通信行业策略：下一代卫星互联网看什么？——光学、射频与材料

通信 下一代卫星互联网看什么？——光学、射频与材料 证券研究报告|行业策略 2024年01月03日 卫星通信——下一代通信革命的“主战场”。通信行业从有线时代进入无线时代已经数十载，行业对于下一代通信革命的探索不断向前。高速率，广覆盖一直通信行 增持（维持） 业更新的目标。当下，随着低轨卫星在星链引领下逐渐走向成熟，广覆盖/高速化/ 通用化的卫星通信有望引领人类通信方式的下一轮变革。 SpaceX与Starlink引领全球卫星通信发展。全球低轨卫星的领导者当属马斯克旗 行业走势 下的Starlink和SpaceX，凭借SpaceX全球最低的发射成本，与Starlink极低的卫星通信沪深300 生产成本，Starlink率先在全球实现了较好的网络覆盖，并在全球多数地区提供服务。当下，两家公司依旧引领着全球卫星通信发展，凭借实验中的Starship火箭与完全体的StarlinkV2卫星，有望在全球范围内实现低轨卫星互联网的手机直连服务。在马斯克一枝独秀的同时，北美卫星互联网产业竞争也愈发白热化，亚马逊投资的“柯伊伯”星座也有望凭借SpaceX的猎鹰9火箭实现加速部署，北美星座有望在马斯克打造的较低发射成本与制造产业链基础上快速繁荣。 国之重器，中国卫星通信发展迫在眉睫。随着在俄乌战争、巴以冲突中Starlink战略意义凸显，卫星互联网作为国家重要军事力量的价值正在被逐步认识。我国由于地面通信网络全球领先，加之较高的产业链成本，卫星互联网起步与进度晚于北美。 但随着星网集团的成立，叠加卫星互联网的战略价值被进一步发掘，我国卫星互联网产业发展有望迎来拐点，近期，相关实验卫星的成功发射也为我国卫星互联网产 64% 48% 32% 16% 0% -16% -32% 2023-012023-052023-082023-12 作者 业的探索迈出了扎实的一步。 三大技术高地：光学星间链路、射频与三代半导体材料。从通信器件的环节来看，卫星通信主要涉及三大技术壁垒，首先是卫星通信的核心环节，天地间微波通信所用的相控阵射频器件。相控阵射频涉及到射频芯片，天线，放大器等等多个环节， 如何低成本的制造出能够稳定运行在太空环境中的天线与地面接收终端，是卫星实现天地通信的基础。第二是卫星间的激光通信系统，激光在太空中没有云雨等天气情况干扰，可以稳定的实现星与星之间的高速数据传输，从而减少星座对于地面信关站的依赖程度，也可以进一步提升卫星网络延迟和使用体验。当下，马斯克的二代先行卫星上已经开始实验性运行激光通信功能，卫星上的光将成为全球星座的下一技术热点。第三则是卫星通信材料的更新，由于天地之间通信需要的微波功率一致，手机直连代表手机端的功率下降，则卫星端射频需要更高的功率，而通过三代半导体提高微波功率，则有望成为未来实现手机直连卫星的主流解决方案。 投资建议：抓住射频器件、卫星光与三代半导体三大环节。 射频是卫星通信的基础，而三代半导体与卫星光则是下一代卫星网络的进化方向，建议积极布局相关产业公司切入国内星座建设与海外供应链机会。 射频：海格通信、国博电子、信维通信、灿勤科技等；卫星光通信：光迅科技、腾景科技、天孚通信等； 三代半导体：三安光电、天岳先进等。 风险提示：星座建设进度不及预期，卫星互联网市场规模不及预期，市场竞争风险。 分析师宋嘉吉 执业证书编号：S0680519010002邮箱：songjiaji@gszq.com 分析师黄瀚 执业证书编号：S0680519050002邮箱：huanghan@gszq.com 分析师赵丕业 执业证书编号：S0680522050002邮箱：zhaopiye@gszq.com 分析师邵帅 执业证书编号：S0680522120003邮箱：shaoshuai@gszq.com 分析师石瑜捷 执业证书编号：S0680523070001邮箱：shiyujie@gszq.com 相关研究 1、《通信：2024年十大展望》2023-12-31 2、《区块链：比特币现货ETF将带来什么？》2023-12-30 3、《通信：全国一体化算力网，算力调度再升级》 2023-12-26 重点标的 股票代码 股票名称 投资评级 EPS（元） PE 2022A 2023E 2024E 2025E 2022A 2023E 2024E 2025E 300394.SZ 天孚通信 买入 1.02 1.53 2.55 3.26 88.24 58.82 35.29 27.61 688195.SH 腾景科技 买入 0.45 0.64 0.93 1.38 76.82 54.02 37.17 25.05 资料来源：Wind，国盛证券研究所 请仔细阅读本报告末页声明 内容目录 一、投资要件4 二、卫星通信——人类通信的下一次革命5 三、空间先行者——复盘星链成功之路8 3.1频谱与轨道资源8 3.2降本技术——火箭回收和复用/一箭多星11 四、北美“一超多强”，中国星座加速发展13 4.1北美：“一超多强”格局，Starlink率先构建人造星座蓝图13 4.1.1Starlink：人造星座先驱者13 4.1.2亚马逊Kuiper：后起新秀，AWS赋能高速卫星网络15 4.2中国：星网、G60充当我国太空“圈地运动”先锋16 �、射频：卫星通信的基石17 六、卫星光：下一代星座的“血管”19 七、三代半导体：全球功率器件高地，下一代卫星必备23 八、投资建议：聚焦射频、卫星光与三代半导体射频25 九、风险提示26 图表目录 图表1：美国卫讯股价走势6 图表2：全球通信卫星发射数量统计6 图表3：SpaceX发展史、融资史与估值7 图表4：SpaceX、Starlink近年营收（亿美元）7 图表5：SpaceX发展历程8 图表6：世界各国低轨卫星星座申请情况9 图表7：不同通信频段主要用途10 图表8：SpaceX猎鹰九号火箭构成11 图表9：2018-2022年猎鹰9号火箭第一级复用情况12 图表10：2020年以来猎鹰9号新火箭和复用火箭成本对比（单位：万美元）12 图表11：目前可使用星链的国家/地区13 图表12：星链计划总体部署计划表14 图表13：星链地面站分布14 图表14：星链地面站外观14 图表15：Starlink、Viasat资费对比15 图表16：亚马逊紧凑版天线，便携性较强15 图表17：星网工程申请的轨道计划16 图表18：2021年11月，G60星链产业基地开工16 图表19：Starlink地面用户终端拆解17 图表20：Starlink地面用户终端中，每只小射频天线的拆解17 图表21：Starlink地面用户终端中，每只小射频天线的馈线18 图表22：相控阵雷达原理18 图表23：Starlink手机直连18 图表24：卫星激光通信优劣势19 图表25：StarlinkV1.5卫星搭载的激光载荷20 图表26：激光通信载荷架构20 图表27：非相干调制与相干调制对比21 图表28：Tesat、SpaceMicro和Mynaric激光通信产品对比21 图表29：蓝行者3号卫星天线阵列23 图表30：卫星射频投资标的25 图表31：卫星光通信投资标的25 图表32：卫星三代半导体投资标的25 一、投资要件 市场对于海外卫星互联网的迭代与发展进度认识不足。市场目前对于Starlink卫星的认识停留在普通的微波通信时代，部分投资者认为Starlink依然是天量资本支出下的“军事用途”或“融资项目”。但2022年以来，随着1.5代星与2代迷你星发射数量与日俱 增，Starlink正将星间激光通信、手机直连等功能逐渐带入现实。同时随着产业链持续降本与发射成本降低，Starlink得以在较有吸引力的套餐价格下，实现了盈亏平衡，迈过了成为全球巨头的关键环节。同时，北美除Starlink外，如柯依伯、Oneweb等星座也在加紧建设，海外已经正式进入产业爆发期。同时随着在俄乌战争、巴以冲突中卫星互联网发挥了重要的军事及援助功能，其作为“大国重器”的地位正在逐渐显现。因此，发展或者拥有一套完善的卫星互联网星座正在加剧成为大国角逐的下一个科技高地。 市场对于卫星互联网下一代演化方向认识不足。市场目前对于低轨星座的演化方向还简单的停留在“堆叠数量”、“抢占轨道”等初期方面，但当下，低轨卫星星座正在Starlink 的带领下进入下一个时代。面向未来，低轨星座有两个演化方向，第一便是星间激光通信，通过高速率的星间激光通信，星座可以有效降低对于地面信关站的依赖，从而将服务覆盖范围扩展至信关站难以建设的地区，同时较小的信关站数量也将进一步降低星座建设成本。星间激光通信主要壁垒在于对于相干光的调制、接受和捕获，同时相关光电器件在太空的稳定性也将成为重要考验。未来随着低轨卫星标配激光通信，相关光学厂商有望开拓新的下游市场。第二个重要的演化方向则是手机直连，当前的卫星通信，均需在地面配备体积较大的专用终端，或者在手机内部搭载专门的通信组件来实现与卫星的连接，一方面是卫星通信所用频段与蜂窝网络不同，其次是卫星所处的高度较高，因此需要在地面设备拥有较高功率来将信号发射到卫星。实现手机直连，一是要与运营商合作来共享频谱，最重要的一点则是进一步加大卫星端的信号发射功率，当前主流加大功率主要依靠提高卫星天线面积，但是过大的天线面积除了增加发射成本外，也会对太空观测造成影响，所以未来以三代半导体为代表的高功率射频器件有望上星，从而在同等天线面积上增加信号功率，实现更好的手机直连效果。 投资建议： “将地面基站搬上星实现更高效的覆盖”是卫星通信的核心，高效、降本将伴随民用卫通的发展全过程。射频是卫星通信的基础，而三代半导体与卫星光则是下一代卫星网络的进化方向，建议积极布局相关产业公司切入国内星座建设与海外供应链机会。 射频：海格通信、国博电子、信维通信、灿勤科技等；卫星光通信：光迅科技、腾景科技、天孚通信等； 三代半导体：三安光电、天岳先进等。 同时关注卫星通信主题下的旭升集团、创意信息、三维通信、通宇通信、中国卫通、中国卫星等。 二、卫星通信——人类通信的下一次革命 现代通信方式的发展，从最早的有线电话，进化到以基站为骨干，以手机终端为载体的无线通信网络已有数十载，站在当下，通信业界最大的探索方向，便是下一代的通信网络该用何种方式承载。是沿用当下的基站网络，持续提高通信速率，降低时延，亦或是变革传统的地基基站模式，将网络覆盖用更高的视角重新审视，成为了当下通信网络演变的两条主流路线，而卫星通信，则是当下最有希望改变传统基站网络物理形式的下一代通信网络架构。 卫星通信在此前一直与传统通信网络较为独立的发展，传统通信网络负责人群聚集地区的信号覆盖，追求稳定，高速率，低时延等等满足人类日常生活需要的通信功能。而卫星通信则更加专注于如无人区，远洋航行，应急通信等等特殊环境下的“底线通信”，对于带宽，时延等等要求较低。但近年来，随着以星链为代表的低轨星座加速成熟，卫星通信似乎正在将“覆盖范围”、“覆盖成本”、“使用体验”这一不可能三角逐渐打破，从而使得卫星网络有了和传统通信网络互相融合的可能。 与此同时，随着全球化的进程，通信能力也从传统的国内基建能力转化为国家竞争力的一个重要部分。过去如GPS，北斗等等依托卫星的导航系统，帮助美中等世界强国将定位能力输出至海外，实现军事定位自主可控的同时，也凭借如民用导航，农机导航等等能力的输出，提升了国际影响力。同时，中国通信基建的出海，也给众多第三世界国家带去了稳定的通信网络，为其社会经济发展提供了重要助力。 近年来，随着地缘政治冲突加剧，如何实现通信能力的远程覆盖与投送，亦成为了大国施加影响力的重要工具。在2023年的俄乌冲突，巴以冲突中，以星链为代表的通信能力均成为了战时通信或人道主义救援的重要组成部分。相比于传统的通信网络“建设难，损坏易”的特点，对于地面设施依赖度较小的卫星网络已经成为军事力量中的重要部分。 综合来看，卫星