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時間頻率行業龍頭天奧電子研究報告

作者:管是

(報告出品方/作者:太平洋證券,馬捷、劉倩倩、馬浩然)

一、 軍工電子國家隊,時頻行業上司者

成都天奧電子股份有限公司(簡稱“天奧電子”)主要從事時間頻率産品、北鬥 衛星應用産品的研發、設計、生産和銷售。作為國内領先的時間頻率企業,天奧電子 擁有完整的時間頻率産品線,具備時頻系統內建能力,可提供完整的時頻解決方案, 主要産品包括原子鐘、晶體器件、頻率元件及裝置、時頻闆卡及子產品、時間同步裝置 及系統等,主要應用于航空航天、衛星導航、軍民用通信及國防裝備等領域,為大陸 載人航天、探月工程、北鬥衛星導航系統等提供了主要時頻裝備和系統。

(一)背靠中電十所實力雄厚,時頻系列産品國内領先

公司的前身是 2004 年 1 月注冊成立的成都天奧電子有限公司,2010 年整體變更為 成都天奧電子股份有限公司。

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公司第一大股東是中國電子科技集團公司第十研究所(簡稱“中電十所”),持 股比例 43.30%。中電十所是新中國成立後建立的第一個綜合性電子技術研究所,屬于 國家一類科研事業機關,主要從事軍用電子裝備和資訊系統的研制、生産及售後服務, 現以情報資訊系統和航空電子資訊系統為核心主業,覆寫通信和資料鍊、航天電子、 敵我識别、制導與雷達等多個專業領域。

經過十多年的發展,公司現已成為國内綜合實力強、産品種類齊全、技術水準領 先的軍用時間頻率産品研發生産的主要企業之一,是大陸原子鐘、軍用時間同步裝置 和系統的主要供應商。目前,公司主要産品可分為頻率系列産品、時間同步系列産品 和北鬥衛星應用産品三大類。其中,頻率系列産品主要包括原子鐘、晶體器件、頻率 元件及裝置;時間同步系列産品主要包括時頻闆卡及子產品、時間同步裝置及系統;北 鬥衛星應用産品主要包括北鬥衛星手表、北鬥應用終端及系統兩大系列。

公司時間頻率系列産品技術性能國内領先,現已形成機載、地面、車載、船載等 系列産品,主要應用于航空航天、衛星導航、軍民用通信及國防裝備等領域,為軍民 融合國家時頻體系建設、載人航天、探月工程、北鬥衛星導航系統、火星探測等國家 重大工程提供重要保障。

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(二)軍品業務占比提升,研發投入持續擴大

自 2018 年上市以來,公司營業收入從 8.64 億元增長至 9.16 億元,歸母淨利潤最 高達到 2019 年的 1.11 億元。2020 年受新冠疫情影響,公司核心産品當期産能受限, 傳遞壓力增大,導緻淨利潤較上年同期下降 8.98%。為了克服疫情帶來的不利影響,公 司在民品收入下降的情況下,繼續深耕軍品市場,新簽軍品合同保持較快增長,目前 軍品業務收入占比已經超過 80%。

近年來,公司整體綜合毛利率水準維持在 30%左右,研發支出占營業收入的比重 持續提升,從 2018 年的 7.59%增長至 2020 年的 8.82%,主要投向冷原子鐘、星載铷鐘、 晶片原子鐘、高精度時間頻率同步系統等重點時頻産品和時頻應用前沿技術研究。截 至 2020 年 12 月 31 日,公司累計擁有專利 95 項(其中發明專利 53 項、實用新型專利 21 項、外觀專利 21 項),軟體著作權 12 項。此外,公司還專門設立了技術創新中心, 加快技術改造,提高新産品、新技術和新裝置的開發應用能力,完善和加強技術研發 部門各項軟硬體配備,不斷提高公司的技術創新能力。

從收入和毛利結構來看,頻率系列産品的占比最大,其次是時間同步系列産品。 從 2020 年度報告的财務資料可以看出,頻率系列産品和時間同步系列産品占總營業收 入的比重為 98.69%,占總毛利潤的比重為 99.25%,是公司最主要的收入和利潤來源。

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(三)募投項目優化産能布局,股權激勵利好長期發展

公司 IPO 募集的資金用途主要圍繞主營業務展開,内容包括原子鐘、時間同步産 品和北鬥衛星應用的産業化建設項目,同時配套建設技術研發中心,以提升技術研發 水準,進一步增強公司的綜合競争力。我們認為,這些項目有助于保持公司在時間頻 率和北鬥衛星應用領域的産品優勢,符合公司的發展戰略,随着募投項目的陸續達産, 公司整體盈利能力有望再上新台階。

2021 年 12 月,公司釋出了限制性股票激勵計劃(草案),拟向公司董事、進階管 理人員、業務骨幹共 88 人授予 500 萬股股票,約占公司總股本的 2.40%。其中,首次 授予 460 萬股,占本計劃限制性股票授予總額的 92.00%,占公司總股本的 2.21%;預 留 40 萬股,占本計劃限制性股票授予總額的 8.00%,占公司總股本的 0.19%。授予限 制性股票的價格為 17.49 元/股。

我們認為,通過實施限制性股票激勵計劃,有助于充分調動管理層和骨幹員工的 積極性,利好公司中長期發展。(報告來源:未來智庫)

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二、 時頻行業方興未艾,國産替代空間廣闊

“時間”是表征物質運動的最基本實體量,而“頻率”是機關時間内周期性運動 的次數,是與“時間”密切相關的一個基本量。時間和頻率的實體定義互為倒數,概 念上密不可分。現代時間由高穩頻率源産生和保持,頻率的精度即決定了時間的精度, 時間和頻率常聯系在一起稱為“時間頻率”或“時頻”。随着科學技術的進步,時間 頻率已經發展成為資訊技術的重要支撐技術之一,在國防科技領域、國民經濟建設和 社會生活中具有舉足輕重的作用。

時頻行業産業鍊上遊是電子元器件制造業和金屬制品業,下遊主要是武器裝備、 航空航天、軍事通信、衛星導航等國防科技領域和通信、電力、交通、物聯網等國民 經濟領域。在産業鍊上遊,電子元器件制造業和金屬制品業均為完全競争市場,技術 水準比較成熟,供應商衆多且産能充足,是以時間頻率行業受上遊行業的波動影響很 小。在産業鍊下遊,時間頻率産品應用領域廣泛,在國防科技領域和國民經濟領域均 有着廣泛的客戶基礎和持續增長的需求,而且不存在對單一客戶有重大依賴的情況。

時間頻率行業是電子資訊制造業的關鍵及核心領域,為計算機裝置制造業、通信 裝置制造業、廣播電視裝置制造業、雷達及配套裝置制造業等電子資訊制造業的其他 子行業提供基礎的産品和技術支撐。獨立自主的時間頻率體系關乎國家安全和核心利益。世界主要發達國家都非常重視時間頻率體系建設,美俄均建有獨立完備的國家時 間頻率體系。大陸時頻行業發展時間較短,基礎相對薄弱,授時應用長期依賴 GPS, 中高端時間頻率産品大量依賴進口。目前,大陸正在建設和完善以衛星導航系統授時 為主導,以無線、網絡等授時手段相輔助的國家時間頻率體系,時頻體系的建設包含 守時、授時、用時、計量校準與監測等内容。這對時頻核心器部件以及時間同步闆卡、 子產品、裝置和系統的需求巨大,将會帶動整個時間頻率行業的快速發展。

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(一)聚焦時頻核心器部件,突破自主可控關鍵環節

在時間頻率産品中,頻率産品以原子鐘和晶體器件為核心産生穩定的頻率信号, 頻率元件及裝置對頻率信号進行合成、變換、濾波及放大等處理,産生和輸出電子系 統所需的各類頻率信号,擴充了頻率覆寫範圍。時間同步産品采用原子鐘或高穩晶振 作為頻率源,産品類型包括闆卡、子產品、裝置及系統。時頻闆卡及子產品可嵌入各使用者 裝置和系統中,并與時間同步裝置共同組成時間同步系統。

1、原子鐘

原子鐘是現代量子力學和電子學相結合的産物,它利用原子不同能級之間躍遷所 發射或吸收的電磁波頻率作為标準,具有高準确和高穩定的特點。在原子鐘誕生前, 人類以地球的自轉或公轉周期作為時間機關(天文時)。人們平時所用的鐘表,精度 高的大約每年會有 1 分鐘的誤差,這對日常生活是沒有影響的,但在要求很高的科研、 生産中就需要更準确的計時工具。目前世界上最準确的計時工具就是原子鐘,原子鐘 是利用原子吸收或釋放能量時發出的電磁波來計時的,由于這種電磁波非常穩定,再 加上利用一系列精密的儀器進行控制,原子鐘的計時就可以非常準确了。

根據原子鐘所選取的原子種類不同,原子鐘可分為氫原子鐘、铯原子鐘、铷原子 鐘等。作為一級頻率标準的铯原子鐘,是時間産生、保持和溯源的裝置,在航空航天、 武器系統等國防領域,為各類測控系統、武器平台提供了高精度的時間基準,保障了 系統的精密控制和精确打擊,還可為使用衛星馴服高性能铷鐘的領域提供更可靠、精 度更高的更新使用方式,滿足大陸國防建設戰略需求。在民用通信領域,铯原子鐘産 生的标準時間頻率信号為通信網絡主節點機房裝置提供了統一的基準。铷原子鐘作為 通信同步網的高精度頻率源在各省局、樞紐中心廣泛使用。随着通信基站間對時間同步精度要求的提高,需要采用大量铷原子鐘作為頻率标準來提高通信系統的性能。電 力同步網中,铯原子鐘和铷原子鐘為各區域電網管理中心和各大型電站的電網提供高 精度時間基準。

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原子鐘的主要生産廠商有 Symmetricom 公司、OSA 公司、航天 203 所等。铯原子 鐘最早由美國的 Symmetricom 公司、瑞士的 OSA 公司生産,且實行出口管制。起初我 國工程用铯原子鐘幾乎全部依賴進口,近年來逐漸突破技術瓶頸并實作了铯原子鐘的 工程化生産。铷原子鐘是目前工程應用最廣泛的原子鐘,國外铷鐘生産主要集中在美 國的 Symmetricom 公司、FEI 公司、瑞士的 SpectraTime 公司和俄羅斯的 Kvarz 公司等。 國内從事铷鐘生産研究的主要有北京大學、武漢物數所、航天 203 所和天奧電子等單 位,整體技術性能已達到國際先進水準。CPT 原子鐘基于原子與雷射的相幹囚禁理論, 是近年發展起來的新型原子鐘,起初隻有美國的 Symmetricom 公司能實作 SA.45CPT 原子鐘的批量生産,随着北京大學、武漢物數所和天奧電子等機關相繼開展 CPT 原子 鐘的研究工作,目前大陸自主研發的 CPT 原子鐘也已經進入批量生産狀态。

天奧電子是國内主要的原子鐘批量生産企業,先後推出了滿足航空航天、衛星導 航以及軍民用通信的系列化铷原子鐘,在國内率先推出了雷射抽運小型铯原子鐘,研 制生産的星載原子鐘實體系統應用于北鬥三号導航衛星系統,技術性能達到國際先進 水準。

2、晶體器件

晶體器件是用壓電石英晶體制成的頻率選擇與控制器件,主要分為晶體諧振器、 晶體振蕩器、晶體濾波器三大類。晶體諧振器是指用石英材料做成的石英晶體諧振器, 主要起産生頻率的作用,具有穩定、抗幹擾性能良好的特點,廣泛應用于各種電子産 品中。晶體振蕩器是指在振蕩器中采用一個特殊的元件——石英晶體,可以産生高度 穩定的信号。晶體濾波器是指用晶體諧振器組成的濾波器,在頻率選擇性、頻率穩定 性、過渡帶陡度和插入損耗等方面都具有優越的性能。

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晶體器件大量應用于通信、導航、雷達、偵察、測控等軍用電子裝置系統。其中, 軍用導航系統需要晶體振蕩器作為制導、定位、守時系統的頻率源。在雷達系統中, 需要具有高短穩或低相噪的晶體振蕩器、頻率合成器,以提高雷達的探測距離和精度; 在多普勒雷達中,需要利用多普勒效應來區分目标與雜波,對晶體振蕩器和頻率元件 提出了更高的要求;在衛星系統、深空探測、軍事通信中,需要晶體器件和頻率元件 提高電子裝置的整體性能;新一代機載電子裝置中需要具有高精度、寬工作溫度範圍、 高可靠性等特點的晶體振蕩器系列産品作為頻率源,解決核心頻率器件國産化瓶頸問 題,滿足武器裝備未來發展需求;載波通訊、無線電通信、遙感遙測等軍用電子裝置 中,需要頻率選擇性較高的晶體濾波器進行中頻濾波,以有效地提高系統或整機的靈 敏度和抗幹擾能力。不可忽視的是,目前這些軍用電子裝置使用的晶體器件大多數還 依賴進口,無法確定軍用電子裝置的自主保障能力。是以,中高端晶體器件的國産化 替代空間十分廣闊。

晶體器件的主要生産廠商有 Symmetricom 公司、Rakon 公司、航天 203 所、晨晶 電子和海創電子等。天奧電子是國内從事壓電晶體器件的主要研制生産機關之一,參 與多項晶體元器件國家标準制定,重點發展中高端晶體器件,具備精密晶體諧振器、 SMD 晶振、恒溫/溫補晶振、晶體濾波器等全系列産品,超低相噪技術、抗沖擊振動技 術、高頻寬帶線性相位技術達到國際先進水準。

3、頻率元件及裝置

頻率元件及裝置是指以原子鐘和晶振等高精度頻率源作為基準,通過鎖相、配置設定、 放大等處理,輸出多路高穩定度、低相噪的标準頻率信号,形成了頻率标準裝置。頻 率标準裝置廣泛應用于通信、導航、雷達等電子系統,是伴随着原子鐘和高穩晶振的 技術進步而同步發展的。另外,通過對頻率信号的合成、變換、濾波及放大等處理, 擴充了頻率信号的覆寫範圍,也擴充了時間頻率技術的應用領域。

在軍用通信組網中,為适應跳頻通信體制,采用窄帶濾波技術并優化頻率配置設定實 現了高性能的頻率選擇和快速頻率切換,形成了跳頻濾波裝置,解決了軍用地面、車 載、船載、機載通信組網系統中多台裝置在共址工作時的電磁相容問題,提高了系統 頻率資源的使用率,保障通信鍊路的正常工作。在民用通信領域,移動通信傳送網主 要通過光纖和微波進行傳輸,在無法鋪設光纖的場合采用微波方式傳輸。随着 5G 時代 的到來,采用微波方式的傳送網通道數量無法滿足日益增長的使用者數量和資訊容量增 加的需求,需要增加通道數來滿足擴容需求。為實作多通道信号合成,避免通道之間 的互相幹擾,必須進行通道之間的頻率選擇和配置設定。為此,國内外通信裝置廠商研制 了頻率選擇與配置設定裝置(Branch),目前主要有日本的 NEC 等公司進行批量生産。

天奧電子擁有核心頻率源産品的自主研發生産能力,在此基礎上形成的頻率元件 及裝置技術性能國内領先,産品大量應用于機載、車載、艦載等武器裝備平台以及多 個國防重大工程,高端頻率選擇與配置設定裝置(Branch)持續供貨華為。

4、時間同步産品

時間同步,就是以外部穩定信号為标準,經過某些操作,達到為分布式系統提供 一個統一時間标度的過程。其工作原理是以穩定頻率的信号為基準,如原子鐘或高穩 晶振,然後對統一系統内的其他時間進行定期的校準,保證統一系統内各地的時間保 持在較小的誤差。在分布式系統中,由于實體上的分散性,系統無法為彼此間互相獨 立的子產品提供一個統一的全局時鐘,而由各個程序或子產品各自維護它們的本地時鐘。 由于這些本地時鐘的計時速率、運作環境存在不一緻性,是以即使所有本地時鐘在某 一時刻都被校準,一段時間後,這些本地時鐘也會出現不一緻。為了這些本地時鐘再 次達到相同的時間值,必須進行時間同步操作。

高精度授時是實作時間同步的關鍵,世界主要發達國家都高度重視授時系統建設。 美國于 1973 年開始建設全球定位系統(GPS),後逐漸從軍用擴充至民用,目前 GPS 授時已成為目前國際上廣泛使用的時間同步技術。大陸自 20 世紀 70 年代開始先後建 立了獨立的原子時系統以及長波、短波授時系統、北鬥衛星導航系統等國家科學工程 重要基礎設施,形成了以衛星授時為主,地面授時為輔的授時體系。由于北鬥衛星授 時具有自主可控、授時精度高、覆寫地域廣、使用友善等優點,在軍民用領域得到了 廣泛應用。

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現代戰争中,各武器平台的通信、導航、雷達、電子對抗等電子裝置都需要高精 度時頻同步,保證在相同的時頻标準下工作,以滿足武器發射、彈道測控、預警探測、 載機導航、精确打擊、資料鍊、數字通信、情報偵察、防空反導、敵我識别和協同作 戰等要求。

此外,時間同步産品還在通信網絡的時間同步網和計費、監控業務系統中扮演着 極其重要的角色,對通信網絡的正常穩定營運至關重要。在軌道交通(地鐵、高鐵) 綜合監控系統中,時間同步裝置為通信、排程、交通信号、防災報警、機電裝置、電 力監控等專業系統提供統一的定時信号,為 OCC(控制中心)、車站、車場等各部門 提供統一的時間資訊,同時要求全線各站之間的時間也必須完全統一,時間同步裝置 對保證軌道交通運作計時準确、提高營運服務品質起到了重要的作用。在廣播電視行 業,各數字電視信号發射系統中的前端複用器、發射站點的調制器等裝置都需要衛星同步時鐘提供精密的時間和頻率的同步,以保障電視節目的圖像品質。在廣播電視播 出系統中,時間同步是整個播出系統協同工作的關鍵,如各頻道台标機标準中原標準時間 的顯示、各頻道電視節目的準點播出、硬碟播出系統的系統時間同步、DVB 播出系統 的系統時間同步、新聞直播時間同步乃至全台的标準時間同步都依賴于時間同步系統。

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随着北鬥授時技術在國家層面的支援和應用,大陸時間同步産品有了較快的發展, 在國防科技和國民經濟重要領域均取得了廣泛的應用。在軍用領域,天奧電子具備時 間同步闆卡、子產品、裝置、系統等全系列産品線,是大陸軍用時間同步産品的主要供 應商,産品廣泛應用于航天測控、武器裝備等領域。

公司時間同步系列産品主要分為時頻闆卡及子產品和時間同步裝置及系統兩大類。 時頻闆卡及子產品以标準時間和頻率信号為參考,産生、保持、分發系統裝置所需的各 種時間和頻率信号;時間同步裝置及系統一般通過接收北鬥/GPS/标準時間資訊,産生、 保持時間頻率信号,并通過有線或無線方式進行接收或傳遞,為系統提供多種形式的 時間和頻率信号。

天奧電子為原總裝試驗基地航天測控體系提供了大量的航天測控體系主站時頻系 統,參加并完成了“神舟”、“天宮”、“嫦娥”、“天問”等航天重大任務的時頻 同步保障,為各軍兵種使用者提供了大量時頻裝備,保障了武器系統試驗精度和性能指 标,滿足了協同作戰等軍事需求。(報告來源:未來智庫)

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(二)拓展衛星應用終端産品,充分受益北鬥産業化程序

随着北鬥産業化程序的加速推進,國内相關企業在衛星導航晶片、裝置、系統集 成、營運服務等産業鍊各個環節積極布局,應用涉及防災減災、海洋漁業等諸多領域。 天奧電子的北鬥衛星應用産品基于北鬥衛星導航系統,融合通信、網際網路等技術,用 于滿足客戶在授時、定位和應急預警通信方面的需求,主要包括北鬥衛星手表、北鬥 應用終端及系統兩大類。

北鬥衛星手表是目前大陸軍方認可的軍用标準時間表,為軍用标準時間的使用提 供了一個有效的載體,在軍用領域有着穩定的需求。北鬥衛星手表兼具高科技與時尚 特性,同時滿足消費者對品牌、審美及藝術文化内涵的訴求,在科技、運動、時尚、 商務等民用市場增長空間潛力巨大。北鬥應用終端及系統主要應用于防災減災等應急 安全領域,能夠實作資訊的及時、可靠傳輸,應用場景包括但不限于氣象預警、森林 防火、國土保持、水利監測等。

1、北鬥衛星手表

北鬥衛星手表是通過接收北鬥二代衛星導航系統信号進行授時,可顯示經緯度信 息,并附帶指南針、溫度計、氣壓計等多種戶外功能。這種手表可以直接從衛星導航 系統擷取時間,手表走時與衛星同步。在軍用領域,北鬥衛星手表是目前大陸軍方認 可的軍用标準時間表,可實作時間上的高度統一,特别是在聯合作戰、一體化作戰中 可實作更好的同步效果。同時,北鬥衛星手表還能随時随地為作戰指揮官兵提供準确 的位置資訊,提升聯合作戰模式下的綜合保障水準。在民用領域,北鬥衛星手表主要 應用于運動休閑、軍事文化、時尚等民用消費領域。

天奧電子在大陸率先推出北鬥衛星手表,2018 年獲中國鐘表協會授予“中國知名 手表品牌”稱号,在北鬥衛星手表的軍用和民用細分領域均為主要供應商。2020 年, 公司又推出了新一代支援北鬥三号衛星的多功能定位手表,可應用于跑步、登山、騎 行等多種運動休閑場景,進一步增強了産品競争力。

2、北鬥應用終端及系統

大陸北鬥導航系統具有其他衛星導航系統所不具備的短封包通信功能,有着覆寫範圍廣、全天時、全天候不間斷服務、安全可靠等優點,尤其在地面通信信号中斷的 情況下,是一種可靠的備份通信方式。北鬥應用終端及系統在氣象預警、森林防火、 國土保持、水利監測等防災減災領域有着廣闊的發展空間。

天奧電子在大陸率先推出基于北鬥的氣象應急預警通信系統,并已在山西、福建、 四川、新疆等地開展了系統建設和示範應用。2020 年,公司推出了基于北鬥+物聯網的 瓦斯運輸監控終端及系統,使公司北鬥終端拓展應用于物聯網及海洋運輸領域。

(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關資訊,請參閱報告原文。)

精選報告來源:【未來智庫】。未來智庫 - 官方網站

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