以“星链”为鉴，国产卫星产业链投资拆解

证券研究报告|行业点评报告 2023年11月19日 以“星链”为鉴，国产卫星产业链投资拆解 评级及分析师信息 行业评级：推荐行业走势图 49%37%26%14% 3% -9% 2022/112023/022023/052023/082023/11 通信沪深300 分析师：马军邮箱：majun@hx168.com.cnSACNO：51120523090003联系电话：分析师：宋辉邮箱：songhui@hx168.com.cnSACNO：S1120519080003联系电话：分析师：柳珏廷邮箱：liujt@hx168.com.cnSACNO：S1120520040002联系电话： 通信行业 1、星载相控阵：相比于第一代系统仅采用Ku、Ka频段而言，第二代系统将使用Ku、Ka和E频段频谱。“一代星链”星载4副相控阵天线，“二代星链”星载相控阵天线数量达到10个以上。 星载相控阵芯片半导体材料原来用的是氮化镓、砷化镓，单通道成本几千美元，未来有望采用硅基芯片替代大幅降低单通道成本。 当前，我国互联网卫星系统建设工作的逐步推进，对于相控阵天线扁平化、低成本的设计需求将会日益强烈，未来的射频通道的设计将从当前化合物的多通道芯片逐步向低成本多通道硅基CMOS幅相芯片的过渡，组件的集成架构将完成从砖块式向瓦片式的过渡。 芯片及T/R组件相关产业受益标的包括：上市公司：铖昌科技、国博电子、臻镭科技、上海瀚迅、信科移动等。 热沉材料（钨铜合金）相关产业受益标的包括：安泰科技（上市公司）、升华微（非上市公司）。 星间激光链路：SpaceX正在开发星间激光链路，并将其部署在Gen2系统上，以提供无缝的网络管理和服务连续性。 星间激光链路利用激光束作为载波在空间进行图像、语音、信号等信息传递，具有传输速率高、抗干扰能力强、系统终端体积小、质量轻、功耗低等优势，可以大幅降低卫星星座系统对地面网络的依赖，从而减少地面信关站的建设数量和建设成本。相关产业受益标的包括：航天电子（上市公司）、氦星光联（非上市公司）、英田光学（非上市公司）等。 相控阵终端天线:终端相控阵天线中数量最多的是带有PA和收发相位调整的功能beamformer芯片和射频前端LNA芯片、天线阵子，相关产业链包括：铖昌科技、国博电子、卓胜微等上市公司和天锐星通（非上市）、恪赛科技（非上市）等。 手机终端芯片：海格通信、华力创通等。2、通信板块观点 当前时点，面临全球地缘政治冲突及中美科技博弈的多重不确定性情况，TMT行业对国产替代、自主可控等政策发展具有阶段性影响，从而催化包括算力租赁、卫星通信、鲲鹏体系等热点主题；当前算力相关板块回调，市场分歧，中长期我们仍坚定看好相关行业的高成长与大空间。1）电信运营商：中国移动、中国电信、中国联通等； 2）持续推荐算力&通信基础设施 无线通信&服务器等设备商：中兴通讯、紫光股份（华西通信&计算机联合覆盖）等； 相关配套服务商：英维克（液冷）、新能源（电源）； 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 算力第三方租赁：光环新网、奥飞数据、中贝通信、网宿科技、数据港等。 3）光网络升级 光模块及光放大器：光迅科技、天孚通信、德科立、中际旭创、新易盛； 激光器受益标的：源杰科技、长光华芯。4）军工通信：烽火电子（华西通信&军工联合覆盖）、海格通信 （华西通信&军工联合覆盖）、七一二等；5）工业互联：金卡智能（华西通信&机械联合覆盖）、威胜信息等； 6）液晶面板：TCL科技（华西通信&电子联合覆盖）等。 3、风险提示 底层相关技术发展缓慢，卫星应用发展不及预期。 1.“星链”演进关键词:多频段、大容量、低成本 通过梳理SpaceX给美国联邦通信委员会（FCC）提交的申请材料，星链目前规划了“一代星链”星座，“二代星链”星座，以及“V波段星链”星座，共计3个星座建设方案。 本报告通过梳理“一代星链”和“二代星链”星座方案演化和发展的脉络过程，我们来看下星链技术发展趋势。 1.1.“星链星座”发展历程：技术逐渐成熟，规划数量快速增加 表格1“一代星链”最终方案 “一代星链”星座：SpaceX在2016年11月正式向FCC提交“星链”星座建设的申请材料，并在2017年向FCC提交了补充材料。FCC在2018年3月批准“一代星链”星座计划后，SpaceX在2018年到2020年间，3次申请对“一代星链”星座的方案进行调整，主要涉及将卫星数量从4425颗减少至4408颗，卫星轨道 高度全部从1000千米以上降至500多千米。 参数 壳层1 壳层2 壳层3 壳层4 壳层5 轨道面数 72 36 6 72 4 卫星数/轨道面 22 20 58 22 43 高度 550千米 570千米 560千米 540千米 560千米 倾角 53 70° 97.6° 53.2° 97.6° 卫星总数 1584 720 348 1584 172 已发射数量 1725 51 13 862 0 工作卫星数量 1504 51 3 816 0 资料来源：ctfiot，华西证券研究所 2019年5月，SpaceX发射首批60颗“星链”V0.9卫星；2019年5月，首批 60颗“星链”V1.0卫星发射；2021年6月，首批3颗“星链”V1.5卫星搭载法 尔肯9第2次共享任务入轨。 “一代星链”星座采用平板设计，尺寸大约为3.2×1.6×0.2米，安装有4部高通量相控阵天线和单翼式太阳能电池板。卫星自带霍尔推进器，用于轨道保持、位置调整与离轨，具备在轨碎片跟踪与自主避碰的能力。 V1.0相比V0.9最大的提升是在Ku波段通信的基础上增加了Ka波段，卫星质量从227千克增加至260千克；V1.5相比V1.0最大的提升是增加激光星间链路，卫星质量提升至295千克。 图160颗“星链”V0.9卫星在发射前的堆叠状态图2“星链”V1.0卫星 资料来源：SpaceNews，华西证券研究所资料来源：THELIEBERINSTITUTE，华西证券研究所 “二代星链”星座：“星链”V2.0卫星的主要参数包括：长度达到7米（比V1.0和V1.5的3.2米增加1倍多）；质量达到1.25吨（是V1.0的5倍）；性能提升10倍。 SpaceX公司发展更为激进的“二代星链”星座，并研制性能更强大的“星链”V2.0卫星，主要包括以下几个方面的原因： 1）需求在持续增加。“星链”用户数量增长速度非常快，“一代星链”星座的容量上限很可能难以满足未来快速增长的需求。 2）运载火箭-“星舰”项目进展速度很快，发射能力将大幅提升，能够为“星链”V2.0提供快速（单次完成1个轨道面部署）、大批量（单次发射110-120颗）和高频率（快速重复使用）的发射机会。 2019年，SpaceX通过FCC向国际电联（ITU）申请总数量达到3万颗卫星的更大规模的低轨星座所需的频谱资源。2020年5月，SpaceX正式向FCC提交“二代星链”星座（Gen2）的申请，总数为3万颗。 表格2“二代星链”初始方案（3万颗） 高度/km 轨道倾角/° 轨道面数量 每个轨道面上的卫星数量 328 30 1 7178 334 40 1 7178 345 53 1 7178 360 96.9 40 50 373 75 1 1998 499 53 1 4000 604 148 12 12 614 115.7 18 18 资料来源：ctfiot，华西证券研究所 1.2.相关技术变化：通信载荷规模增加，采用星间激光链路 “二代星链”有30000颗卫星，设计寿命为5年，StarlinkGen2系统将在每个卫星有效载荷上利用先进的相控阵波束成形、数字处理技术，以便高效利用频谱资源，并与其他天基和地面许可用户灵活共享频谱。 图3“星链”发展路径 资料来源：ctfiot，华西证券研究所 星载通信载荷：相比于第一代系统仅采用Ku、Ka频段而言，Starlink第二代系统将使用Ku、Ka和E频段频谱。“一代星链”星载4副相控阵天线，“二代星链”星载相控阵天线数量达到10个以上。 表格3StarlinkGen2系统的频率 链路类型和传输方向 频率 用户链路下行卫星发射用户终端接收 10.7-12.75GHz 17.8-18.6GHz18.8-19.3GHz19.7-20.2GHz 馈电链路下行卫星发射关口站接收 17.8-18.6GHz18.8-19.3GHz71.0-76.0GHz 用户链路上行用户终端发射卫星接收 12.75-13.25GHz 14.0-14.5GHz 28.35-29.1GHz 29.5-30.0GHz 馈电链路上行关口站发射卫星接收 27.5-29.1GHz29.5-30.0GHz81.0-86.0GHz TT&C下行卫星发射TT&C站接收 12.15-12.25GHz18.55-18.60GHz TT&C上行TT&C站接收卫星发射 13.85-14.00GHz 资料来源：ctfiot，华西证券研究所 星间激光链路：SpaceX正在开发星间激光链路，并将其部署在Gen2系统上，以提供无缝的网络管理和服务连续性。 星间激光链路利用激光束作为载波在空间进行图像、语音、信号等信息传递，具有传输速率高、抗干扰能力强、系统终端体积小、质量轻、功耗低等优势，可以大幅降低卫星星座系统对地面网络的依赖，从而减少地面信关站的建设数量和建设成本。 2.产业链拆分 Starlink系统作为卫星互联网，网络主要节点包括卫星、关口站和终端，本报告重点讨论Starlink星载天线、终端侧天线产业链构成。 2.1.星载：相控阵规模大幅提升，低成本化 关于Starlink星载天线采用了星上相控阵天线，相控阵天线支持对地Ku、Ka频率。 Starlink一代单星及相控阵平板相关尺寸如图4所示，可看出其主要包含4副相控阵平板天线、氪离子推进器、卫星跟踪装置、自动避撞系统及单翼太阳能帆板。 图4Starlink单星及相控阵平板示意图 资料来源：ctfiot，华西证券研究所 星载相控阵天线中的关键环节为T/R组件及天线振面，尤其是T/R组件，T/R组件作为有源相控阵天线最核心的部分，直接决定了相控阵天线的性能。 有源射频模块中集成了功放芯片、低噪声放大器芯片、射频开关、移相器以及控制电路等，芯片数量多，互连工序多且复杂，是射频信号处理的核心部件。 图5星载相控阵天线原理图6星载相控阵天线TR组件及振面原理 资料来源：中电科10所，华西证券研究所资料来源：中电科10所，华西证券研究所 一般而言，星载相控阵天线所用的收发射频芯片，用的是氮化镓、砷化镓等化合物半导体材料，单通道成本几千美元，而一颗卫星需要相控阵天线芯片的成本就需要几千万，Starlink用硅基芯片替代，将成本降到了单通道几十美元的量级。 2.2.终端天线：射频芯片为重要成本来源 SpaceX提供了StarlinkInternetKit整体解决方案，其中包含卫星地面系统（相控阵天线）、控制器和电缆等。 集成电路芯片包括：基带部分（波控和应用单元的功能）、射频芯片；其他模块包括：时钟模块、GPS模块、POE电源电路、电机驱动电路（驱动两个电机）、电源模块（给板卡中间的供电）。 板卡中间的大面积规则重复电路，均为射频芯片电路，Starlink相控阵天线RF射频芯片二代16颗，一代20颗。 图7中，数量最多的大芯片是多通道的带有PA和收发相位调整的功能beamformer芯片，周围小芯片是射频前端LNA芯片。其对应数量关系为1:32，大芯片一共有16颗，小芯片一共512颗。 图7StarlinkInternetKit内部组件的拆解。 资料来源：太空安全，华西证券研究所 通过天线板、电源板、路由主板对二代StarLink路由器进行制造成本评估，其中集成电路芯片成本占比60%以上，天线阵列等成本超过10%。 组件插入 其他子系统 最终组装和测试 模块、分立