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我国时间频率行业产业链:上游产业发展向好 下游市场需求整体偏大

一、概述

以原子钟为代表的高精密时频产品是军民用电子信息系统的核心,能为各行业提供精确的时间标准来源,时频产品不仅在航空航天、协同作战、精密打击等国防领域有需求,在金融、电力、通信、交通等国民经济重要行业也起着重要的支撑作用,微秒级别同步确保现代通信和智能电网的运行,纳秒级别的同步能提升卫星导航精度至米级。

在产业链方面,时间频率行业上游主要为电子元器件制造业和金属制品业,下游主要是国防科技领域和国民经济领域。

时间频率行业产业链图解

<strong>时间频率行业产业链图解</strong>

数据来源:观研天下整理

二、上游市场分析

1、电子元器件制造业

随着国内消费电子、汽车电子、工业电子等领域快速发展及新能源汽车、物联网、新能源等新兴领域兴起,我国电子元器件行业需求快速增长。根据观研报告网发布的《中国时间频率行业发展现状分析与投资前景研究报告(2022-2029年)》显示,2020年我国电子元器件及材料制造行业营业收入为21485.2亿元,同比增长11.3%,预计2021年营业收入达22459.9亿元。

随着国内消费电子、汽车电子、工业电子等领域快速发展及新能源汽车、物联网、新能源等新兴领域兴起,我国电子元器件行业需求快速增长。根据数据显示,2020年我国电子元器件及材料制造行业营业收入为21485.2亿元,同比增长11.3%,预计2021年营业收入达22459.9亿元。

数据来源:观研天下整理

2、金属制品业

金属制品行业包括结构性金属制品制造、金属工具制造、集装箱及金属包装容器制造、不锈钢及类似日用金属制品制造等。随着金属制品在工业、农业以及人们的生活各个领域的运用愈加广泛,其企业数量逐年增加,营业收入也持续增长。根据数据显示,2021年,中国金属制品业企业数量达27722个,较2020年增加了2644个,同比增长10.54%,营业收入达46835.4亿元,较2020年增加了10021.30亿元,同比增长27.22%。

金属制品行业包括结构性金属制品制造、金属工具制造、集装箱及金属包装容器制造、不锈钢及类似日用金属制品制造等。随着金属制品在工业、农业以及人们的生活各个领域的运用愈加广泛,其企业数量逐年增加,营业收入也持续增长。根据数据显示,2021年,中国金属制品业企业数量达27722个,较2020年增加了2644个,同比增长10.54%,营业收入达46835.4亿元,较2020年增加了10021.30亿元,同比增长27.22%。

数据来源:观研天下整理

数据来源:观研天下整理

数据来源:观研天下整理

三、中游市场分析

在时间频率产品中,频率产品以原子钟和晶体器件为核心产生稳定的频率信号,频率组件及设备对频率信号进行合成、变换、滤波及放大等处理,产生和输出电子系统所需的各类频率信号,扩展了频率覆盖范围。

1、原子钟

原子钟是现代量子力学和电子学相结合的产物,它利用原子不同能级之间跃迁所发射或吸收的电磁波频率作为标准,具有高准确和高稳定的特点。根据原子钟所选取的原子种类不同,原子钟可分为氢原子钟、铯原子钟、铷原子钟等。其中,CPT原子钟具有微型化、低功耗特点,精度与铷原子钟相当。

原子钟的主要类型

类型

特点

发展状况

氢原子钟

频率稳定度可达10-16;频率准确度较铯钟略差;体积较大

氢钟主要应用于实验室原子时标系统,以及航天测控、卫星导航系统等领域。国际上批量生产氢钟的单位有KVARZ公司、Symmetricom公司和T4Science公司,我国上海天文台实现了国产化氢原子钟的小批量生产

铯原子钟

频率准确度高;频率稳定度高,无频率漂移

国际上已经实现产业化的有Symmetricom公司、OSA公司等,我国工程用铯钟全部依赖进口,许多重要领域急需的铯钟只能采用卫星驯服高性能铷钟的方式来代替,系统性能受到限制。我国近来加大了铯钟研究支持力度,北京大学、天奥电子等单位于2007年开始进行光抽运铯钟研究工作,其中天奥电子完成了激光抽运小型铯原子钟样机研制,将实现铯钟的工程化和产业化

铷原子钟

体积小、重量轻、功耗低;环境适应能力强;应用广泛

国际上已经实现产业化生产的有Symmetricom公司、FEI公司,SpectraTime公司等,国内从事铷原子钟研究的主要有北京大学、武汉物数所、航天203所和天奥电子等单位。其中,天奥电子是我国主要的铷原子钟生产企业,拥有国际先进的原子钟生产关键技术及设备,推出了满足电信、航空、航天及国防应用的系列化铷钟,处于国际先进水平

CPT原子钟

微型化、低功耗;精度与铷原子钟相当

CPT原子钟是美国DARPA计划支持的十大技术之一,目标是实现1立方厘米、10mW功耗的芯片原子钟,并大规模应用。目前,国际上仅有美国的Symmetricom公司实现了产业化。我国从事芯片原子钟技术研究的有武汉物数所、天奥电子、北京大学等单位,先后实现了小型CPT原子钟样机研制,为小型CPT原子钟的批量生产以及芯片原子钟的产业化奠定了基础

数据来源:观研天下整理

近年来,我国原子钟行业市场规模持续增长。根据数据显示,2020年,我国原子钟行业市场规模稳步增长至6.67亿元,2014-2020年的年复合增长率为5.5%。

近年来,我国原子钟行业市场规模持续增长。根据数据显示,2020年,我国原子钟行业市场规模稳步增长至6.67亿元,2014-2020年的年复合增长率为5.5%。

数据来源:观研天下整理

2、晶体器件

晶体器件是用压电石英晶体制成的频率选择与控制器件,主要分为晶体谐振器、晶体振荡器、晶体滤波器三大类,应用于通信、导航、雷达、侦察、测控等军用电子设备系统。

晶体器件分类

分类

特点

应用领域

晶体振荡器

晶体振荡器是应用最广泛的频率产生器件,具有体积小、相位噪声低、可靠性高、环境适应能力强等特点

通信、导航、雷达、侦察、测控等军用电子设备系统

晶体滤波器

晶体滤波器实现对频率信号的选择,具有插损小、矩形系数小、温度稳定性好等特点

数据来源:观研天下整理

3、时间同步产品

时间同步就是以外部稳定信号为标准,经过某些操作,达到为分布式系统提供一个统一时间标度的过程,其工作原理是以稳定频率的信号为基准。高精度授时是实现时间同步的关键,世界主要发达国家都高度重视授时系统建设。目前,我国形成了以卫星授时为主,地面授时为辅的授时体系,并且由于北斗卫星授时具有自主可控、授时精度高、覆盖地域广、使用方便等优点,在军民用领域得到了广泛应用。

主流时间同步手段

时间同步手段

特点及现状

卫星授时

卫星授时具有授时精度高、覆盖地域范围广、使用方便等优点。由于GPS发展较早,GPS授时是目前使用最为广泛的授时手段,随着我国北斗卫星导航系统的不断建设完善,北斗授时将在我国国防及国民经济重要领域逐步兼容替代GPS授时

网络同步

网络同步主要有NTPPTP两种方式。PTP相对于NTP,时间同步精度可达亚微秒量级。作为一种新的授时手段,PTP提供了高精度、低成本的分布式时钟同步方法,是时间同步网络化发展方向

高精度时间同步

采用卫星共视技术、微波双向比对技术等实现纳秒量级的高精度时间同步

多手段时间同步

以星基授时为主,陆基、网络为辅的多手段进行标准时间频率的接收、保持、传递和使用,可使时间同步系统更加安全、可靠,目前主要的授时手段有:卫星/微波/光纤双向时间比对、北斗/GPS卫星授时、长波授时、NTP/PTP网络授时、SDH通信网时间同步、搬运钟对时等方式

数据来源:观研天下整理

四、下游市场分析

1、北斗导航系统

我国北斗导航系统具有短报文通信功能,有着覆盖范围广、全天时、全天候不间断服务、安全可靠等优点,尤其在地面通信信号中断的情况下,是一种可靠的备份通信方式。据中国卫星导航定位协会数据,2021年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达4690亿元,同比增长16.3%。

我国北斗导航系统具有短报文通信功能,有着覆盖范围广、全天时、全天候不间断服务、安全可靠等优点,尤其在地面通信信号中断的情况下,是一种可靠的备份通信方式。据中国卫星导航定位协会数据,2021年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达4690亿元,同比增长16.3%。

数据来源:观研天下整理

2、航空航天领域

近六年来,我国航天科技行业规模呈波动上升趋势。根据数据显示,2021年中国航天行业规模约为150亿元,市场或迎来较好发展。

近六年来,我国航天科技行业规模呈波动上升趋势。根据数据显示,2021年中国航天行业规模约为150亿元,市场或迎来较好发展。

数据来源:观研天下整理(WYD)

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