来源：东方证券

国防需求催动高新技术实装，是产业化的基石。

国防需求长期以来是牵引重要前沿技术落地的主要推动力量。美国在其现行的《国防战略》中提到，要在大国竞争的军事对抗中取得绝对优势，其追求的是：以高新技术应用实现军队建设质变， 从而取得与对手之间的代际优势。凭借先进技术获取军事优势并形成战略威慑，是美国在大国博弈中主要的军事手段。通过先进技术应用带来的代际优势和生产效率，我们认为是军备竞赛中的 上策。

没有国防需求催动的高新技术实装，就没有后续更为广阔的产业化空间。无论是民航产业、5G通讯、风电光伏、还是毫米波雷达、红外技术，其发展的渊源或者是所需要的部分核心技术最初都具有国防军事化的属性。随着生产效率的提升和成本下降，在军民融合的大背景下，军用技术及产品更多地向民用领域拓展，形成广阔的产业化空间。

一、5G多项核心技术起源于军用雷达和通信应用

5G技术早期主要应用于军用通信。在以计算机化和网络集中为核心的现代战争中，军事通信技术高效、稳定、可靠地分配、共享和指挥信息，同时，把战场的不同平台连接到一个战网系统中， 进而保证其正常运行。军事通信作为一种融合技术，是当前5G通信中多项核心技术的早期应用起源，比如相控阵技术、大规模MIMO天线阵列，超高密度网络，高频带通信和非正交多址 (NOMA)技术，来为战场士兵通信和人机交流提供技术支持。

相控阵技术最早被应用于军用雷达领域。二十一世纪初，我国雷达行业主要以机械雷达为主，机械雷达集中一个位置发射信号波，通过机械转台旋转，让信号波发射到不同的方向，探测不同目标，但其机械转动效率低，探测区域和探测目标有限，不再适应日趋复杂的电磁场发展方向。而 相控阵雷达通过馈电控制电磁波束电子扫描，实现多波束快速扫描探测，还可以根据实际环境灵活的控制波束形状，在反应速度、目标更新速率、多目标追踪能力、电子对抗能力等方面都远优于机械雷达，因此目前高性能军用雷达已全面使用相控阵技术。

相控阵技术已开始逐步应用于民用5G通信。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，相控阵技术已在5G、低轨卫星、智能驾驶等众多领域也逐步得到推广应用，5G基站、 低轨卫星和汽车毫米波雷达均通过采用相控阵天线体制提升其性能。相控阵天线是由许多阵列单元通过一定的排列规律所形成的一种特有阵列天线，通过每个阵列单元背后的馈源设备提供特定 的电流幅度和相位。其有如下特点：

实现波束快速空间扫描。传统阵列天线无法对波束指向进行快速控制，要实现波束的转变需要用过机械旋转来实现。相控阵天线的波束转变是通过电流中的相位差控制，只需几微秒时间即可实现这一过程，大大提高了反应速度。

提高天线增益。单个天线的增益是有限的，单个标准对称偶极子天线的增益为2.15dBi左右，通过多个阵列天线单元按规律组合，可以实现更高的增益。

精确定向和良好的抗干扰特性。5G天线采用相控阵的设计思路，为满足大信道容量， 信号的频率会比4G网络更高，相比于一般的阵列天线，相控阵天线的波束特性是由计算机控制，能够精确定向，这使得天线具有良好的功耗。通过能量的集中释放，让天线形成的波束能够辐射更远距离。通过特定的加权方法，让波束形状得到快速反应，让相控阵天线波束具有捷变能力，使得相控阵天线能够在不同的工作环境中达到自适应。如在恶劣的电磁环境下，快速改变其工作状态，提高抗干扰能力。

共形特性。今后的通信基站设计会越来越考虑到美观的需求，并且某些基站的设计也会要求具有隐蔽性，伪装能力等一些特殊需求。相控阵天线具有共形特性，可以将整个天线阵放置在曲面的条件下设置，与基站整体的外表相吻合，以形成共形阵列天线。

多波束形成能力。5G通信的天线设计中往往需要5G天线具有空分复用，增大通信容量，要在一定的时间内形成多个不同指向的波束，可在一定范围内划分不同区域。而相控阵天线通过转换波控信号，可以实现这一需求。

5G基站天线采用相控阵体制，利用相控阵天线的波束赋形、空间复用和空间分集等技术，从而显著提升频谱效率、系统容量、覆盖效果和抗干扰能力，以满足万物互联的巨量用户需求，从而实现高速率、大容量等特性。

二、风机碳梁及光伏热场材料，是碳纤维的低成本化应用

军事及航空应用使碳纤维真正从实验室走向产业化。碳纤维是由聚丙烯腈（PAN）（或沥青、粘胶）等有机母体纤维采用高温分解法在1,000摄氏度以上高温的惰性气体下碳化（其结果是去除除碳以外绝大多数元素）制成的，是一种含碳量在90%以上的无机高分子纤维。碳纤维具有出色的力学性能和化学稳定性，密度比铝低，强度比钢高，是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高的比强度和最高的比模量的纤维。碳纤维虽然纸面数据亮眼，但由于其高昂的生产成本，在诞生之初仅仅停留于实验室及少量奢侈品和竞技体育领域，直到上世纪70年代，洛马和波音将其应用于航空装备领域才真正带来了其规模化的生产。

随着低成本生产技术的打通，碳纤维开始被应用于风电叶片。风力作为一种清洁能源，先于光伏发电受到全球各国的青睐，近十几年以来经历了全球化的高速增长。当前，随着风力发电机率增 大，特别是在海上风机的需求刺激下，全球风机大型化的趋势日益明显。当风机变大后，全玻璃钢叶片已无法满足叶片大型化、轻量化的要求，而密度、刚性方面更出色的碳纤维材料则成为了更理想的选择。在满足刚度和强度的前提下，碳纤维比玻璃钢叶片质量轻 30%以上。当前风轮直径已突破120m，叶片重量达18吨。采用碳纤维的120m风轮叶片可以有效减少总体自重达38%，成本下降14%。2015年Vestas首次将碳纤维应用于整条风电梁，并取得了极为优秀的商业回报，此后仅仅3年，风电领域的碳纤维用量一举超过航空航天，成为全球碳纤维消耗量最 大的单一领域。

风电行业的快速发展带动了碳纤维需求量的不断增加。2020年全球新增风电装机容量93GW，较2019年增长了53%，中 国新增风电装机容量52GW，占同期全球新增装机容量超一半的比例，是全球风电增长引擎。在风机大型化以及碳纤维成本的降低和叶片复合材料工业创新的刺激下，2020年风电叶片碳纤维需求量激增，2019年全球风电叶片碳纤维需求量为2.55万吨，2020年需求量达到3.06万吨， 同比增长20.00%；风电叶片碳纤维需求量占全球需求总量的比例由2019年的24.59%增长至2020年的28.64%。

以碳纤维为增强体的先进碳基复合材料开始广泛应用于单晶拉制炉、多晶铸锭炉热场系统。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，其产业链上游主要由光伏电池相关原材料组成，由硅料经单晶拉制炉、多晶铸锭炉热场系统处理形成硅棒和硅锭进而形成硅片。在这个过程中，单晶拉制炉、多晶铸锭炉热场系统是非常关键的设备。先进碳基复合材料是指以碳纤维为增强体、以碳或碳化硅等为基体、以化学气相沉积或浸渍等工艺形成的复 合材料，其较传统石墨材料相比性价比更高、安全性更高、可设计性更强，近年来被广泛用于光伏、半导体等领域，在光伏领域其主要应用场景为晶硅制造热场系统，主要包括单晶拉制炉、多晶铸锭炉热场系统及部件。

2020年，全球光伏新增装机规模达127GW，创历史新高。在光伏发电成本持续下降和新兴市场拉动等有利因素的推动下，全球光伏市场仍将保持快速增长。据国际能源署（IEA）预测，到2030年全球光伏累计装机量有望达到1,721GW，到2050年将进一步增加至4,670GW，发展潜力巨大。在光伏发电行业的发展推动下，预计热场用碳纤维的需求前景可观。

碳纤维被应用于压力容器。目前压力容器主要用于天然气和氢气储罐、高压储气罐、压缩天然气燃料罐、火箭发动机等领域。与传统容器用钢等金属材料相比，碳纤维具有高比强度及模量、高疲劳强度、高刚度、高压承受能力、较低的热膨胀系数、耐腐蚀性和其他优异特性，在压力容器领域具有广阔的应用前景。2020年全球需求量为8,800吨，国内需求量为2,000吨，市场整体 处于起步阶段。目前，压力容器领域用碳纤维最具发展前景的方向为储氢气瓶领域的使用。

氢能应用的储运环节可能成为后续碳纤维气瓶大规模应用的方向之一。氢能储运要求安全高效， 特别是在各类交通工具上的应用。我国目前储存氢能主要采用高压气态储运氢技术，其特点在于利用气瓶作为储存容器，通过高压压缩方式储存气态氢。通过几十年的发展，储氢气瓶已经由最初的钢瓶发展到目前的复合材料气瓶。复合材料纤维缠绕成型的储氢气瓶不仅结构合理、重量轻， 而且具有良好的工艺性和可设计性，碳纤维缠绕复合材料储氢气瓶具有安全可靠和储存效率高等优点，被视为氢能储运的重要技术。

三、智能驾驶的毫米波雷达技术广泛应用于国防领域

毫米波雷达，是工作在毫米波波段探测的雷达。毫米波是介于微波与光波之间的电磁波，其频段为30～300GHz，波长为1～10mm。与微波相比，毫米波受恶劣气候条件影响大，但分辨力高， 结构轻小；与红外和可见光比，毫米波系统虽没有那样高的分辨力，但通过烟雾灰尘的传输特性 好。

毫米波雷达被广泛应用于国防领域。毫米波雷达的优点是角分辨率高、频带宽、多普勒频移大和系统的体积小。缺点是作用距离受功率器件限制。目前大多数火控系统和地空导弹制导系统中的跟踪雷达均已工作在毫米波频段。当需要大作用距离时所需的发射功率及天线增益都比微波系统高。其典型的应用实例有：

（1）空间目标识别雷达：其特点是使用大型天线以得到成像所需的角分辨率和足够高的天线增益，使用大功率发射机以保证作用距离。例如一部工作于35GHz的空间目标识别雷达其天线直径达36m。用行波管提供10kW的发射功率，可以拍摄远在16000km处的卫星的照片。一部工作于94GHz的空间目标识别雷达的天线直径为13.5m。使用行波管提供20kW的发射功率时，可对14400km远处的目标进行高分辨率摄像。

（2）直升飞机防撞雷达：现代直升飞机的空难事故中，飞机与高压架空电缆相撞造成的事故占了相当高的比率。因此直升飞机防撞雷达必须能发现线径较细的高压架空电缆，需要采用分辨率较高的短波长雷达，实际多用3mm雷达。这种雷达技术还可用于车辆防障。

（3）精密跟踪雷达：实际的精密跟踪雷达多是双频系统，即一部雷达可同时工作于微波频段 （作用距离远而跟踪精度较差）和毫米波频段（跟踪精度高而作用距离较短），两者互补取得较好的效果。例如美国海军研制的双频精密跟踪雷达即有一部9GHz、300kW的发射机和一部35GHz、13kW的发射机及相应的接收系统，共用2.4m抛物面天线，已成功地跟踪了距水面30m高的目标，作用距离可达27km。双频还带来了一个附加的好处：毫米波频率可作为隐蔽频率使用，提高雷达的抗干扰能力。

（4）其他军用雷达：炮位侦察雷达用于精确测定敌方炮弹的轨迹，从而推算出敌方炮兵阵地的位置。由于雷达体积小（可人背、马驮）、角跟踪精度高，抗干扰和低截获，常采用3mm波段 的雷达，发射机平均输出功率在20W左右。为了有效跟踪掠海飞行的小型高速导弹（巡航导 弹），舰炮火控系统的跟踪雷达也有使用毫米波段的趋势，如：美国挑战者SA-2舰载火控跟踪雷达采用 M（20～40GHz）波段，英国30型舰载火控跟踪雷达也使用了毫米波段。

毫米波雷达是汽车智能驾驶不可或缺的环境传感器，具有广阔的应用前景。智能驾驶代表着现代汽车技术与产业发展的大趋势，而环境感知则是汽车智能驾驶的关键核心技术。毫米波雷达具有波长短、频段宽、波束窄，抗天气干扰能力强等特点，可实现对被测目标的检测以及距离、速度和方位角等的高精度测量，具有技术成熟、应用广泛、成本低廉等优势因此，毫米波雷达已经成为汽车智能驾驶不可或缺的环境传感器，具有广阔的应用前景。

四、民用航空产业发展受益于战后相关产能的剩余

民用航空是高科技高附加值产业，具有高资本投入、高风险回报、高技术密集、高安全性等特点， 是先进制造业和现代服务业的高度融合。

民用航空的发展受益于战后相关产能的剩余。飞机自诞生以来，便一直被应用于军事领域，鲜少民用。1914年，第一次世界大战爆发，各国倾全力将飞机力量展现在军事活动中。战后，随着军事需要的大幅减少，大量剩余飞机被欧美各国政府以低价抛售求现，数以千计的飞行或技术人员急需谋求军事以外的出路，飞机才开始被应用于民间的邮政及交通运输，造就了第一次“军转民” 的浪潮。同样的情况再度发生于第二次世界大战。

二战后强大的军用航空产能促使民航大发展。二战后，强大的军用航空工业产能与大量军事飞行人员，直接促成了世界民机研制生产能力的提高和民用航空运输业的成长，使之成为经济发展的引擎，成为与人民生活息息相关的主要远程客货运输工具。喷气技术的诞生带来了民用航空的新时代，经济、安全、舒适的喷气式客机成为民用运输的主力，改变了现代交通运输的结构。1945年到1950年，美国国内航空公司的客运量从600万增加到1700万，短短5年增长了183%。1945年，美国民用航空局废除了泛美航空对国际航线长达20年的垄断经营权，多家航空公司开始提供国际航空服务。

科技是军工的第一属性，军工投资应着眼当下，更应放眼未来。本轮国防建设的大浪潮下，让许多优质的国防配套企业脱颖而出，但我们认为在关注财务数据、跟踪订单产能的同时，也应适当跳出景气度投资的框架，寻找一些在核心技术上有雄厚底蕴，致力于新技术、新材料、新产品的应用推广，有望从供给端推动迭代，在未来整个中国高端制造业的某一领域成为中流砥柱的优质企业。