2025年無線電行業分析：無線電技術應用範圍不斷拓展

  中國報告大廳網訊，在當今複雜多變的軍事與民用環境中，無線電技術的應用範圍不斷拓展，其重要性也日益凸顯。無線電近炸引信作為彈藥的關鍵組成部分，在提升彈藥毀傷效能方面發揮著不可替代的作用。隨著國際局勢的發展以及科技的不斷進步，2025 年無線電行業呈現出諸多新趨勢，其中無線電引信低成本化成為備受關注的焦點。這一趨勢不僅關乎軍事作戰的成本效益，還對無線電技術在民用領域的廣泛應用有著深遠影響。深入探究無線電引信低成本化的發展路徑，對於推動無線電行業的整體進步意義重大。

  一、無線電引信低成本化的迫切需求

  (一)抗干擾需求帶來的成本壓力

  《2025-2030年全球及中國無線電行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出，無線電近炸引信在戰場中的工作環境極為惡劣，它處於距離敵方很近的區域，探測信號極易被捕獲，遭受電磁干擾攻擊的風險極高，是電磁頻譜作戰中的重點攻擊目標。自二戰美國發明並應用無線電近炸引信後，引信與干擾機之間的對抗就從未停止，並且隨著高功率微波武器的發展，這種對抗愈發激烈。在俄烏戰場上，就出現了多種干擾無線電引信的裝備。

  面對如此嚴峻的電磁干擾威脅，強化無線電引信的抗干擾能力至關重要。然而，提升抗干擾性能往往意味著更複雜的工程設計和更高的成本投入。我國引信行業雖然在抗干擾技術方面取得了顯著成果，但這也使得無線電引信的成本有所增加，給大批量裝備部隊帶來了一定的經濟壓力。考慮到未來戰爭可能出現的高強度電磁頻譜作戰環境，以及俄烏戰爭中巨大的彈藥 / 引信消耗量，研發低成本、抗干擾且高可靠的無線電近炸引信，成為確保彈藥充足供應和維持部隊戰鬥力的關鍵因素。

  (二)防禦無人機的低成本需求

  在現代戰爭中，無人機的應用越來越廣泛，尤其是低成本的民用無人機經過改裝後，在戰場上展現出了較高的作戰效費比。俄烏戰場使用的 10km 級民用光纖制導的 FPV 自殺式無人機成本僅 400 - 600 美元，就能對價值數百萬美元的坦克裝甲車輛造成打擊 。面對這類小型廉價無人機的 「蜂群」 式進攻，傳統昂貴的防空飛彈防禦方式成本過高，而電子干擾或微波武器對部分智能化自主決策的無人機防禦效果不佳。

  使用無線電近炸引信的傳統防空高炮，以及配備無線電近炸引信的小型自殺式攔截無人機 「蜂群」，成為現實可行的防禦手段。這就要求無線電近炸引信必須能夠在複雜電磁環境下穩定工作，同時滿足低成本、小尺寸、輕量化的要求，以適應中小口徑高炮和小型攔截無人機大批量使用的需求。

  二、技術發展對無線電引信成本的影響

  (一)電子管時代的引信成本變化

  1942 年美國發明的無線電近炸引信 ——VT 引信，其核心電子器件是加固型微型電子管。在二戰期間，隨著電子管產量的大幅增加，其成本從 1942 年的單個 5.05 美元下降到 1945 年的 0.4 美元 。這一時期，無線電近炸引信的產量也達到了 2200 多萬發 ，引信單價從最初的 732 美元下降到 18 美元。由於當時引信工作頻率較低，射頻電路調試工作量不大，引信生產屬於勞動力密集型過程，眾多工人參與其中，通過優化生產流程等方式實現了成本的降低。

  (二)分立電晶體時代的引信成本控制

  20 世紀 50 - 60 年代，電晶體開始應用於無線電近炸引信，取代了電子管。採用分立電晶體元器件構成的射頻電路成本低廉，便於生產。70 年代，半導體集成電路出現，美國將其應用於引信的電子時間接通改造，進一步控制了引信成本。這一時期，引信工作頻率保持在 1GHz 以下，製造過程無需複雜的射頻電路調試，加上簡單的模擬信號處理電路，使得引信成本一直處於較低水平。

  (三)化合物 MMIC 時代的引信成本困境

  1987 年，美軍推動 MIMIC 計劃，旨在研製採用化合物半導體材料的單片微波集成電路晶片(MMIC)，並將其應用於無線電近炸引信。例如，2004 年研製出的 M782 多選擇引信，雖然性能有了顯著提升，工作頻率和帶寬大幅提高，還集成了多種起爆控制功能，但由於採用了新研的 MMIC 晶片和調頻探測技術，成本大幅度提高，甚至因定價過高受到美國國會調查。

  我國在接觸到相關先進技術後，為提升引信抗干擾能力也採用了包括提高工作頻率至毫米波等方法，但在生產高工作頻率無線電引信時遇到了諸多問題。比如，化合物半導體材料和晶片製造工藝成本高;MMIC 晶片設計中使用的分布參數微帶結構尺寸與製造工藝水平關聯不大，導致晶片功能密度和電晶體數量增長緩慢，不符合 「摩爾定律」，晶片價格居高不下;同一晶片集成多種功能的綜合射頻性能不理想，需多個晶片組合，增加了採購和生產成本;高頻率 MMIC 晶片缺乏低成本封裝方式，手工微組裝方式不僅效率低，還影響產品一致性和質量穩定性。這些因素疊加，使得使用化合物半導體 MMIC 晶片的高工作頻率無線電近炸引信短期內難以實現成本大幅下降。

  (四)射頻 CMOS 時代的引信成本優勢與挑戰

  隨著集成電路技術和製造工藝的進步，矽基 CMOS 電晶體溝道寬度不斷縮短，截止頻率提高，能夠滿足毫米波甚至太赫茲射頻應用。2010 年代，在 5G 毫米波通信、毫米波汽車雷達等市場需求的刺激下，射頻 CMOS 晶片得到了廣泛開發和應用，這為無線電引信低成本化帶來了新的希望。

  與化合物半導體 MMIC 晶片相比，射頻 CMOS 晶片具有諸多優勢。其採用矽基材料和成熟的標準 CMOS 工藝製程，材料成本和工藝製造成本較低，且符合摩爾定律，隨著工藝水平提升成本還會下降。同一 CMOS 標準工藝製程可實現多種基本射頻功能，能將射頻收發所需功能集成在一塊晶片上，形成高功能密度的射頻收發多功能 SOC 晶片，有利於引信探測器射頻電路小型化，降低電組裝工藝複雜度。同時，半導體封裝技術領域開發出適合射頻 CMOS 晶片的先進封裝技術，可實現自動化 SMT 貼片生產，提高生產效率，降低生產成本。此外，CMOS 工藝的高電晶體密度特性還為引信的自適應抗干擾和單晶片集成提供了可能。

  射頻 CMOS 晶片也存在一些不足，如輸出射頻信號功率低、晶片噪聲係數高，導致在無線電近炸引信應用中存在信噪比低、探測能力弱的問題。因此，實現無線電引信低成本化，需要綜合解決數字和射頻兩部分的低成本問題。

  三、軟體無線電助力引信低成本化

  (一)後摩爾時代的技術發展方向

  在摩爾定律逐漸逼近極限的背景下，美國啟動了 ERI 計劃，旨在突破摩爾定律的限制，鞏固其在微電子領域的技術優勢，並將成果快速應用於軍事領域。該計劃聚焦的 「系統架構領域」 包含特定領域片上系統、軟體定義硬體等主題，通過整合硬體 IP 資源，在同一 CMOS 晶圓上實現射頻與數字功能的高密度集成，提升射頻綜合性能。

  這給無線電引信的發展帶來了重要啟示：定製多功能晶片並通過軟體編程定義其功能，可解決定製晶片通用化問題;將射頻與數字功能深度結合，能發揮二者優勢，提升系統綜合性能，為解決射頻 CMOS 晶片的短板提供了思路。

  (二)軟體定義的定製晶片應用

  採用定製的 SOC 晶片用於軟體定義無線電近炸引信，符合美國 ERI 計劃的技術布局思想。這種方式可將同一硬體系統應用於不同彈藥平台的無線電近炸引信，通過建立專用算法軟體庫，引信開發人員無需深入了解底層硬體和算法，就能快速開發新型引信或實現引信軟硬體在不同彈種平台間的移植，大大縮短開發周期，降低開發成本。同時，大批量採購定製引信晶片還能進一步降低引信成本。

  軟體無線電引信所需的晶片化硬體系統，可以通過兩種方式實現。一是將定製的矽基 CMOS 射頻收發功能與數字邏輯功能在同一晶圓上一體集成，形成無線電引信專用 SOC 晶片;二是在確保晶片接口互連寄生阻抗足夠小的情況下，通過先進封裝工藝將定製的 CMOS 多功能射頻 SOC 晶片與定製的數字邏輯晶片集成，形成專用的 SIP 晶片。前者技術路線風險較大，但開發成功後可使單價迅速降低;後者技術路線風險較小，一次性投入開發費用較低，但大批量採購時需增加 SIP 集成工藝成本。

  專用數字邏輯晶片可以 eFPGA 為核心，通過控制字、高速電平或模擬信號對定製 CMOS 射頻收發 SOC 晶片進行控制，實現射頻瞬時重構，形成可升級的軟體定義無線電近炸引信。

  (三)軟體無線電引信的探索實踐

  基於上述理論，開展了軟體定義無線電引信的探索。無線電行業分析指出，第一階段，設計研製了以定製毫米波 CMOS 射頻 SOC 晶片為核心的引信探測器射頻電路，並搭建數位訊號處理 PCB 電路，通過數字電路控制射頻晶片實現了探測頻率、波形可瞬變等功能，還驗證了引信的抗干擾性能、探測能力和炸點精確控制能力，同時開發了相應的信號處理與決策控制算法軟體。

  在第一階段的基礎上，第二階段開展了射頻與數字一體化封裝 SIP 晶片研究，將多個數字裸晶片高密度集成後，與定製 CMOS 射頻 SOC 晶片集成為數字射頻一體的 SIP 晶片，減小了探測系統體積，提高了數字 / 模擬接口的控制與響應能力，為智能化引信發展奠定了硬體框架和底層算法基礎。

  2025 年，無線電行業在引信領域正朝著低成本化方向發展，這是應對複雜多變的軍事作戰環境和民用市場需求的必然趨勢。從無線電引信低成本化的需求來看，無論是抗干擾性能提升帶來的成本壓力，還是防禦無人機對低成本引信的需求，都促使行業尋求新的解決方案。技術發展的不同階段對無線電引信成本產生了各異的影響，從電子管時代到射頻 CMOS 時代，成本控制經歷了不同的挑戰與機遇。而軟體無線電技術的出現，為實現無線電引信低成本化提供了可行途徑。通過採用定製的 CMOS 射頻 SOC 晶片和數字邏輯晶片，利用軟體定義硬體的方式，不僅能夠提高引信的抗干擾能力，實現小型化和輕量化，還能促進引信在不同彈種平台間的通用化，進一步降低成本。儘管在發展過程中還面臨一些技術挑戰，如射頻 CMOS 晶片的性能短板等，但隨著技術的不斷進步和完善，無線電引信低成本化的目標有望實現，這也將推動無線電行業在軍事和民用領域取得更廣泛的應用和發展。

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