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星载相控阵天线:低轨星座的“波束之眼”
发布日期: 2026-04-09 11:14:07

星载相控阵天线:低轨星座的“波束之眼”

“十四五”以来,国家将卫星互联网纳入新型基础设施,政策从“鼓励探索”转向“工程推进”。2025年中央经济工作会议明确商业航天为新质生产力代表。2026年两会审议通过的“十五五”规划纲要设立“空天信息基础设施”专栏,要求加快低轨星座建设。政府工作报告提出“培育卫星互联网应用市场”。频轨协调、出口许可等配套政策同步完善。政策主线强调自主可控与规模化,为星载相控阵天线国产化替代和批量应用提供了制度保障。

星载相控阵天线行业发展现状

资料来源:普华有策

一、行业定义

星载相控阵天线是指安装在卫星平台上,通过控制阵列中每个辐射单元的相位(和幅度)来实现波束电扫描的天线系统。与传统的机械扫描抛物面天线不同,相控阵天线无需物理转动即可在毫秒级完成波束指向切换。按波束形成方式可分为无源相控阵(PESA,单源多通道移相)和有源相控阵(AESA,每个单元配独立T/R组件);按工作频段覆盖L、S、C、X、Ku、Ka、Q/V等;按应用平台包括低轨通信卫星、中高轨导航/遥感卫星及深空探测器。本报告聚焦于面向低轨卫星互联网、高通量通信卫星等商业航天场景的星载有源相控阵天线产品及核心元器件。

二、发展历程(中国视角)

1、技术储备期(2015年以前)

以国家队(中电科集团、航天科技集团)为主导,星载相控阵天线主要用于军用雷达、遥感卫星等少量高价值平台。产品以定制化、小批量为主,成本高昂,未形成商业化供应链。此阶段完成了基础技术积累,但应用场景单一。

2、民用探索期(2015-2019年)

2015年《国家民用空间基础设施中长期发展规划》鼓励社会资本进入商业航天,民营企业开始关注卫星通信载荷。相控阵天线从纯军用向民用通信卫星延伸,但受限于T/R组件成本和技术成熟度,应用仍以少量试验星为主。少数民营企业开始预研星载相控阵技术。

3、星座驱动期(2020-2024年)

低轨卫星互联网概念升温,国内“千帆星座”、“GW星座”等规划出台,星载相控阵天线需求从“单星定制”转向“星座批量”。T/R芯片、波束控制芯片等核心环节开始出现民营供应商,铖昌科技、国博电子等企业进入批量交付阶段。行业进入技术验证与工程化并行阶段。

4、规模化前夜(2025年至今)

“十四五”收官,中国低轨卫星发射进入密集期。星载相控阵天线从技术验证转向批量生产,瓦片式架构、硅基CMOS芯片等降本路径加速推进。政策将卫星互联网纳入新质生产力,2025年中央经济工作会议明确加快星座部署,2026年两会政府工作报告提出“拓展手机直连卫星等新场景”。行业进入快速放量通道。

三、产业链总结及影响

1、产业链结构概述

上游为化合物半导体衬底(GaAs、GaN、SiC)、T/R组件、波束控制芯片、高频PCB、封装散热材料;中游为天线阵面设计、多通道校准测试、环境试验与整机集成;下游为卫星整机厂(国家队及民营卫星公司)、星座运营商、地面关口站设备商。各环节技术门槛差异显著,上游芯片组件是核心价值环节。

2、上游对行业的影响

T/R芯片与组件的国产化率、成本、良率直接决定星载相控阵天线的经济可行性。当前国内T/R芯片设计能力已初步具备,但高性能GaN功放、低损耗移相器等仍部分依赖进口。瓦片式封装工艺的成熟度直接影响天线的体积、重量和散热效率。若上游突破瓦片式量产和硅基CMOS芯片,天线单通道成本可大幅下降,推动星座建设加速。反之,进口依赖将制约行业放量。

3、下游对行业的影响

下游星座建设节奏决定天线订单规模。国内“千帆星座”、“GW星座”已进入工程实施阶段,2025年中国商业发射次数创历史新高,对星载相控阵天线形成持续采购需求。若星座按计划推进,天线企业将进入批量交付阶段;若频轨协调或资金问题导致延期,则行业产能可能过剩。手机直连卫星等新场景对天线提出更高通道数和更灵活波束控制要求,倒逼中游企业技术升级。

四、竞争格局

1、国家队主导高端宇航级市场

中电科集团(13所、14所、38所)和航天科技集团在宇航级星载相控阵领域占据垄断地位。其产品覆盖从L到Ka频段,具备全产业链自研能力,主要服务国家重大工程及部分高轨商业卫星。特点是技术可靠、性能领先,但成本较高、交付周期长,难以满足低轨星座大规模批量需求。国家队也在向低成本方向转型,但速度相对较慢。

2、民营企业形成差异化梯队

上海瀚讯在低轨卫星通信载荷领域先行,拥有相控阵天线及星上载荷研制能力,深度参与“千帆星座”配套,营收快速增长。雷电微力在毫米波相控阵微系统领域积累深厚,产品已配套北斗导航卫星,正积极拓展低轨通信。铖昌科技是国内少数能提供T/R芯片完整方案的民营企业,但因财务问题被实施*ST,2025年扭亏为盈,产品已批量应用于星载领域。国博电子是有源相控阵T/R组件国内销量最大的企业,中国电科旗下,星载产品已开始交付客户。上游材料环节由天岳先进、三安光电等供应。

3、竞争态势与协作模式

国家队与民营形成“基础型谱+差异化配套”格局。民营企业在成本控制、响应速度上有优势,但宇航级可靠性验证经验相对薄弱,主要承担星座批量配套的中低端或定制化产品。随着星座建设加速,民营企业份额有望提升。同时,部分整机企业向上游延伸自研T/R芯片,形成垂直整合趋势。竞争焦点集中在瓦片式封装良率、通道集成度和单通道成本。

五、核心驱动因素

1、低轨星座组网对多波束、快速扫描的刚性需求

低轨卫星相对于地面高速运动,单颗卫星过顶时间仅数分钟。传统抛物面天线需要机械转动跟踪,响应慢、可靠性低,无法满足连续服务要求。相控阵天线通过电扫描可实现毫秒级波束切换,且能同时形成多个波束服务不同区域用户。因此,星载相控阵天线成为低轨通信卫星的必选项。国内“千帆星座”、“GW星座”合计规划卫星数量庞大,直接拉动天线需求。

2、传统抛物面天线在低轨场景下的根本性缺陷

机械扫描天线存在转动部件,在轨故障率较高,且波束切换速度慢,无法实现多波束同时工作。对于需要全球覆盖、海量用户接入的低轨星座,抛物面天线已完全被淘汰。相控阵天线无机械部件、可靠性高,且可通过数字波束赋形实现灵活的资源调度。这一技术代际切换是不可逆的,驱动星载相控阵天线渗透率持续提升。

3、政策与资本的双重驱动

“十五五”规划纲要设立“空天信息基础设施”专栏,明确要求加快低轨星座建设,推进星载相控阵天线等关键部件国产化。2025年中央经济工作会议将商业航天列为新质生产力代表。2026年政府工作报告提出“培育卫星互联网应用市场,拓展手机直连卫星等新场景”。产业基金、科创板为相关企业提供融资通道,加速技术验证与产能建设。

4、成本下降推动从“定制”走向“批量”

早期星载相控阵天线单通道成本高昂,仅适用于少量高价值卫星。随着瓦片式封装、硅基CMOS芯片、自动化测试等技术进步,单通道成本持续下降。国内企业正建设自动化产线,未来三年有望将成本降至可接受水平。成本下降将刺激星座运营商扩大采购规模,形成正反馈循环。

5、新场景扩展市场边界

手机直连卫星功能在2025-2026年快速普及,要求星载天线具备更大的阵面、更宽的波束覆盖和更高的灵敏度,推动天线通道数增加和波束控制算法升级。星上处理与跳波束技术需要天线与基带深度耦合,实现动态资源调度。此外,遥感卫星数据中继、深空探测通信等场景也对相控阵天线提出差异化需求,打开长期增长空间。

6、供应链自主可控的国家战略

T/R芯片、GaN功放、高频PCB等关键环节的国产化率提升成为国家战略。在特定国际环境下,进口依赖可能面临断供风险。因此,无论是国家队还是民营企业,都在积极推动上游材料、芯片、封装等环节的国产替代。这为国内化合物半导体衬底企业、T/R组件厂商提供了明确的导入窗口,加速行业生态成熟。

北京普华有策信息咨询有限公司《“十五五”星载相控阵天线产业深度研究及趋势前景预判报告》围绕星载相控阵天线行业,从定义、发展历程、产业链、技术水平、竞争格局、驱动因素、发展趋势、壁垒、机遇与挑战等维度展开系统分析。报告结合“十四五”以来的行业演变与“十五五”规划方向,融入2025年中央经济工作会议及2026年两会、政府工作报告精神。核心结论:低轨卫星星座组网对多波束、快速扫描的刚性需求,推动星载相控阵天线从“可选”变为“必选”。传统抛物面天线无法满足低轨卫星移动性要求,相控阵凭借电扫描、多波束、高可靠性成为唯一解决方案。当前国内T/R芯片国产化率仍低,瓦片式封装工艺尚不成熟,但政策红利与星座建设加速共同驱动行业进入高速成长期。手机直连卫星、星上处理等新场景打开长期空间。