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来源：申万宏源

1. 卫星互联网：打开天地融合通信新时代

卫星通信覆盖广、容量大、不受地域限制，是地面通信的有效补充。卫星互联网是指 针对地面网络的不足（如覆盖受限、难以支持高速移动用户应用、广播类业务占用网络资 源较多、易受自然灾害影响等），利用卫星通信技术建成的互联网形式。卫星通信具有抗 毁性强、覆盖面积广、布署迅速灵便、传送容积大、传送平稳可靠、不会受到地貌和地区 限定等特点，卫星通信作为地面通信的补充手段，能够有效弥补地面通信缝隙，实现全球 覆盖。

1.1 卫星通信系统将承载丰富任务场景

卫星通信系统是以通信卫星转发器作为中继站，通过发射及转发无线信号从而实现多 个地球站间通信的通信系统。地面站对用户发出的基带信号通过信道及信源编码、调制、 变频后转换为射频信号（上行频率），并对其进行功率放大后通过卫星天线发送到卫星；并对卫星发射的射频信号（下行频率）进行低噪声放大、变频、解调、处理后形成基带信 号，从而实现多个地球站之间的通信。

卫星通信系统属于空间基础设施，由空间段、地面段、用户段三部分组成。空间段以 在轨通信卫星或星座为主体，作为通信中继站提供用户与关口站的连接。地面段通常包括 关口站、网络控制中心和卫星控制中心，可对卫星进行跟踪、监测，控制通信系统的正常 营运。用户段由各类用户终端、与用户主站连接的“陆地链路”及其相匹配的接口组成， 用户终端分移动终端及手持终端两类。

卫星通信系统中，卫星作为天地融合技术的重要主体承担了关键通信任务。卫星通信 系统的不同场景和组网方式与卫星的类型紧密相关。根据卫星的多种特征及业务场景不同， 卫星具有多种类型分类标准。

1）根据用途及使用场景的差异，可分为科学卫星、技术试验卫星和应用卫星三大类， 其中应用卫星包括通信、气象、导航、侦查等种类；根据美国卫星产业协会（SIA）2019 数据，2018 年全球发射卫星总量达到 314 颗，其中遥感卫星数量最多，占总数的 39%；商业通信卫星占比为22%；研究与开发卫星占比18%。

2）按照卫星轨道高度的不同，卫星可以分为近地低轨通信卫星(LEO)、中轨通信卫星 (MEO)、高轨地球同步通信卫星(GEO)、太阳同步轨道卫星(S)和倾斜地球轨道卫星(IGSO)。

3）按照卫星重量，可分为大型卫星(>3000kg)、中型卫星(<3000kg)、小型卫星 (<1000kg)、迷你型卫星(<150kg)和微卫星。

1.2 低轨卫星星座可实现全球无缝通信

低轨卫星系统是指由多个卫星构成的实时信息处理的大卫星系统，低轨卫星星座可实 现全球互联网无缝链接服务。低轨卫星一般距离地球表面 300-2000 公里，相较于传统地 球同步轨道的高轨卫星，低轨卫星传输延时短且路径损耗小。低轨卫星选用 Ka

低轨卫星可有效解决高轨卫星不能实现全球海量互联需求的痛点。传统高轨同步轨道 卫星信号覆盖面积广，传输距离远，理论上三颗卫星即可覆盖全球。但高轨道卫星系统建 设成本高昂，存在通信盲区，时延长约为 270ms，带宽有限，不能满足全球海量互联的容 量需求。小卫星时延在 50ms 以内，多颗组网便可以实现全球覆盖，目前全球卫星通信互 联网正形成高轨与低轨、单星与星座互补融合的主要发展方向。

根据应用场景及业务领域的差异，低轨通信卫星又可分为窄带移动通信及宽带互联网 通信（又称高通量卫星通信系统）两类。高通量卫星通信有效弥补了低频段移动通信星座 宽带支持能力的不足，全球低轨卫星经历了由窄带移动通信向宽带互联网的迭代发展历程。

窄带移动通信工作频段集中在 L（1-2GHz）、S（2-4GHz）频段，以中低速率的传 统手持移动通信及部分物联网服务为主。低轨移动通信星座发展较早，20 世纪 90 年代就 提出了“轨道通信”计划，后以“铱星”“全球星”为主要代表提供传统低速话音服务及 物联网服务。

宽带互联网通信（高通量卫星通信系统）工作频段集中在 Ku（12-18GHz）、Ka （26.5-40GHz）频段，可支持高速率的互联网数据传输。2014年后，在宽带需求及卫星 技术发展推动下，以Ku、Ka 频段等高频段的互联网星座计划相继面世，OneWeb、SpaceX、 LEOSat 等公司纷纷推出以互联网业务为主的宽带通信星座，其目的为实现构建一个高速低 延时的全球覆盖网络。

高通量卫星大幅提升了容量并降低了单位带宽成本，是未来低轨卫星通信发展的主要 趋势。高通量卫星最基本的特征是多点波束和频率复用。点波束和频率复用技术相结合， 可提升天线增益、频谱利用效率、数据传输速率及系统容量。高通量卫星系统容量从第一 代的 10Gbit/s 左右发展到 100Gbit/s 左右，未来系统容量将达到 Tbit/s 量级，并有效降 低带宽成本，使能新增业务场景，开启卫星通信新纪元。

目前主流的低轨卫星的组网形式有星型组网（以 OneWeb 星座为代表）及网状组网 （以Starlink星座为代表）两种代表模式。

星型组网方式又被称为“天星地网”。在此种架构下，卫星将作为连通用户终端与网 关总站的通道，卫星间不设星间链路，通过网关总站接入地面通信网络，借助分布全球的 地面站实现全球网络服务。用户终端之间的通信方式可以表述为：用户——卫星——总站 ——卫星——用户。

网状组网方式又被称为“天星天网”。在此种架构下卫星将作为网络传输节点，卫星 间架设星间链路，用户可以直接接入卫星互联网络而无需经过地面网络系统。其优势在于 通信系统可降低对地面网络的依赖度，可灵活进行路由选择及网络管理，地面站数目更少 且无需在他国部署地面站，因此地面段的复杂度及投资成本明显较低。但是设置星间链路 的设计难度较大，星间链路天线指向控制技术及子网络的路由选择为主要技术难题。相比 星型组网，网状组网缩短了传输延时，但同时提高了对用户终端的设备要求。用户终端之 间的通信方式可以表述为：用户——卫星——用户。

1.3 “先登先占”,各国积极投入卫星互联网建设

卫星互联网方兴未艾，互联网公司纷纷推出计划抢占“新大陆”。2015 年，Google 投资 SpaceX 公司布局卫星互联网；2019 年，Amazon 推出“Kuiper”全球卫星宽带服 务，计划投入数十亿美元发射3236颗卫星。除此之外，波音、空客、三星等公司都在积极 地开展低轨通信卫星系统的研发工作。

空间轨道资源和频谱资源具有稀缺性，已成为一种重要战略资源。低轨卫星频率集中 于 C 频段（4-8GHz）、Ku 频段（12-18GHz）和 Ka 频段（26.5-40GHz），其中 Ka 频段 速率更高，主要用于高通量卫星。但 Ka 频段雨衰现象较为严重，各国开始向更高频段的 Q、 V 进行开发，卫星通信从低频段向高频段发展已成为大趋势。目前 ITU 对于卫星频段/轨道 规划遵循“先登先占”原则，在频段/轨道有限但组网卫星数量庞大的情形下，频率与轨道 成为稀缺战略资源。

各国将卫星互联网建设上升为国家战略，推动卫星互联网组网计划。美国政府于2016 年提出了宣布投资5000万美元的创新基金用于推动小卫星发展；俄罗斯发布向国内偏远地 区、远离陆地的岛屿提供卫星互联网覆盖的计划。1997-2019年间，全球共发射低轨通信 卫星 343 颗，其中美国发射数量遥遥领先共计 230 颗，占全球数量的 67.05%，俄罗斯、 中国、阿根廷、加拿大、英国紧随其后。

在高通量卫星带宽巨大需求的刺激下，低轨卫星通信星座蓬勃发展。根据 UCS Satellite Database 的统计，在 2010-2019 年间，从用途分类看，通信卫星数量增长趋势明确；从 轨道类型来看，以低轨道作为目标轨道的通信卫星（LEO）数量在2016年后出现大幅提升。

在各国的组网计划中，OneWeb、O3b、Starlink、Telesat 卫星系统为典型代表：

OneWeb 星座计划是美国首个获批的新一代非地球同步轨卫星星座。计划卫星数量为 720 颗，轨道高度为 1200km，工作在 Ku/Ka 频段，单星容量 7.5Gbps，有16 个用户波 束（Ku频段）和2个网关波束（Ka频段）。OneWeb计划在全球部署55~75个网关站， 网络将在 2023 年 6 月之前全面运营，向全球提供宽带互联网接入服务，星座的总容量高 达5.4Tb/s。

O3b星座系统是目前全球成功投入商业运营的卫星互联网系统。O3b星座于2014年 开始运营，卫星计划总数 42 颗，主要提供宽带互联网接入服务。O3b 卫星星座高度为 8062km，工作于Ka频段。目前O3b 星座包括16颗在轨卫星，可覆盖全球南北纬45°间 所有地区，用户可以通过O3b卫星接入地面卫星网关站，进而连接互联网。

Starlink 卫星系统是是有史以来卫星数量最多的星座系统。Starlink 部署分为三个阶 段，计划发射约 1.2 万颗低轨卫星组建互联网络，星座总容量将达到 8～10Tb/s：第一阶 段在550km高度部署1584颗Ku/Ka频段卫星；第二阶段在1110km~1325km低轨部署 2825颗Ku/Ka频；第三阶段将在335~345km低轨上部署7518颗V频段卫星。

Starlink 近 1.2 万颗卫星的项目全部获批，预计 8 年内实现组网。SpaceX 曾表示， 今年年内将进行 24 次发射，我们以猎鹰 9 一箭 60 星的规模计算，预计今年发射 1440 颗 卫星。FCC 要求 SpaceX 在未来 6 年内部署半数卫星，即截止 2024 年需在轨道上部署至 少6000颗卫星，在2027年全面实施1.2万颗的组网计划。

2. 卫星互联网产业链与投资节奏解构

我国积极实施低轨卫星互联网星座计划。我国的卫星星座公司有央企和民营两类，均 有相关计划在布局和实施中。其中央企计划包括航天科技集团的“鸿雁”星座和航天科工 集团的“虹云”工程和“行云”工程；民营商业航天公司具有代表性的包括银河航天的“银 河系”AI 星座计划等等。我国积极推行政策促进国内商业航天发展，且卫星制造、地面站、 地面终端环节均涌现出大量民营企业，低轨卫星行业将迎来空前的繁荣。

根据我国现有低轨卫星星座计划与美国 StarLink 计划的对标情况，我们认为在 2020-2022年间，以国营企业为主导建设力量的低轨卫星星座将陆续面世，我们估计我国 2022 年共计在轨低轨卫星规模800余颗。长期考虑，随着产业链各环节技术的成熟及制 造成本的下降，民营企业主导的低轨星座规模也将陆续上量，2027年我国低轨卫星总规模 有望达到 3950颗。

我国低轨卫星互联网产业链由卫星制造、火箭发射、地面设备、卫星运营四大环节构 成。目前我国低轨卫星互联网正在初步兴起阶段，投资主要集中于空间段及地面段的基础 设施建设，上游卫星制造、卫星发射及地面设备中的地面站建设是优先受益环节。后续随 着组网的成熟及各基础设施环节相继落地，下游应用服务逐渐爆发，民营企业大批入驻产 业链，中游地面设备与运营环节将明显受益。

我们估计在低轨卫星互联网前期的投资阶段，卫星发射、卫星制造及卫星地面站设备 中关口站的投资总规模至2027年累计可达1690亿元，各环节投资规模占比分别为46%、 49%及5%。

2.1 卫星制造：核心利润环节，价值分布密集

卫星制造是卫星产业链中的利润环节，由卫星平台及整星研制、有效载荷研制两部分 组成。卫星制造上游包含原材料、元器件及微系统的生产。在卫星制造环节中，通常根据 完成功能不同，分为卫星通用平台及有效载荷两大系统。不同于大中型卫星，小卫星下游 市场规模较小且成熟度不高，因此设计研制环节为产业链中的核心利润环节。

目前国内负责卫星整体设计及总装的供应商以国营单位为主力，也有部分民营企业具 备研制实力。国有单位：中国卫星、中国航天科技集团中国空间技术研究院（航天五院）下属的深圳航天东方红海特卫星有限公司、航天科工集团空间工程公司、航天科工四院旗 下航天行云科技、航天八院、中科院微小卫星创新研究院、上海沪工、长光卫星等；民营 企业：天仪研究院、银河航天、九天微星等。

目前以美国Starlink、OneWeb的低轨卫星造价作为参考，Starlink单星制造成本160 万美金，OneWeb在其规模生产制造的优势下可将成本区间控制在 50-80万美金。考虑到 我国核心高端元器件批量生产能力有限，“准流水线”模式的制造水平尚需时日，我们估 计国内低轨卫星制造成本约人民币3500万元（约500万美金）。

考虑到我国后期制造模式及核心技术能力的改进升级，我们给出关键假设：第一阶段 卫星制造单星单年下降10%，第二阶段制造价格单星单年下降15%。以此计算，至2027 年投资规模可达 829 亿元。

卫星平台和载荷两大系统的核心差异在于：平台保障基础工作，载荷体现差异化功能。

（一）卫星平台系统

卫星平台系统是为保证有效载荷正常工作而为其服务的保障系统，我们预计平台系统 占整星制造成本的 60%左右，预计总投资规模近 500 亿，2022-2024 将是投资高峰期。

卫星平台系统一般包括结构分系统、电源分系统、姿态及轨道控制分系统、推进分系 统、测控分系统、热控分系统等

（1）卫星电源分系统：其性能直接决定卫星平台的功率能力及卫星寿命。我们预计约 占卫星制造总成本的15%左右，总投资将超过百亿。

卫星电源系统在卫星全寿命期内为整星提供稳定的能量来源，由电源、电源控制设备、 电源变换器及电缆网四部分组成。

全球95%的卫星都以太阳电池阵-蓄电池组联合电源作为电源系统的电能来源。电源根 据能源产生形式的差异，分为化学原电池/蓄电池、氢氧燃料电池、太阳电池阵-蓄电池组电 源及核电源四种。目前，三结砷化镓太阳电池以其高转换效率、高单位面积功率、高耐辐 照等性能优势成为我国卫星中太阳电池的主流产品；高比能量锂离子蓄电池以其能量高、 无记忆效应等突出优点成为储能装置的重要趋势。

电源控制器（PCU）是卫星电源分系统的控制核心，其设计水平高低直接决定了电源 分系统的工作效率。电源控制器（PCU）的主要功能是协调太阳电池阵和锂电池组的能量传输及载荷的功率平衡。在卫星日常作业过程中，除天然辐照、热应力、原子氧影响外， 电源工作条件变化、负载变化及性能衰减等会导致输出功率或电压发生变化，相应的稳压 及功率调节措施是保障载荷系统稳定工作的重要前提。

中电科 18 所在 PCU、太阳电池、蓄电池研发生产上性能指标领先。电源系统的主要 承制单位还包括航天八院811所、中国卫星子公司天津恒电空间电源。

（2）姿态及轨道控制分系统：决定卫星飞行角度及空间位置的关键环节。根据是否采 用专门的控制力矩装置和姿态测量装置，可把卫星的姿态控制分为被动姿态控制和主动姿 态控制两类。利用航天器本身的动力特性和环境力矩来实现姿态稳定的方法为被动姿态控 制；根据姿态误差（测量值与标称值之差）形成控制指令，产生控制力矩来实现姿态控制 的方法为主动姿态控制系统。

我们预计姿态及轨道系统约占整星研制成本的20%，总投资规模将超 150 亿。

卫星通信卫星对指向精确性要求较高，采用主动控制系统。由于每一个细微角度的差 异都会影响太阳能电池板的朝向及信号收发的准确性，控制系统的精度尤为重要。主动控 制系统精度高、灵活性大、快速性好。同时控制电路较为复杂，成本较高，由姿态敏感器、 星载计算机（OBC）和执行机构三大核心器件组成组成。

控制系统核心器件之一：敏感器

敏感器是卫星的“眼睛”，用以实时测定卫星的状态及空间方位。根据不同的方位基 准，可以分为基于地球物理特性的红外地平仪、磁强计；基于天体位置的光学敏感器（太 阳敏感器、星敏感器、地球敏感器）；基于惯性信标的陀螺仪、角加速度计等以及利用无 线电信标的射频敏感器。一般由陀螺仪提供短期姿态信息，由光学敏感器提供校准信号修 正陀螺的漂移。

目前，更多采用星敏感器作为卫星全寿命期间的主要姿态敏感器，地球敏感器和太阳 敏感器作为备份。

我国星敏感器的主要承制国营单位为航天五院502所、长光卫星、天银机电等。

控制系统核心器件之二：执行机构

执行机构是直接进行姿态及轨道控制的驱动动力装置。根据控制原理不同，常见的执 行机构有喷气执行机构、磁力矩器和飞轮。喷气执行机构通过排出高速气体或离子流对航 天器产生反作用力矩；磁力矩器通过通电绕组所产生的磁矩和环境磁场作用来实现控制；动量轮（飞轮）/反作用轮是由电机驱动的高速转动部件，通过动量交换来控制航天器的姿 态。

我国执行及轨道分系统的主要制造商为航天五院502所、航天八院803所、长光卫星 等。

控制系统核心器件之三：星载计算机（OBC）

星载计算机是卫星的“运控大脑”，占整星制造成本的 5%-15%，其核心单元为 SoC 芯片及SIP 模块微系统。

星载计算机可利用姿态信息形成控制指令，由两块互为备份的 CPU 板构成。CPU 是 CPU板的主处理器，基于 SPARC架构的 SoC芯片开放性高、稳定性强、集成度高，在航 空航天领域应用广泛。同时，各类功能芯片集成的信号处理模块、星载计算机模块等 SIP 微系统也是重要组成部分。

我国 SoC 芯片及 SIP 微系统研发生产主体主要包含航天九院 771 所(西安微电子研究 所)、航天九院772所(北京微电子研究所)等国营单位，哈工大、北理工、北航等高校，以 及欧比特、雷科防务等民营企业。

（3）结构分系统：卫星的主体，支撑卫星各分系统及有效载荷的骨架，直接决定了卫 星平台的适应能力。结构分系统由主结构（承力筒、承力构架等）、次结构（仪器设备支 撑连接结构、电缆及管路支撑连接结构等）及特殊功能结构（机构部件、返回防热结构、 密封舱体等）构成。

（4）推进分系统：卫星的动力装置，可依靠反作用原理为卫星提供推力或力矩。根据 产生推力的不同，推进分系统有化学推进及电推进两种实现方式。

电推进分系统主要包括离子推力器、储供子系统、电源处理单元、矢量调节机构及控 制单元，目前有电弧加热系统、霍尔推进系统及氙粒子推进系统三种方案，后两者因比冲 高、效率高、寿命长等优点被广泛采用。

电推进是突破大容量卫星通信平台承载能力瓶颈的重要途径。电推进系统取代化学推 进系统具有三大优势：1、在有效载荷确定和在轨运行寿命不变的基础上降低发射成本 2、 在发射质量和在轨运行寿命不变的基础上增加有效载荷的质量；3、在发射质量和有效载荷 确定的基础上提高卫星在轨运行寿命。同时，电推进系统量级约在几十到几千毫牛，可支 持对姿态精度要求更高的有效载荷，是通信卫星总体能力提升的重要手段。

我国推进分系统的主要承制单位为航天五院 510 所，航天五院502所，航天六院 801 所等国营单位。

（5）遥测及指令分系统：主要任务是向地面站汇报卫星组件及系统工况，并接收执行 地面测控站发来的指令信号。遥测信号包括电压、电流、温度及控制用的气体压力等信号， 地面可发射指令控制卫星设备产生动作，从而保证通信卫星正常工作。

我国遥测及指令分系统的主要承制单位为航天电子等国营单位。

（6）温控分系统：控制卫星内外部环境热交换以平衡卫星温度重要装置。内部温度过 高会影响设备性能及寿命，甚至引发故障；外部壳体或天线温差过大，会影响天线指向及 传感器精度。温控分系统有被动式温控及主动式温控两种控制模式。

被动式温控是一种开环控制，被控对象对温度没有主动反馈作用。被动式温控的主体 为卫星表面具有热理性能的结构材料、表面涂层以及隔热材料等，合理安排星体之间各部 分的热传递。此温控方式技术简单、成本较低、工作寿命较长，但不能及时对温度的变化 做出响应，一旦发生老化和失效就永远失去作用。

主动式温控是一种闭环控制，被控对象可及时将卫星各部分温度反馈到热控制机构上。 主动式温控的优点在于可适时调节卫星各部分温度，且具有高可靠性，但主动式温控能耗 较高，系统复杂。

（二）有效载荷系统

有效载荷系统是卫星的功能实现单元，也是卫星真正的价值所在，不同的卫星种类搭 载相应功能的载荷。我们预计载荷系统占据卫星制造总成本的 40%-45%，总投资规模将 超300 亿元。

低轨通信卫星的有效载荷系统分为有效载荷通信转发器分系统及天线分系统。

（1）卫星天线：卫星天线系统是卫星信号的输入和输出器。我们预计天线分系统占载 荷系统制造成本的40%，总投资将超130亿元。

星载天线经历了从简单天线（标准圆或椭圆波束）、赋形天线（多馈源波束赋形和反 射器赋形）到多波束天线 MBA（大型可展开天线和相控阵天线）的发展历程。卫星距离地 面较远，为满足多波段、大容量、高功率需求，天线有较高的增益要求。

我国星载天线的主要生产单位有中电科 39 所，五院504所等。具有T/R 芯片供应能 力的厂商有和而泰旗下子公司铖昌科技，中电科13所等相关研究所。

多波束天线具有高增益、高频谱利用率、覆盖区域大、调控灵活性强等优点，是星载 天线领域的主流关键技术。多波束天线系统主要由天线、波束形成网络 BFN、控制电路/ 处理器（DSP/FPGA）三部分组成。根据天线形式分类，多波束天线主要有多波束反射面 天线、多波束透镜天线和多波束相控阵天线三类。

相控阵天线是以列阵天线为基础的天线技术，是通信卫星天线的重点研究方向。相控 阵天线中，以一定数量的离散天线在空间中形成一定排列形状，每个天线单元独立控制其单元幅度及相位激励，可通过电子手段使得波束旋转实现扫描，过程无需机械移动，具有 高可靠、高抗干扰、能独立控制多波束等优点。LEO 低轨通信卫星轨道较低，视角宽，要 求天线具备较大扫描角及较强抗干扰能力，使得相控阵天线具有关键替代意义。

相控阵天线可分为有源相控阵天线及无源相控阵天线，有源相控阵天线的每个单元都 可以独立产生和接收电磁波。无源相控阵天线列阵单元采用集中式发射机，有源相控阵采 用分布式发射机，在每个天线单元中设置独立T/R 组件，每个单元可以独立收发，在带宽、 信号处理、冗余度上优势明显。

有源相控阵天线由 T/R 组件、阵列单元、馈电网络、移相器和波控系统五部分组成。其中，T/R组件是有源相控阵的关键组件。T/R 组件包含发射（T）及接收（R）两部分，T通道由移相器、前级放大器、隔离器、末级放大器及收发开关组成；R 通道由收发开关、 宽带滤波放大器及移相器组成。

相控阵T/R 芯片是T/R组件中的最核心的价值及技术环节。T/R 模块的基本芯片集成 了3个MMICs芯片，包括 1个高功率放大器芯片，1 个低噪声放大器加保护电路芯片，1 个可调增益的放大器和可调移相器芯片，以及1个数字控制电路(VLSI)。

（2）有效载荷通信通信转发器：有效载荷通信通信转发器的基本类型有透明转发和处 理转发两种类型。透明弯管转发器由分路器及低噪声放大器构成，不含星上处理器，没有 信号处理功能，主要用于窄带移动卫星。处理型转发器主要组件包含微波接收机、功率放 大器及输入/输出多工器，且含有星上处理器，在高通量卫星中被广泛采用。

我们预计转发器分系统占载荷系统制造成本的 60%，预计总投资近200亿元。

我国通信卫星转发器的主要承制单位有五院 504所等，相关组件的供应商包含雷科防 务（移相器、微波组件、矩阵开关），亚光科技(军用微波电路及器件)等。

星上处理器可在星上直接对信号进行模数转化、路由分配及频率转换，包括模数转换 模块、窄带信道化器、数字波束成形网络和 BUTLER 矩阵放大器。随着宽带业务需求越来 越广泛，卫星星上处理技术和交换技术将更多地应用于转发器的设计中。

微波接收机是通信转发器中的宽带设备，是通信系统产生增益的主要组成之一。由前/ 后置放大器、下变频器、本地振荡器组成。多工器的主要任务为通信通道化的实现，对不 同频率的信号进行分路及合成，主要分为输出多工器及输入多工器。输入多工器将接收机的宽带信号分成若干窄带信号，逐个放大；输出多工器将放大后的信号进行合波并去除谐 波及杂波，送到电源馈线系统。

放大器是转发器中最核心的器件，目前用于通信卫星的放大器有真空器件和固态器件 两种。固态功率体积小、功耗低、寿命长但输出功率较低，较多用于低频波段。真空器件 包括行波管、速调管和磁控管，其中行波管放大器因带宽高、放大倍数高为高频波段的主 流应用。

行波管放大器（TWTA）的主要构成为行波管（TWT）及电子功率调节器（EPC）。 其中，行波管TWT是高功率射频的输出单元，负责将微弱的微波输入信号放大至规定功率；EPC 负责为行波管提供稳定电压。

我国从事航天级TWTA产品研制的单位有中电科 12 所，南京三乐集团。

（3）其他上游关键器件环节。

其他上游环节主要为核心电子元器件和原材料供应商。

金属、非金属等原材料：宝钛股份、菲利华。

电子元器件：火炬电子/鸿远电子/宏达电子（MLCC）、振华科技（IGBT芯片及模块）、 航锦科技（LTCC芯片模块）、航天电器（电连）。

低轨小型化趋势与准流水线制造技术有望降低研制成本。全球卫星研制逐渐开始实现 走向高度模块化、集成化、系列化生产，以OneWeb 公司提出的“卫星工厂”概念为代表， 通过批量化生产降低卫星生产成本。相比于早期高轨同步卫星，且低轨卫星体积小、功能 专一、标准化程度高，大规模制造可能性更高。随着我国平台技术的不断成熟，单星研制 成本有望显著降低。

2.2 卫星发射：提效保量环节，降成本是关键

2.2.1 单星发射成本持续下探，商业化趋势明显

相比同步轨道卫星，低轨卫星在低轨卫星功能专一、载荷简单，在发射成本上具有明 显优势。

传统火箭运载卫星的计价成为以 kg 为单价计价。以美国为例，猎鹰 9 号火箭 LEO 运 载能力为 22.8 吨，每公斤的运输成本为 2719 美元，该型火箭每次发射的费用为为 6200 万美元，一次搭载70余颗卫星。我国快舟现已实现“一箭六星”，每公斤运载的单价在一 万美元左右。

火箭发射和回收技术推陈出新，发射成本有望得到大幅下降。火箭发射技术在近年间 实现了明显的突破，“一箭多星”、火箭回收利用等技术在降低发射成本上起到了直接推 动作用。随着火箭发射技术的提升，以元/kg 的定价模式为主的传统标准逐渐退出市场， 商业发射逐渐成为主流，有望发展出个性化的差异定价新标准，带动发射成本再降低，产 业链经济效益将明显提升。

发射环节涉及到的主要厂商有航天科技集团、航天科工集团、蓝箭航天、星际荣耀、 上海沪工(结构件和直属件)、零壹空间等。

2.2.2 卫星发射环节投资节奏及规模测算

我国“快舟一号甲”火箭发射成本为1万美元左右，我们取今年发射成本为1.5万美 元计算，假设单星重量为 300kg，卫星发射单价在第一阶段每年下降 10%。第二阶段每 年下降15%，可计算得出，我国卫星发射投资总规模至2027年可达 770 亿元。

2.3 地面设备：基础保障环节，关口站先行

地面设备处于低轨卫星通信系的中游，随着低轨卫星通信系统空间段的完善落地，将 逐渐带动地面段的投资。卫星地面设备制造环节分为地面站及终端设备两部分。

2.3.1 关口站加速建设，类似基站之基础地位

在卫星通信系统中，地面站负责发送和接收卫星信号，并对卫星网络进行管理，通常 也称为地球站。通信地面站有主站和远端站两类：主站具有网管和路由的功能，通过网关 设备实现与地面网络的协议转换和互联互通；远端站可与本地局域网相连，也可是单独的 发送接收设备。同时，地面站根据其是否可以移动的属性，分为固定站、可搬移站（静中 通车载站便携站、背负站）、移动站（动中通车载站/船载站/机载站）等站型。

地面站是卫星互联网地面设备中负责发送和接收卫星信号的关键环节，其中，关口站 是地面系统的核心组成，其作用类似于地面通信中的基站。

基于以上假设，我们可以算出，在地面设备环节中，关口站的投资总规模截止 2027 年可达91 亿元，其中天线系统累计投资规模为48.9 亿元。

目前，我国地面站的主要承制单位有航天五院503所（航天恒星）、航天五院504所 （西安恒星）等单位。

（一）固定站：站址固定、不可搬移的地面站

其特点为传输容量较大，可以同时传输多路高速率载波；可实现超视距、多业务、大 容量、高质量业务传输；天线配置灵活多样，口径由 1.2 米到十几米可配置。关口站、控 制站、监测站等是典型的固定站。

其中关口站是地面系统的核心，类似于地面通信中的基站。关口站由基带设备和射频 设备组成，与通信卫星间的链路称为馈电链路，使用卫星固定业务频率（如 C波段、Ku波 段）。在通信过程中，关口站要始终保持对星指向（如使用定向天线），与核心网设备相 连，进而接入公网中。在具有多个关口站的情况下，一般由运控系统统一进行资源分配。

没有星间链路的卫星互联网，需要更多的关口站。星间链路是卫星之间通信的链路， 可以实现卫星之间的信息传输和交换，形成以卫星作为交换节点的空间通信网络，由此大 大减少对地球站的依赖。如果不设星间链路，则需要在全球布设足够的关口站，以确保通 信覆盖。

标准的固定地球站一般由天线系统、发射系统、接收系统、信道终端系统、通信控制 分系统和电源系统六大部分组成。

（1）天线系统包括天线、馈源及伺服跟踪设备。根据地球站天线口径大小可以将地球 站分为大、中、小三种站型。大型标准地球站采用卡塞格伦天线，其抛物面直径达 30m， 增益达60dB，半功率点波束宽度约为0.18°。小口径天线采用环焦天线。地球站天线的基 本特点是收发共用一副天线，具有高增益、低旁瓣效应和低天线接收噪声温度等特点。

天线系统关键的技术在于确保天线始终瞄准卫星。调整天线指向需要做到定向及跟踪 两个环节，定向环节是判断卫星的相应轨道位置，而跟踪环节则是使得天线持续指向卫星， 保障接收信号的质量。

（2）发射系统主要由上变频器、大功率放大器、激励器、发射波合成器及自动功率控 制电路等组成。地球站要将几百瓦甚至几千瓦的大功率射频信号发往卫星，而且为了进行 多址通信，一个地球站可能同时发射多个载波，发射系统应该满足大功率、宽频带、多载 波、高频率稳定度、可靠工作的要求。

（3）接收系统由低噪声放大器、接收信号分路器、下变频器、中频放大器、滤波器及 解调器等组成。到达地球站的信号通常极微弱，因此，地球站的接收机系统必须是低噪声 的。低噪声前置放大器是接收系统的关键部件，它决定了系统的等效噪声温度，应尽可能 放在天线馈源近旁，而接收系统的其他设备可以安放在室内，中间用椭圆波导（或者低损 耗电缆）传输。对于接收系统的基本要求是极高的灵敏度和足够的通频带。

（4）终端系统是地球站与地面传输信道的接口。终端系统的任务就是对地面线路到达 地球站的各种信息基带信号进行变换，编排成适合于卫星信道传输的基带信号，送给发射 系统；同时又要把接收系统解调输出的基带信号变换成适合于地面线路传输的基带信号。终端设备的使用决定于所采用的多路复用方式和多址方式。

（5）通信控制系统由监视设备、控制设备和测试设备组成。监视设备安装在中心控制 台上，用来监视地球站总体工作状态、通信业务、各种设备的工作情况以及现用与备用设 备的情况等。控制设备能对站内主要设备进行遥测遥控，包括现用设备和备用设备的转换。测试设备包括各种测试仪表，用来指示各部分设备的工作状态，必要时可在站内进行环路 测试。

（6）地球站电源分系统要供应站内所有的设备所需的能源，因此电源分系统性能的优 劣直接影响到卫星通信的质量以及设备的可靠性。公用的交流市电在传输过程中不可避免 地收到许多杂波的干扰，而且有时会出现波动。而地球站电源分系统提供的电流必须是稳 频、稳压、高可靠性的不间断电流，因此地球站电源系统通常采用三级电源设备。

（二）可搬移站

可搬移站可以方便地用车、船、飞机搬运到目的地，然后迅速设置、调整启动卫星通 信，摆脱了对特定交通工具的依赖。可搬移站特点在于设备体积小、重量轻、功率小及使 用方便。可搬移站在军事上适用于现代战争及保卫边疆的通信急需，亦可作为地震、火灾、 水灾等抢险救灾的紧急通信使用。由便携式卫星天线（集成天线面、馈源、信标机、伺服 控制、LNB、功放、电源）、卫星调制解调器以及相应业务设备组成。

（三）移动站

移动站一般安装在车、船、飞机上进行卫星通信。移动站是实现卫星移动通信的关键 因素，通过固定站与移动站或者移动站与移动站之问提供通信链路，可实现卫星移动通信。主要组件包括天线罩内部集成天线面、伺服结构、LNB，功放等。天线控制终端、卫星调 制解调器安装于船舱/机舱内等。

新型移动站“动中通”发展迅猛，可在动态移动中传输信息。“动中通”是“移动中 的卫星地球站通信系统”的简称，通过动中通系统，车辆、轮船、飞机等移动的载体在运 动过程中可实时跟踪卫星等平台，不间断传递语音、数据、图像等多媒体信息，可满足各 种军民用应急通信和移动条件下的多媒体通信的需要。而传统“静中通”只能在静止状态 下与卫星进行实时通信。随着卫星互联网技术发展，“动中通”技术发展迅猛，为抢险救 灾、重大节日活动和军事方面的通信提供了重要通信保障。

地面站通常包括天线、射频、主站 Hub 以及网管系统和网络运营中心（NOC）等设 备/设施。地面设备实现通信的核心器件主要包括天线、基带芯片、射频芯片等。

地面站天线的核心作用在于收集卫星发射的信号。传统天线多为抛物面天线，口径越 大，接收信号质量越高，一般地面终端配备双天线。目前，国内具备地面站天线供应及制 造的能力的厂商为中电科23所、中电科54所、中电科39所、航天五院504所等。

平板天线在制造成本、频谱效率、以及可扩展性方面具有显著优势，多用于地面终端。 平板天线小巧、紧凑、便携，取消了移动部件且易与器件集成，易用性大大提高；此外可 利用软件无线电技术解决系统共存之间的频谱共享、动态频谱分配和卫星干扰问题，性能也大大提高。平板天线主要采用三种技术：芯片级相控阵技术、超材料波束形成技术或光 学波束形成技术。

基带芯片负责信号处理和协议处理。发射时，基带芯片把语音或其他数据信号编码成 用来发射的基带信号；接收时，把收到的基带信号解码为语音或其他数据信号，它主要完 成通信终端的信息处理功能。

射频芯片负责信号发送和接收。发送信号时，射频芯片将基带信号转换为指定频段的 射频信号，通过天线发送至基站；接收信号时，射频芯片将天线接收到的特定频段的信号 转换为基带信号传递到基带芯片。射频芯片主要包括射频功率放大器、射频开关、射频滤 波器、双工器和射频低噪声放大器等。

地面设备的成本、易用性、传输速率是卫星通信普及的限制，三者很难同时兼得。当 卫星发射功率与使用频率相同时，目标传输速率越高，对地面设备的要求越高，地面设备 的成本越高，此外还需要更大的接收天线，大大降低用户易用性。在地面 5G 通信提速降费 的情况下，卫星通信需要突破新技术，解决三者的矛盾关系，增强对用户的吸引力。

2.3.2 消费终端打开新一轮需求，相关终端厂商将直接受益

消费终端一般位于卫星天线形成的某一波束（类似于地面通信网中的区域）中，其与 通信卫星间的链路称为接入链路。主要分为手持终端（卫星电话）和移动终端（车载、船 载、机载通信终端、卫星通信热点）等，用户接入即可实现卫星实时通信。

便携/车载式卫星移动通信终端一般多使用一体化平板天线设计，同时配备与动中通天 线接口。手持终端的核心组件为射频芯片、基带芯片、调制解调器及功率放大器。消费终 端产业链上游环节包括芯片及零部件，中游环节主要为终端设备的生产。

消费终端产业链由芯片及零部件、终端设备组成。目前，我国消费终端产业链上游为 芯片及相关零部件，具体有射频芯片、基带芯片、调制解调器、功率放大器等，主要供应 商为华力创通、振芯科技、中电科54 所、海格通信等。产业链下游为相应终端设备，分为移动通信终端及手持终端两大类，主要厂商为华力创通、振芯科技、中电科 54所、海格通 信、高新兴（中兴物联）等。

地球站与消费终端的商业模式有所不同，消费终端是卫星通信产业商业落地的关键收 益环节。地球站通常通过招投标进行建设，国家有关部门或卫星运营公司发布招标公告， 地面设备制造商自研自产或对外采购部件，进行总装，建成后招标方进行运营并提供服务。消费终端一般由终端公司生产完工后直接销售给最终用户。我国自主卫星移动通信系统的 成熟将给带给我国卫星通信终端制造企业巨大成长空间。

2.4 卫星运营：使能变现环节，驱动数千亿蓝海

2.4.1 卫星互联网使能万千业务场景

未来卫星互联网的业务场景将会包括：基础联网服务，以机载 Wi-Fi 为代表的“动中 通”移动网络通信、车联网、天基物联网服务、海事通信和应急指挥。不同于目前的移动 互联网技术，卫星互联网在这些业务场景上都有极大地提升和补足。

1、机载 Wi-Fi：低轨道星座和同步轨道通信卫星形成竞争，利好机载 Wi-Fi行业。国 内机载 Wi-Fi 运营商发展只聚焦国内市场，且有政策保护，因此其盈利的确定性高，且中 短期内增长快，但是行业天花板不高，且受制于卫星资源运营商和航空公司的两头挤压。

2、海事通信：未来将实现自主替代，有很大开发空间。随着海上船舶设备的更新及宽 带卫星技术的进步，我国海上宽带卫星通信行业的市场规模保持快速增长，然而这块市场 主要通过卫星通信服务商租用 Inmasat 等国外公司卫星转发器容量向船舶提供卫星通信服 务。随着我国高通量卫星逐步投入使用以及低轨通信星座建设完成，未来将实现自主替代， 有相当大的开发空间。

3、车联网：低轨通信星座低延时特点将极大促进车联网市场发展。随着相关技术的发 展以及人们对行车安全要求的提高，车联网在自动驾驶及智慧交通管控方面起到了举足轻 重的作用。目前主流车联网技术将卫星通信排除在外，主要是由于当前卫星通信成本高且 延时高的特性，未来低轨通信星座可以满足车联网在主动安全（20-100ms）、交通效率 （500ms）以及信息娱乐（1-10s）这三类应用在延时方面的要求。

4、天基物联网：通过卫星组成的物联网接入网络，与目前通过地面通信系统的“陆基 物联网”对应。从应用业务来看，陆基物联网与天基星座物联网的应用场景业务场景相同， 但覆盖能力上天基物联网远强于路基无线网，是路基物联网的重要补充。据文献8，预计至 2022 年 80%以上的地球面积无陆基网络覆盖，物联网应用在很多领域受限，因此天基星 座物联网应用前景将十分广阔。

5、应急指挥：低轨星座优势将满足应急指挥市场迫切需求。当出现重大灾害或社会公 共安全事件时，陆地通信基础设施容易受到破坏，中高轨道通信卫星又有终端昂贵、信道 资源紧缺等问题，应急指挥系统难以得到有效保障。而随着低轨卫星技术的发展，低轨星座传播时延小、能耗少、信号衰减少、移动终端功率低等特点将能有效满足应急通信市场 的需求。

全球对通信卫星资源需求的不断提升，卫星运营市场规模呈现出稳定增长的态势。2 根据美国卫星产业协会SIA在2019年5月发布的《2019年卫星产业状况报告》，大众消 费通信服务（卫星电视直播、卫星音频广播、消费卫星带宽），卫星固定通信服务（转发 器租赁协议、网络管理服务），卫星移动通信服务（移动话音业务、移动数据业务）三者 合计2018年收入达到1265亿美元。

2.4.2 卫星运营环节投资规模及节奏

对于运营环节的产值空间，我们提出一种可能的测算方式及相关假设：按照单星16波 束，每个波束支撑2000用户，每个用户年费2000元（2022年-2024年逐年降低5%， 2024年-2027年逐年降低 10%），则对应至 2027年理论运营市场空间可达 6975亿元。

2.4.3 卫星运营赛道壁垒较高，关注核心持照标的

卫星运营赛道壁垒较高，业务相对垄断，增量业务将集中于少数头部企业。卫星运营 属于寡头垄断市场，由于通信行业涉及国家政治经济活动安全，我国对卫星通信行业的管 制相当严格，采用工信部管理的牌照经营制度。我们认为，鉴于国家对卫星通信行业的高 强度管制，未来业务增量将集中于现有持照标的。

中国卫通持有第一类基础电信业务经营许可，具有经营卫星移动通信业务和卫星固定 通信业务资质。中国卫通子公司亚太卫星提供高通量卫星资源和宽带卫星通信服务，中信 集团子公司中信数字媒体网络有限公司（中信卫星）持有工业和信息化部颁发的卫星转发 器出租出售经营许可证。此外，关注航天宏图和杰赛科技等在卫星运营和服务业务储备较 丰厚的行业公司。航天宏图深耕卫星应用服务业务，已成长为国内遥感应用领域龙头企业 和北斗卫星系统领先开发商，杰赛科技旗下子公司东盟导航和电科导航主营卫星运营服务 业务，承担行业和政府主导推动的卫星导航应用运营业务。

3. 产业链全景与重点公司

3.1 产业链全景

重新梳理卫星互联网产业链四大环节：卫星制造、卫星发射、地面设备制造、卫星运 营及服务。其中卫星制造及地面设备中地面站建设环节有望率先受益，后随产业链成熟， 相关地面、终端设备及卫星运营环节将带来千亿产值。我们对各产业链环节的相关厂商进 行梳理，解构产业链全景。

 卫星制造环节：卫星制造是行业的最上游，是前期空间段基础设施建设的核心受益环 节。

主要公司：

整星制造之中国卫星，航天科技集团五院，航天科工集团空间工程公司，航天科技集 团八院，深圳东方红海特，中科院微小卫星创新研究院，上海沪工，长光卫星，天仪 研究院，银河航天，九天微星等。

电源分系统之中电科 18 所，航天八院 811 所，中国卫星子公司天津恒电空间电源；

推进分系统之航天五院 510 所，航天五院 502 所，航天六院 801 所等；

遥测及指令 分系统之航天电子等。

轨道及控制分系统之星敏感器：航天五院502所，长光卫星，天银机电；执行机构：航天五院502所，航天八院 803所，长光卫星；SoC芯片、SIP 分系统之航天九院 771 所，航天九院772所，欧比特，雷科防务等。

天线分系统之中电科 39 所，航天五院 504 所；相控阵 T/R 芯片之中电科 13 所等相 关研究所，和而泰；

转发器分系统之航天五院 504 所；行波管放大器之航天五院 504 所，中电科 12 所， 南京三乐集团；以及其他组件供应商如雷科防务，亚光科技等

其他关键环节：金属、非金属等原材料之宝钛股份、菲利华。电子元器件之火炬电子、 鸿远电子、宏达电子（MLCC）、振华科技（IGBT 芯片及模块）、航锦科技（LTCC 芯片模块）、航天电器（电连）。

 卫星发射环节：2019 年我国火箭发射数量全球第一，低轨道卫星发射数量上升明显。卫星发射环节主要包括火箭制造。

主要公司：航天科技集团、航天科工集团、零壹空间、蓝箭航天等。

 地面设备制造环节：国内参与者数量可观，主要集中在天线、移动终端、地面接收站 等产品研制和系统软件集成等领域，民营企业具有较多机会。

主要公司：

地面站建设之航天五院 503 所，航天五院 504 所；地面站天线之航天五院 504 所， 中电科 54 所，中电科 39 所，中电科 23 所；以及相关配件供应商雷科防务，华讯方 舟，华力创通。

消费端芯片及终端设备之华力创通，振芯科技，中电科 54所，海格通信，高新兴（中 兴物联）等。

 卫星运营及服务环节：该环节整合卫星制造、卫星发射和地面设备端，提供多种运维 服务，使能万千业务场景。目前该领域较为分散，未来市场开拓潜力巨大。

主要公司：中国卫通，航天宏图，杰赛科技，中信卫星，亚太卫星等。

本篇文章来源于微信公众号: 行业研究报告