低轨通信卫星行业产业链分析：相控阵T/R组件价值量占比高

01

产业链“三段式”格局明确

卫星通信产业链可以分为空间段、地面段以及服务段。

空间段包括：卫星平台和卫星载荷； 地面段包括：地面接收天线、用户终端、信关站以及核心网； 服务段包括：运营商、数据提供商以及服务提供商（定位、导航、遥感测绘、其他服务）

空间段中的主要硬件载体——卫星通常由有效载荷和卫星平台两部分组成。有效载荷是指卫星上直接完成特定任务的仪器、设备和系统又称专用系统。卫星平台是由卫星结构平台配备上必要的服务和支持系统构成的。服务和支持系统是指用于保证和支持有效载荷工作的仪器、设备和系统卫星结构平台是指为了便于安装布置和满足不同要求的整个卫星结构体。卫星结构体一般分成几部分这些分成的部分称为卫星的结构舱简称为卫星舱。因此卫星平台也指由星载服务系统组合而成的一个舱段或几个舱段例如服务舱、推进舱等。卫星平台为有效载荷提供其所需的安装地位和足够的支撑并提供它们所需的环境和条件。卫星平台装载了卫星有效载荷之后就构成一颗卫星。

卫星平台通常采用通用化的设计，仅根据实际需求进行有效载荷的调整。当前阶段对于低轨通信卫星关键有效载荷主要包括：相控阵雷达、激光链路等。同时由于低轨卫星在运行过程中会面临更大的空气阻力以及地球引力，对于卫星平台的姿轨控制系统和推进系统以及轻量化的结构设计也有更高的要求。同时由于设计使用寿命为5年左右，存在定期替换需求。

地面段设施可以分为用户端和基建端。用户端主要包括接收天线（静中通、动中通）以及可直连卫星的用户终端。基建端主要包括信关站、核心网。其信关站、接收天线采用和空间段配套的相控阵/激光通信技术。

服务段主要包括运营商及部分特殊服务的提供商。

02

相控阵T/R组件价值量占比高

相控阵雷达是由大量相同的辐射单元组成的雷达面阵，具有波束切换快、抗干扰能力强等特点，可同时跟踪多个目标，具备多功能、强机动性、高可靠性能力，其逐渐取代传统的机械扫描雷达，成为当今雷达发展的主流。针对于卫星通信领域，有源相控阵的高性能以及高可靠性将使其成为通信卫星和地面终端上下行传输的主流选择。“Starlink-星链”计划的第二代迷你卫星均搭载4个相控阵天线和2个抛物面天线，以提供更大的容量。

相控阵雷达的无线收发系统主要分为四个功能模块：数字信号处理模块、数据转换模块、发射/接收（T/R）组件和天线单元。相控阵雷达根据天线的不同分为无源相控阵雷达（PESA）和有源相控阵雷达（AESA）。PESA所有天线单元共用一套中央发射机和接收机。AESA的每个天线单元都配装有一个T/R组件，每一个T/R组件都能自己发射和接收电磁波，因此在频宽、功率、效率、冗余备份、负荷分担方面均比无源相控阵有巨大优势。但由于单个雷达会集成大量T/R组件，生产成本相对高昂。

由于相控阵信号强度很大程度上取决于单位面积集成的天线数量。为了在有限面积内集成更多的T/R组件，小型化、高度集成化是T/R组件的必然发展方向。

目前T/R组件小型化方式主要为：一是通过T/R组件小型化技术，即多芯片组件加工技术、微组装加工工艺技术以及SIP封装技术等加工工艺技术；二是多通道T/R组件设计，通过在T/R模块上集成设计多个通道，来减少整个有源相控阵天线系统的T/R模块数量。一般主要通过两种方法降低T/R组件的成本：一是芯片的高度集成，通过MMIC技术使一块芯片能够集成多种器件的功能，并且在组件设计中，集成化设计减小MMIC芯片的体积和数量；二是可以直接使用裸芯片来降低组件的体积，尽可能减少T/R组件的层数，提高T/R组件中每个模块的集成度。

其中T/R组件中的关键核心功能全部采用芯片实现，T/R芯片指的是内嵌于T/R组件内的核心功能芯片，其直接决定了T/R组件的各项性能。T/R芯片通常以套件形式打包出售，客户可以根据需求对套片内的元器件进行定制。

有源相控阵领域，主要提供商为中国电科旗下院所，包括中电科五十五所、十三所（国基北方）以及部分民营企业：铖昌科技、国博电子（五十五所控股）、雷电威力、天箭科技等。其中，铖昌科技主要生产T/R芯片；国博电子、盛路通信主要生产T/R组件；雷电微力主要产品为毫米波有源相控阵微系统，产品构成中除T/R组件外，还包括天线阵列、射频网络、电源及散热等部分；天箭科技主要产品为固态发射机，主要由固态微波功率放大器、电源、控制电路等组成。雷电微力、天箭科技的最终产品系在T/R组件或T/R组件核心器件的基础上进一步组装、加工。

根据国博电子招股说明书，T/R组件成本约占有源相控阵系统总成本的70-80%。截至2030年，预计将产生1418亿人民币的市场空间。

03

激光通信

微波-激光复合数传新时代

卫星通讯链路按介质频率可以分为微波、毫米波、太赫兹以及激光四种类型。

微波以及毫米波频段技术相对成熟，可靠性高，但是带宽相对较低。激光通信技术带宽大、功耗低设备体积小，但是易受大气层影响。太赫兹技术兼具双方优势，信号稳定，不易受大气环境影响，同时带宽充足。但是相关技术仍不完善，有待进一步研究发展。以星链计划为例，当前低轨通信卫星单颗载荷约为20Gbps，星链计划当前总带宽约为7.85万Gbps，未来仍有约112万Gbps带宽待建。微波毫米波卫星通信链路难以满足后续的星座计划需求，星间激光链路已成必然选择。

卫星激光通信按链路分布可以分为星间激光通信以及星地激光通信。两者结构类似，均可分为：光学系统、跟瞄（PAT）系统、通信系统三个主系统以及热控、供电等配套系统。

光学分系统由光学天线、中继光路及各收发光学支路构成，共同实现激光信号的高质量收发。PAT分系统由粗跟踪单元、精跟踪单元、提前量单元等构成，主要完成空间光信号的瞄准、捕获、跟踪。基于光路信号的计算，利用跟瞄转台，实现卫星间光学天线的精确对准。通信分系统由激光载波单元、电光调制单元、光放大单元、光解调单元等构成，主要完成卫星激光通信系统光信号的调制/解调、光放大及信号处理等功能。根据调制方式的不同，卫星激光通信较为成熟的技术体制分为非相干通信体制和相干通信体制两大类。非相干通信体制采用强度调制/直接探测（IM/DD）方式，分为开关键控（OOK）和脉冲位置调制（PPM）。相干通信体制采用相位调制/相干探测方式，分为二进制相移键控（BPSK）/零差（外差）相干探测、差分相移键控（DPSK）/自差相干探测、正交相移键控（QPSK）/零差（外差）相干探测等。

传统微波通信是卫星通信的主要手段，卫星激光通信采用高频率激光作为载体，与微波通信相比，具有以下特点：

通过激光通信建立星间激光链路可以有效减少地面信关站的需求节省地面设施的建设成本。同时有助于数据流汇聚，进而简化卫星网络结构。SpaceX公司的“Starlink-星链”计划已于2021年测试通过全功能的光学空间激光器（ISL）。并在2022年更新的v1.5版本卫星上全线搭载激光通信模块。可以保证卫星在无法直连地面信关站的情况下传输数据。通过星间激光链路将数据最终传输至地面站，提供真正的全球覆盖。

2020年，中国航天三江集团有限公司研制的行云二号卫星搭载Laser Fleett 5激光通信终端完成了星间激光链路技术测试。2023年6月长光卫星自研卫星“吉林一号”完成了星地激光通信实验。实验单次通信时长超过100s，带宽为10Gbps，后续将开始40Gbps的技术研发。标志着我国星地数传技术开始由微波时代转向微波-激光时代。

国际上知名的星载激光通信终端提供商包括 Mynaric、TESAT、Hyperion Tech、Thales Alenia Space、NICT。

Mynaric公司的旗舰产品mk3支持软件定义0.313-2.5Gbps数据速率。链接范围可达6500公里。市场单价10万美金。

TESAT公司产品线更加全面，覆盖了从100Mbps到10Gbps的不同数据速率需求。

国内主要为科研院所以及初创型公司，如航行光网、氦星光联等，终端价格在100-200万人民币之间。预计单台卫星装备4个激光通信终端。

按照激光通信终端占卫星总成本的12%v核算，截至2027年会产生936.68亿元的市场空间。

内容摘录自太平洋证券发布的《通信行业研究报告：通信网络天地一体化，未来并不远》报告

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本文转载自“高速射频百花潭”，原标题《低轨通信卫星行业产业链分析：相控阵T/R组件价值量占比高》。

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