时间频率行业百科「图」

一、时间频率行业定义及作用

“时间”是表征物质运动的最基本物理量，而“频率”是单位时间内周期性运动的次数，是与“时间”密切相关的一个基本量。时间和频率的物理定义互为倒数，概念上密不可分。

现代时间由高稳频率源产生和保持，频率的精度即决定了时间的精度，时间和频率常联系在一起称为“时间频率”或“时频”。随着科学技术的进步，时间频率已经发展成为信息技术的重要支撑技术之一，在国防科技领域、国民经济建设和社会生活中具有举足轻重的作用。

1、高精度时间频率关乎国家安全

（1）武器装备

随着世界军事变革加剧，高精尖武器不断更新，作战模式、战争格局在不断发展变化，使参战武器装备、兵力人员已置于一个四维全球时空坐标系统。在信息化战争中，联合作战/协同作战已经成为了最主要的作战模式，作战单元之间能否协调一致行动是影响作战行动成败的关键。在充斥着各种信息和要素的战场中，统一时间的使用可以提高诸军兵种整体作战能力，满足信息化条件下联合作战的需要。

（2）航空航天

时间同步系统是随着航空航天的需要而发展起来的，由于航空航天试验地域辽阔，甚至涉及全球及深空，为了实现对飞行器的测量（测量其位置、速度、加速度和飞行姿态）和控制（控制其飞行状态），需要多台设备和系统，这样的工作必定需要统一的时间。目前，高精度的时间频率同步产品和技术已广泛应用于包括载人航天、探月工程、深空探测、导弹试验等重大工程项目中。

（3）军事通信

对于军用保密通信，时间同步和精密频率控制可提高通信的核心技术（扩展频谱和跳频技术）能力，能够在干扰的环境下快速捕获信号，并通过更紧密的信道间隔和更精密的时隙分配，达到更大的数据容量。精密时间同步还可用于有效测定保密通信中码序的起点、实施导航，并通过测定信号到达的时间差确定信号发射机的位置。另外，武器平台之间通过数据链路通信，也要求各数据链站点之实现跨区域的高精度时间同步。

（4）卫星导航：卫星导航系统中导航和定位都离不开高精度的时间和频率。其基本工作体制是采用多星测距和距离变化率测量体制，是在星载钟和地面钟严格时间同步的基础上实现用户导航定位。因此，精确的时间和频率是卫星导航定位系统正常运行所必需的一个基本参量，具有非常重要的地位和作用。可以说，时间测量的精度能够达到1纳秒，空间测量精度就可达到30厘米。

2、时间频率在国家经济发展和社会生活中意义重大

在物流、信息流高速运转的今天，用于通信、电力、高速交通、物联网等重要领域的时频系统的精度已经达到微秒级，个别领域的需求已经到纳秒级。

（1）通信领域：同步网是通信网必不可少的重要支撑网，是保证网络定时性能的关键。移动通信技术的发展离不开同步技术的支持，载波频率的稳定、上下行时隙的对准、高质量的可靠传送、基站之间的切换、漫游等都需要精确的同步控制。没有良好的同步，数字信息的传递就会不可避免的出现误码、滑码问题，导致语音和图像的质量很差。

（2）电力领域：我国电网已初步建成以超高压输电、大机组和自动化为主要特征的现代化大型电网系统。为保证电网安全、经济运行，各种以计算机技术和通信技术为基础的自动化装置广泛应用，如调度自动化系统、故障录波器、微机继电保护装置、事件顺序记录装置、变电站计算机监控系统、火电厂机组自动控制系统、雷电定位系统等。这些装置的正常运用同样离不开统一的全网时间基准。高速交通领域：随着高速铁路和地铁、轻轨等城市轨道建设的快速发展，列车处于高速运行和短时间内跨线跨区行驶的状态，高精度时间的准确和统一具有非常重要的作用。同样，民航业也在快速发展，飞机飞行密度加大，空管系统也对精确时间同步提出了更高的要求。高速交通时间同步系统是为运营调度指挥提供统一的标准时间信息，从而保证飞机、列车的安全高速运行。

（3）广播电视领域：我国正在建设覆盖全国的地面数字电视系统，而各数字电视信号发射系统中的前端复用器、发射站点的调制器等设备都需要精密的时间频率同步，以保障电视节目的图像质量。没有良好的时间频率同步，电视信号将会产生干扰，造成接收图像出现滚动条纹、图像内容相互叠加等现象。

（4）物联网领域：时间同步系统是无线传感器网的重要组成部分，传感器数据融合和传感器节点自身定位等都要求节点之间始终保持同步。在无线传感器网应用中，传感器节点之间通常需要协调操作来共同完成一项复杂的传感任务。为了能够正确监测事件发生的次序，传感器节点之间必须实现相对时间同步。如在一些火灾监测物联网应用中，事件自身的发生时间是相当重要的参数，这要求每个传感器节点都维持唯一的全局时间以实现整个网络的时间同步。

二、时间频率行业产业链分析

时间频率行业的上游主要为电子元器件制造业和金属制品业，下游主要是武器装备、航空航天、军事通信、卫星导航等国防科技领域和通信、电力、交通、物联网等国民经济领域。

在产业链下游，时间频率产品应用领域广泛，在国防科技领域和国民经济领域均有着广泛的客户基础和持续增长的需求。在国防科技领域，由于时间频率产品是武器装备、航空航天、军事通信、卫星导航等领域的整机系统关键基础器部件，产品的客户主要为国内的军工集团及其下属单位，不存在产品对单一军工客户有重大依赖的情形。在国民经济领域，通信、电力、高速交通、金融、物联网等行业均依赖于时间频率产品为其提供标准时间和授时，且国民经济领域近些年来的高速发展和旺盛需求快速地推动了我国时间频率行业发展，也不存在对单一民用客户有重大依赖的情形。

资料来源：华经产业研究院整理

三、时间频率行业竞争格局

独立自主的时间频率体系关乎国家安全和核心利益，因此世界各国都投入巨资研究时间频率技术和产品，以求保持领先地位。美国、俄罗斯分别建立了以GPS、GLONASS授时为基础的国家时频体系，拥有并掌控着时频核心技术，实现了时间频率产业化。我国时频行业发展时间较短，基础相对薄弱，授时应用长期依赖GPS，中高端时间频率产品大量依赖进口，存在极大的安全隐患。2000年后，我国逐步认识到独立自主的时频体系的重要性，决定建立以北斗授时为主的国家时频体系。随着我国信息化建设推进、军民融合国家时频体系建设以及国产化推进工程的实施，国家制定了大量政策专项支持时间频率行业发展，我国时间频率行业发展迈入快速发展时期。

我国时间频率行业的主要产品的竞争格局及市场化程度如下：

1、原子钟

世界上只有少数国家能批量生产原子钟。铯原子钟主要由国外的Symmetricom公司和OSA公司生产，实行出口管制；铷钟是目前批量生产最大和应用最广泛的原子钟产品，能批量生产铷钟的国家包括美国、瑞士、俄罗斯和中国，市场竞争充分。随着国内制造商对铷钟的产业化发展，国内军民用领域的铷钟产品逐步由天奥电子、航天203所等生产的产品所替代。CPT钟是未来最具批量生产和应用前景的产品，国际上目前具备批量生产能力的主要为Symmetricom公司。

2、晶体器件

目前，我国中高端晶体器件对国外的产品依赖较大。由于我国政府对国防科技领域的国产化推进工作的大力支持，天奥电子、航天203所、晨晶电子、海创电子等国内制造商的产品在军品市场已逐渐实现国产化替代；民品市场的竞争较激烈和充分，产品的供需受国际市场的影响较大。

3、频率组件及设备

目前，我国高性能的频率组件及设备与国外差距较小。以原子钟、高稳晶振等高精度频率源为核心的频率标准设备使用中需周期校准，具备原子钟、高稳晶振研制生产能力的单位可以较好的服务客户，在市场竞争中具备一定的优势。另外，高性能的频率组件及设备大多根据系统应用需要，对频率进行规划和分配，再进行定制生产，产品一旦经用户认可，供需双方将会建立起长期合作关系，产品供货相对稳定。

4、时间同步产品

随着北斗授时技术在国家层面的支持和应用，我国时间同步产品有了较快的发展，在国防科技领域和国民经济重要领域均取得了广泛的应用，拥有自主知识产权的产品将逐步替代关键领域的进口产品。在军品业务领域，天奥电子拥有时间同步设备、板卡及模块的生产和系统组网能力，是军用时间同步产品的主要供应商。在民品业务领域，中元股份、国电南瑞科技股份有限公司等的产品广泛应用于电力系统，是电力系统时间同步产品的重要供应商。

我国时间频率行业主要企业

资料来源：公开资料整理

四、时间频率行业发展前景

1、时间频率行业将随着电子信息制造业一同持续快速发展

时间频率行业是电子信息制造业的细分子行业，为计算机设备制造业、通信设备制造业、广播电视设备制造业、雷达及配套设备制造业等电子信息制造业的其他子行业提供基础的产品和技术支撑，是电子信息制造业的关键及核心领域。根据信息科技产业的2020年中长期产业规划，我国将实现初步进入信息产业科技先进国家行列，我国未来的电子信息制造业将保持持续快速发展趋势，时间频率产业的发展也会随着整个电子信息制造业的整体发展获得提升。

2、我国正在建立和完善独立完备的国家时间频率体系

独立自主的时间频率体系关乎国家安全和核心利益。世界主要发达国家都非常重视时间频率体系建设，美俄均建有独立完备的国家时间频率体系。目前，我国正在建设和完善以卫星导航系统授时为主导，以无线、网络等授时手段相辅助的国家时间频率体系，时频体系的建设包含守时、授时、用时、计量校准与监测等内容。这对时频核心器部件以及时间同步板卡、模块、设备和系统的需求巨大，将会带动整个时间频率行业的快速发展。

3、时间频率产品的下游行业保持着持续增长的需求

（1）国防科技领域

高精度时间频率关乎国家主权和安全，原子钟、中高端晶体器件以及时间同步产品已广泛应用于武器装备、航空航天、军事通信、卫星导航等国防科技领域。

①原子钟：作为一级频率标准的铯原子钟，是时间产生、保持和溯源的设备，在航空航天、武器系统等国防领域，为各类测控系统、武器平台提供了高精度的时间基准，保障了系统的精密控制和精确打击，还可为使用卫星驯服高性能铷钟的领域提供更可靠、精度更高的升级使用方式，满足我国国防建设战略需求。随着武器装备信息化的发展，作为高精度频率源的铷原子钟应用越来越广泛。如通信、导航等便携电子装备中要求使用小型化铷原子钟，车载、机载、弹载、星载等平台中要求使用高性能铷原子钟。CPT原子钟是原子钟小型化的发展方向，极大地拓展了传统原子钟的应用，可大量应用于对体积、重量、功耗和成本等有要求的军用领域。如：单兵手持设备使用低功耗的CPT钟作为高精度时间基准，可提升战场机动性和协调作战能力；军码直捕接收机采用CPT钟，可实现快速捕获和定位；卫星导航终端使用CPT钟，可提高导航定位精度；CPT钟作为时间基准部件，可满足机载、弹载等对体积性能要求高的武器系统或电子设备使用。

②晶体器件：晶体器件大量应用于通信、导航、雷达、侦察、测控等军用电子设备系统。其中，导弹导航系统需要晶体振荡器作为制导、定位、守时系统的频率源；在雷达系统中，需要具有高短稳或低相噪的晶体振荡器、频率合成器，以提高雷达的探测距离和精度；在多普勒雷达中，需要利用多普勒效应来区分目标与杂波，对晶体振荡器和频率组件提出了更高的要求；在卫星系统、深空探测、军事通信中，需要晶体器件和频率组件提高电子设备的整体性能；新一代机载电子设备中需要具有高精度、宽工作温度范围、高可靠性等特点的晶体振荡器系列产品作为频率源，解决核心频率器件国产化瓶颈问题，满足武器装备未来发展需求；载波通讯、无线电通信、遥感遥测等军用电子设备中，需要频率选择性较高的晶体滤波器，进行中频滤波，以有效地提高系统或整机的灵敏度和抗干扰能力。

不可忽视的是，目前这些军用电子设备使用的晶体器件大多数还依赖进口，无法确保军用电子设备的自主保障能力。因此，中高端晶体器件的国产化非常必要且形势紧迫。

③频率组件及设备：频率组件及设备大量应用于通信、导航、雷达、侦察、测控等军用电子设备系统。其中，以原子钟和晶振等高精度频率源为核心的频率标准设备为军用电子系统或设备提供同频同相的高稳定、低相噪标准频率信号，确保了军用电子系统或设备的正常工作。跳频滤波设备在军用通信组网中，可解决网络系统中多台设备共址工作时的电磁兼容问题，提高了系统频率资源的利用率，提高了通信设备的抗干扰能力。

④时间同步产品：随着《中国人民解放军标准时间管理规定》的正式实行，军用时频体系在武器平台、大型信息系统、信息化作战装备和航天重大工程等国防应用方面的建设推进，时间同步产品将成批量的装备于军用系统，军用时间同步产品有着广泛的市场前景。现代战争中，各武器平台的通信、导航、雷达、电子对抗等电子设备都需要高精度时频同步，保证在相同的时频标准下工作，以满足武器发射、弹道测控、预警探测、载机导航、精确打击、数据链、数字通信、情报侦察、防空反导、敌我识别和协同作战等要求。随着我军各种新型装备的不断推出和完善，高精度的时频板卡及模块、时间同步设备等时间同步产品在现代武器平台中有着广泛的应用前景。同时，随着我军信息化建设，各军用系统对精密时间同步需求迫切，基于NTP和PTP的网络时间同步产品在军用系统中有着广阔的市场前景。此外，在卫星、导弹、载人飞船等航天测控领域，其要求的时间同步精度达微秒量级，频率准确度达10-12量级。随着我国航天领域的快速发展，航天测控、靶场试验等领域对高精度时间同步设备需求量较大。

我国国防底子较薄，近些年来国防军费一直保持稳步增长，但是，我国的国防军费开支占国民生产总值的比例与发达国家尤其是美国相比，仍处于较低水平，发展空间仍然较大。预期未来十年国防投入将继续保持稳步增长的趋势，发展速度将高于国民经济的平均增长速度。为了适应新军事变革对信息化的需求，我国在国防科技领域的投入将会有较大幅度的增长，对时间频率行业的需求也会快速增长。

（2）通信行业

在民用通信领域，铯原子钟产生的标准时间频率信号为通信网络主节点机房设备提供了统一的基准。铷原子钟作为通信同步网的高精度频率源在各省局、枢纽中心广泛使用。随着通信基站间对时间同步精度要求的提高，需要采用大量铷原子钟作为频率标准来提高通信系统的性能。移动通信基站、设备也都可以大量使用CPT原子钟、高稳晶振，提高系统精度和守时能力。

时间同步产品还在通信网络的时间同步网和计费、监控业务系统中扮演着极其重要的角色，对通信网络的正常稳定运营至关重要。数字同步网一级时钟节点（全网中心及各省中心）、二级时钟节点（省内重要通信局）以及楼内通信设备比较多的通信局需要使用通信楼综合定时供给系统同步钟；移动通信基站系统的卫星接收系统需要使用卫星授时模组；移动通信基站系统基带处理单元需要使用高精度的时频模块；基站间的时间同步近些年还开始采用基于最新PTP技术的网络时间同步设备；计费、监控等业务系统需要大量的NTP网络时间同步设备和授时板卡。

中国移动、中国联通和中国电信等通信运营商近些年持续加大固定资产的投资，未来几年中国的通信网络建设将继续保持快速增长的态势，同步网以及计费、监控等业务系统将跟随着4G网络的建设保持对时间频率产品大规模的需求。伴随5G产业化提速，对时频产品的工艺和技术会有更高的要求，将带来新的行业机遇。

（3）电力行业

电力同步网中，铯原子钟和铷原子钟为各区域电网管理中心和各大型电站的电网提供高精度时间基准。电力时间同步系统从2004年开始进入我国电力系统，主要应用在电厂、变电站及电调中心，保障了电网安全稳定运行。国家电网于2008年发布了《国家电网公司输变电工程典型设计－变电站二次系统部分》标准，要求500kV、220kV变电站需配置时间同步系统。国家电网近年来还提出建设坚强智能电网的规划，至2020年全面建成统一的“智能电网”；而电网时间同步是实现智能电网信息同步的基础和不可或缺的前提。2009年9月，国家正式确立“天地互备，以北斗为主的电力授时体系”，以摆脱对GPS授时的依赖，随着北斗授时体系在我国的全面展开和建设，我国电力系统对时间频率产品的需求将持续快速增长。

（4）高速交通行业

在轨道交通（地铁、高铁）综合监控系统中，时统同步设备为通信、调度、交通信号、防灾报警、机电设备、电力监控等专业系统提供统一的定时信号，为OCC（控制中心）、车站、车场等各部门提供统一的时间信息，同时要求全线各站之间的时间也必须完全统一，时间同步设备对保证轨道交通运行计时准确、提高运营服务质量起到了重要的作用。同样，民航业也在快速发展，飞机飞行密度加大，空管系统也对精确时间同步提出了更高的要求。高速交通时间同步系统在运营调度指挥、业务系统设备提供统一的标准时间信息，从而保证飞机、列车的安全高速运行，是高速交通网络运行的关键系统。

近些年，我国继续加快铁路的固定资产投资，最近三年的固定资产投资都保持在8000亿元以上，新线投产里程也保持在3000公里以上。根据《中长期铁路网规划》和《城市轨道交通规划》，到2020年将新建铁路3万公里，城市轨道交通5000公里；根据《综合交通网中长期发展规划》，到2020年将形成以244个机场为节点的航空运输网，通航机场数较2014年底新增42个。我国未来的高速交通基础设施建设规模将保持在高位，对时间频率产品也随之保持较高的需求。

（5）广播电视行业

我国正在建设覆盖全国的地面数字电视系统，其不同地点的多部发射机都同步地发射同样内容的数字电视信号、并且工作在同一频率，构成单频网。其中各数字电视信号发射系统中的前端复用器、发射站点的调制器等设备都需要卫星同步时钟提供精密的时间和频率的同步，以保障电视节目的图像质量。在广播电视播出系统中，时间同步是整个播出系统协同工作的关键，如各频道台标机标准北京时间的显示，各频道电视节目的准点播出，硬盘播出系统的系统时间同步，DVB播出系统的系统时间同步，新闻直播时间同步，乃至全台的标准时间同步都依赖于时间同步系统。2014年10月，广电总局发布《有线广播电视网实施细则》规定了“播出系统应统一时钟，时钟系统应符合相关规定”。随着三网融合及广播电视数字化及新业务的不断发展，时间同步产品在广电领域将得到更多的应用。

六、进入时间频率行业的主要障碍

1、军品市场壁垒

国防科技领域是时间频率行业的重要下游行业，由于涉及国防安全和军事秘密，国家对相关产品的生产实行严格的强制性资格许可管理制度，申请相关的许可资质对技术要求很高，且耗时很长，这对新进单位形成一定的准入限制。并且，军品生产有特殊的标准和规范，更与生产时间的经验积累和工艺的成熟密切相关。此外，军工客户对技术的安全性、可靠性提出了较高的要求，通常会与具有丰富经验和资质齐全的单位建立长期的合作关系。

2、技术壁垒

时间频率技术专业性比较突出，技术攻关难度较大且耗时较长，新进单位很难在短时间内掌握这些技术。

3、人才壁垒

时间频率技术专业性强，对技术人才提出了较高的要求。国内的大学和研究所开设时间频率相关专业的较少，时间频率相关专业方面的人才紧缺。新进单位在招揽和培养人才方面存在一定的困难。

4、合作关系壁垒

时间频率产品通常是客户整机系统的核心器部件，客户出于安全、保密及成本的考虑，一般不会轻易更换供应商，从而对新进单位构成进入壁垒。

七、时间频率行业发展的有利因素和不利因素分析

1、有利因素

（1）国家产业政策的扶持

时间频率技术作为信息技术的重要支撑技术之一，在国防科技、国民经济建设和社会生活中具有举足轻重的作用，国务院和中央军委对时间频率行业大力支持，从政策、投资和技术创新等多方面为时间频率产业的快速发展创造了良好的环境，必将有利地推动时间频率产业的规模化发展。

（2）下游行业保持着快速稳定增长的需求

随着我国经济持续、稳定、快速发展，经济实力和综合国力显著提升，我国的国防科技领域和国民经济领域均取得了长足的进步，尤其是时间频率产品应用较为集中的武器装备、航空航天、军事通信、卫星导航、通信、电力、高速交通、广播电视、物联网等行业均是近年来国家发展迅速且继续加强发展和扶持力度的重点行业，这些关键领域的迅猛发展和更新换代，必将拉动时间频率产业的需求总量，使时间频率产业获得一个较长的发展时期。

2、不利因素

（1）国产核心部件产品成熟度仍有待提升

目前，中国是全球少数几个建设自主时间频率产品的国家之一，并在时间频率产品研制方面具有较高水平。但在核心器件研发等方面仍处于一定的劣势。虽然近年来国内厂家在核心器件和部件的研制方面取得了较大的突破，但中高端晶体器件对国外的产品依赖较大，国产核心部件产品的成熟度仍有待提升。

（2）国内用户对于高精度时间频率应用产品认知度低

高精度时间频率产业是近十几年才发快速发展起来的高新技术产业，高精度时间频率产品已在宇航、国防等领域得到较为广泛的认可和应用，在金融、电力、高速交通、广电等领域的应用正逐渐兴起，但上述领域的企业对高精度时间频率的应用重视程度相对不高，制造商对产品应用的拓展力度也尚显不足，导致上述领域的市场规模难以在短期内快速增长。