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利益相关：中国卫通在2023/1/12和2023/3/3买入两笔，2023/3/7全部清仓
前文链接：卫星互联网研究（一）：行业分析（上）
卫星互联网研究（二）：行业分析（下）卫星互联网成本
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2.1 卫星互联网产业链梳理
卫星通信产业链上游主要为卫星制造、运载及管控，中游产业链为卫星运营及地面设备制造，下游为卫星应用
卫星互联网产业发展：从建设到运营、从硬件到软件
• 上游或案件和卫星设计制造率先受益，随后终端和运营服务收益：类似5G产业链的发展顺序，卫星互联网产业受益性从将从制造端逐步发展到运营端。因此，随着“星网”等国内低轨卫星星座逐渐拉开建设帷幕，卫星制造将率先受益。远期来看，随着后续星座建设逐步完善，产业链价值重心将逐渐向终端及运营服务转移
• 卫星网络从建设过渡到维护：一方面LEO卫星星座规模庞大，建设期卫星制造和火箭发射总市场规模较大；另一方面，低轨卫星寿命周期相对较短，组网完成后，仍存在较为稳定的折旧替换需求
2.2 卫星互联网产业链各环节分析
2.2.1 卫星平台
卫星平台：姿轨控制与电源为核心
• 卫星平台的核心作用是为卫星提供机动能力和电力，相关分系统的成本占比也最大
• 预计到2030年低轨卫星互联网对应卫星平台市场规模为50亿元左右：目前星网和其他计划共计需要1.3-1.5万个卫星，按照单个卫星500kg，研制成本参照参考Starlink 2.0卫星0.2万美元/kg计算，平台占据成本从定制卫星的1/2下降至批量卫星1/3，预计2030年我国低轨卫星对应卫星平台市场规模可接近50亿元，其中姿控系统市场规模达20亿元、电源系统市场规模达11亿元
2.2.2 通信载荷
通信载荷：通信卫星的核心组件，主要包括天线、转发器、星间链路
• 星载天线是卫星系统的“眼睛”和“耳朵”，负责实现空间电磁波信号与卫星输出/接收信号的转换：星载天线分系统负责信号和空间电磁波的转换。
• 星载转发器负责完成信号的中继转发：星载转发器将地面站发送的上行信号经输入滤波，经过接收机中的低噪声放大器进行宽带放大，利用接收机中的变频器将信号频率转变为下行信号，完成信号的中继转发任务。转发器包括模拟电路和数字处理芯片。
• 星间激光通信是搭建星间链路的核心：星间激光通信终端是一种光机电综合系统，星间激光建链主要依赖捕获、跟踪和瞄准三个步骤。
通信卫星的通信载荷中成本占比由大到小依次为相控阵天线、转发器、星间激光通信等
通信载荷之天线：相控阵天线有望成为低轨通信卫星标配
• 随着卫星通信容量快速增长及多目标区通信的发展需求，多波束天线开始应用，主要可分为反射面多波束天线、透镜式多波束天线及相控阵多波束天线。
• 相控阵天线低轨应用优势显著，有望成为低轨通信卫星标配：低轨卫星所处轨道低，星地传输距离短，自由空间损耗小，要求天线具备较大扫描角；且大规模星座建设对发射亦有较高功率要求。而相控阵天线通过计算机控制各辐射单元的相位，实现电磁波定向通讯，具有宽扫描角、低功耗、重量轻等特点，可实现灵活的多波束、波束调整重构以及波束凝视等
• 铱星二代、全球星、星链、虹云计划、银河Galaxy等项目低轨卫星均规划使用相控阵天线
通信载荷之天线：相控阵天线有望成为低轨通信卫星标配
• 相控阵即相位补偿（或延时补偿）基阵，其特点是可通过计算机控制各辐射单元的相位
• 相控阵可分为有源相控阵（AESA）和无源相控阵（PESA）：PESA仅有一个中央发射机和一个接收机，发射机产生的高频能量，经计算机主动分配给天线阵的各个单元，目标反射信号也是经各个天线单元送达接收机统一放大；AESA的每个天线单元都配装有一个发射/接收组件（T/R组件），每一个T/R组件都能自己发射和接收电磁波。无源相控阵AESA在频宽、功率、效率以及冗度设计方面均比PESA有巨大优势，由于具有故障弱化的特点，可靠性大大提高，非常适合星载应用。
• T/R组件是有源相控阵天线的核心：T/R组件负责信号的发射和接收并控制信号的幅度和相位，从而完成波束赋形和波束扫描，其指标直接影响天线的指标，对性能其至关重要的作用；此外，相控阵雷达的探测能力与T/R组件数量也密切相关。根据相关论文文献数据，T/R组件成本可以占据有源相控阵天线模块成本的50-60%
• 有源相控阵天线成本中T/R组件占比最高：根据《卫星互联网产业发展白皮书》《低成本有源相控阵天线研究》等材料，有源相控阵天线的成本构成为T/R组件53%、电源调制器18%、波控器7%、馈电网络6%、天线阵面5%、其他11%
• 低轨卫星T/R组件市场规模将超40亿元：卫星发射数量、卫星重量、单价假设及卫星载荷成本占比参考前文卫星平台市场规模测算；其中，T/R组件占天线系统成本的50-60%，另据国博电子招股说明书，有源相控阵天线系统约占相控阵雷达成本的70-80%。基于此，假设T/R组件占通信载荷成本的45%，对应2030年国内低轨卫星T/R组件市场规模超40亿元
• 在用户侧卫星终端中相控阵天线也有应用：据根据对星链Starlink dish拆机视频的分析，其相控阵天线单元阵元数量为1264，射频电路包括79颗多通道beamformer芯片和632颗射频前端芯片，即1个射频通道对应2个天线辐射单元。
通信载荷之转发器：相控阵天线有望成为低轨通信卫星标配
• 依据是否对信号进行处理，转发器分为透明转发器和处理转发器：转发器系统分为接收端、发射端及信号处理装置（处理转发器）。系统关键部件包括低噪音接收机、PA、输入多工器、输出多工器等。低噪音接收机由LNA、变频器（混频器和本振）、驱动放大器组成
• 功率放大器是星载转发器的关键部件之一：功率放大器是星载转发器的必备器件，其能量转化效率影响星上热处理和有效载荷容量，最终影响飞行器的重量和体积。目前放大器主要使用行波管，依靠调制电子注的速度来实现放大功能的微波电子管，作用为将微波信号放大
• 卫星通信主要运行在Ku、Ka及Q/V等高频领域，行波管放大器具有应用优势：行波管放大器（TWTA）和固体功率放大器（SSPA）是星上主要使用的两种放大器。过去星上微波功率发射器多用TWTA，从80年代开始，SSPA开始在低频低功率的应用中取代TWTA。发展至今，在低频率、低功率领域，SSPA已占据优势；在低频率、中等功率（几十瓦）领域内，TWTA和SSPA均为可选技术；而在高频率（Ku、Ka、Q/V）和大功率等领域，TWTA使用仍具有优势。
• 未来2030年预计我国低轨卫星行波管市场规模有望达到25亿元。我国具备行波管等微波电真空器件生产、科研能力的主要是国家重点研究院所，上市公司中为国光电气。
通信载荷之星间链路：激光技术可用于卫星间通信，中国目前进展较慢
• 星间链路可通过激光实现：激光通信优点主要包括频率高且方向性强，可以实现快速和高体量的数据传输；星间激光通信不需要向国际电联申请特定频段，频道使用更加便捷；终端体积、重量和功耗上有优势
• 美国、欧洲和日本等国家对卫星激光通信的研究起步较早，技术发展较为全面及成熟
• 我国卫星激光通信研究起步较晚：2020年，“行云”系列卫星搭载了由LaserFleet公司开发的激光通信载荷，并于2020年发射成功，是我国第一次进行低轨卫星星间激光链路技术试验，该激光通信载荷的通信距离大于3000km，通信速率可以达到100Mbps。目前我国星间激光通讯企业共有十几家，均为近两年的初创企业，如氦星光联等，处于合作或早期共同研发阶段，产品处于从实验室走向工程化阶段
2.2.3 卫星总装
卫星总装:国企为主，民营快速发展
2.2.4 火箭发射
卫星发射：国企为主，民企仍在探索、偶有成功但失败居多，可回收火箭仍在研发
• 截至今年长征全系列已经发射约430次、成功率达到96%，民企发射10次、成功率仅50%
2.2.5 配套设施
其他环节：地面站
• 地面站作为卫星通信星地系统的数据中心节点，负责卫星通信业务数据的分发与收集：也称为信关站，用户在使用卫星终端连上卫星后，需要地面信关站中转这颗卫星的数据到地面公共网络。同时地面站也具备网络管理功能，负责完成资源调度、系统设备和用户管理。
• 中国仅需三个地面站即可完成覆盖：目前中国遥感卫星地面站具有完整的卫星数据接收、传输、存档、处理、分发服务体系，以北京总部的运行管理与数据处理为中心，密云、喀什、三亚接收站为数据接收点组成的运行格局，覆盖中国和亚洲70%疆土
• 移动补充地面站：可应用于星载、机载、舰载、车载等载荷系统中，可应对紧急情况
其他环节：测控站
• 测控是保障卫星在轨正常运行的关键因素：测控是监测卫星运行情况的重要保障，尤其是寿命相对更有限的低轨卫星，需要通过高可靠的测控管理实现卫星在轨安全运行并稳定开展业务，最大限度延长卫星使用时间，实现卫星价值的高效利用。
• 第三方商业测控公司有望受益低轨卫星星座建设：一方面，随着低轨卫星建设启动，迅速增加的在轨卫星数量将带来更多的测控需求。另一方面，自建测控站的初期投入、运营费用等是较大的成本压力，特别是民营商业卫星公司。因此第三方测控服务提供公司将从中获益，包括括中科星图（688568）、航天驭星、天链测控、寰宇卫星、中科天塔等
其他环节：卫星终端
• 根据不同通讯需求，终端差异较大：从形态来看，卫星互联网宽带通信速率较高、功率较大、以固定业务为主，窄带/移动终端功率和通信速率较小、终端可以便携。由于功率要求，在目前低轨宽带通信中，用户需要使用接收天线连上卫星，通过路由器构建家庭局域网络。
• 目前我国SatZone终端价格为25-55万元/个，星链终端成本在1000美元以上，远期有望下降至250-300美元。按照未来我国2000元/个、500万用户计算，市场总规模100亿元左右。
• 在用户侧卫星终端中，相控阵天线亦有应用：星链终端中相控阵天线单元阵元数量为1264个
2.2.6 运营服务
卫星互联网运营服务：建设完成后前景广阔
• 卫星产业成熟的情况下，运营服务将是产业价值链的另一大重心：根据SIA数据，与用户侧相关的地面制造（终端）、卫星服务等为卫星产业的重心所在，2021年卫星服务实现收入1180亿美元，占卫星产业的比重达到42.3%。因此，随着星座建设逐步完成，产业链重心将逐渐由上游的卫星制造、卫星发射环节向中下游的地面设备及运营服务转移。
• 我国卫星通信运营商包括中国星网、中国卫通（两者未来有合并重组的可能），以及中国电信、中国联通、亚太星通（中国卫通下属）等
2.3 总结
卫星互联网产业链梳理总结
• 卫星通信产业链上游主要为卫星制造、运载及管控，中游产业链为卫星运营及地面设备制造，下游为卫星应用
• 卫星互联网产业发展重点将从建设到运营、从硬件到软件，关键期2025-2035年
• 产业链中价值量比较大的环节
• 1）卫星设计：国企航天科技（中国卫星）、航天科工，民企银河航天（未上市）
• 2）火箭发射（占卫星研制和发生总成本50%）：可回收和重载火箭为降本核心，国企中国长征火箭430次成功率超过96%、民企中星河动力4次成功率100%、九州云箭可重复点液氧煤油发动机（均未上市）
• 3）卫星平台（占卫星研制成本30-40%）：姿轨控制与电源为核心，2030年规模分别为20亿元、11亿元，相关公司包括天银机电、康拓红外、欧比特等
• 4）卫星载荷（占卫星研制成本30-50%）：
• 天线中相控阵雷达和T/R组件为核心，2030年规模为40亿元，相关公司包括国博电子、铖昌科技、天箭科技、臻镭科技等；
• 转发器中行波管为核心，2030年市场规模4亿元，相关公司包括国光电气；
• 星间链路中激光通信为关键，目前我国没有相关公司
• 5）卫星网络运营（2021年占全球卫星产业价值超过50%）：中国星网（星网计划牵头新设国企）、中国卫通（现有高轨卫星互联网运营商）
• 6）其他：卫星终端需求可能超过100亿元，地面站和测控站以及相关服务
未完待续……….
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参考资料
2.1节：工信部赛迪研究院
2.2节：中国卫通，艾瑞咨询，创智联衡，《Ka以上频段星间链路的频率使用现状及展望》，《通信卫星多波束天线的发展现状及建议》，《低成本有源相控阵天线研究》，上海墨石，天锐星通，《卫星交换与组网关键技术研究》，国光电气招股说明书，LaserFleet、《卫星激光网络应用技术研究》，中国科学院院刊，国信证券，美国联邦通信委员会FCC、世界移动通信大会MWC，美国卫星工业协会SIA，各公司官网
