至今,相控阵技术纵深发展阶段:上两轮后,公司在电磁场仿真分析验证领域形成复杂电磁环境系统级仿真技术和相控阵快速设计与优化技术,在相控阵校准测试领域可提供测试软件、测试设备和测试环境为一体的校准试验调试优化与高精度高效率的测试系统。公司业务领域不断纵向与横向发展。纵向方面业务拓展至北斗三号星载相控阵、中国船舶重工集团某大型舰艇、中国航天科技集团多个型号的飞行器载相控阵;横向来看业务向新兴领域发展,持续开拓5G通信、车载毫米波雷达、低轨卫星等领域的仿真和测试应用,已成为中兴5G基站产线测试系统主要供应商之一。

3.2、三大业务板块协同开拓

公司始终围绕电磁领域算法技术和方法应用,业务结构清晰,拥有电磁测量系统、电磁仿真验证和相控阵产品三大业务板块。其中电磁测量系统的产品与创收最为丰厚,2021年营收占据公司总收入的79.56%;其次则是仿真验证业务,占比9.85%。

公司是业内极少数同时掌握电磁仿真设计和校准测量两类算法技术的企业,这两类算法技术可以相互验证,有助于实现技术迭代优化与产品的技术升级,进一步提升公司的竞争优势。公司通过三大领域业务算法技术及工程经验的相互迭代,提升产品技术水平。公司电磁仿真验证、电磁测量系统、相控阵产品业务在工程经验方面可以有效复用,旨在提升电磁CAE仿真软件的仿真功能、精度、求解规模及计算速度,提升电磁测量系统的优化测量精度及效率,提升低成本、小型化相控阵产品的研制能力。

公司进一步提升相控阵雷达产品的研发技术水平以此形成批量交付能力,结合公司电磁校准测量技术以及CAE仿真技术,重点致力于新型低成本、小型化相控阵及多模复合导航技术领域的技术攻关及工程化应用,并在该等新型技术体制方面取得业内领先地位,从而满足国防军工等领域的导航技术发展需求以及不断扩大的市场需求。

3.3、下游高景气带来营收强劲增长

下游国防军工、航空航天、通信、电子信息等领域的行业

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