以下内容转自华西证券军工研报，仅供参考。
1. 相控阵天线：多波束、高速度、低成本
1.1. 相控阵天线是什么
相控阵天线指的是，通过控制阵列天线中辐射单元的馈电相位，来改变方向图形状的天线。控制相位可以改变天线方向图最大值的指向，以达到波束扫描的目的。传统雷达依靠360度旋转来扫描目标，而相控阵雷达与它的区别是，绝大多数相控阵雷达都是不动的，相控阵雷达的天线由无数个小单元天线组成，这些小单元天线叫做“阵元”，对于有源相控阵雷达来说，每一个阵元都是独立控制的，它们既能独立发射雷达波，也能接收雷达波的回波信号。
与传统天线比，相控阵天线具备扫描速度高的最大优势。用机械方法旋转天线惯性大、速度慢，相控阵天线则克服了这一缺点，波束的扫描速度很高。它的馈电相位一般用电子计算机控制，相位变化速度很快（毫秒量级），天线方向图最大值指向或其他参数的变化迅速。这是相控阵天线的最大优势。
相控阵天线可以分为无源相控阵天线和有源相控阵天线。无源相控阵天线所有的阵元共用一个发射 / 接收（Transmit/Receive，T/R）单元，结构和功能简单。无源相控阵天线表面的阵元只有改变信号相位的能力而没有发射信号的能力，信号的产生需要依靠天线后方的信号产生器，然后利用波导管将产生的信号送到放大器上，再传送到阵列单元上面，接收时则反向而行。
有源相控阵每个天线阵元都有独立的T/R组件，且采用微波集成的方法，可实现设备小型化。有源相控阵的每个天线阵元都有一个独立的T/R组件，每个T/R组件都包含一个移相器和放大器，通过调整从每个天线阵元发射信号的相位和幅度来形成波束，可以同时在多个频率上以不同方向形成多个波束，整个过程都是电子控制完成。相较于无源相控阵天线，有源相控阵天线的优点是使用微波集成的方法，将移相器、滤波器、衰减器、功放和低噪放等集成在芯片中，实现了设备的小型化、轻型化，波束指向精度较高且具备一定的波束旁瓣抑制能力。
相控阵天线系统的主要组成部分包括: 天线单元及阵面、T/R组件、波束形成网络、电源、波控以及结构与热控组件，如图3所示。其中，天线单元的作用是实现射频信号与空间电磁波之间的相互转换，其工作带宽和辐射效率等特性对整个相控阵系统的设计至关重要，因此必须根据系统要求选择合适的天线单元形式。波束形成网络则是用来实现波束扫描时相控阵天线各单元所需的幅度和相位分布，其实现方式直接影响着整个相控阵天线的系统架构。T/R组件是有源相控阵雷达的关键部分，T/R组件的性能会对整个雷达系统的性能有直接和关键性的影响，如雷达发射信号的波束形成、测向精度及系统稳定性等。
1.2.相控阵天线的原理与优势
原理上，相控阵天线主要是通过控制每个天线单元的相位差，调整波束的指向角度，从而实现对目标的准确定位、追踪和扫描。相控阵天线通常由大量天线单元组成，这些单元以规则的二维阵列排列。每个天线单元可以独立地调整发射或接收信号的相位。通过适当地控制每个天线单元的相位差，可以使得天线系统在特定方向上形成一个集束，即波束。通过调节相位差，波束的指向角度可以改变，从而实现对目标的准确定向、追踪或扫描。
相控阵天线优势包括：（1）多波束成形和快速扫描，相控阵天线可以在一个重复周期内通过转换波束形成多个指向不同的发射波束和接收波束，这些波束可相互独立，且具有快速扫描捷变能力；（2）波束赋形，通过调整相控阵阵列中各单元通道内信号幅度与相位，可改变天线方向图函数或天线波束形状；（3）抗干扰能力强，相控阵天线可集中多个辐射单元的功率形成大功率模式，也可以通过自适应控制能量和主瓣增益向不同方向发射所需能量，从而提高其抗干扰能力；（4）高可靠性，相控阵雷达因为省去了整个天线的机械驱动系统，所以它的可靠性非常高，平均无故障时间远远高于传统雷达。另外，相控阵雷达的思想类似于互联网，某些节点坏了不影响整体功能的使用，数百个或上千个阵元中，就算有百分之十的阵元损坏，相控阵雷达依然可以使用。
2. 空间段和用户终端均需配置，相控阵天线作用关键
相控阵天线是卫星通信系统的核心部件，也是促进卫星组网发展的关键技术之一。相控阵天线在卫星通信系统空间段和用户终端都有应用，包括星间数据链通信、北斗卫星导航系统、地面“动中通”通信系统、无人机通信控制系统、地面导航等平台。在空间段主要是利用相控阵天线的同时多点波束、敏捷波束和空域滤波能力，在用户终端则是看中其低轮廓、灵活波束形成处理、空域自适应调零滤波以及潜在的低成本等特点。
2.1.空间段：卫星数据链核心部件，实现目标跟踪功能
相控阵天线可以实现对目标卫星的追踪，在低轨卫星上具有很强的适配度。相控阵天线可以改变主瓣指向，实现卫星跟踪。对低轨卫星通讯来说，由于卫星出现在视野中只有约十分钟的时间，并且一直保持运动，且运动范围是海平面以上所有角度，所以，需要一套特殊的跟踪技术才可以使得地面站天线一直保持对准，或者瞄准目标卫星。使用相控阵天线，可以不断改变主瓣指向，从而实现卫星跟踪。低轨卫星蓬勃发展，相控阵天线将不再局限于指向赤道上空的固定静止轨道卫星，可在其高性能的扫描范围内，在不同的非静止轨道卫星之间进行切换，天线扫描角度受限的问题将会消失。
国外对星载多波束相控阵天线的研究起步早，发展较为成熟。国外对星载多波束相控阵天线的研究已经历了40余年的时间，早在20世纪八九十年代，美国就已经将多波束相控阵天线应用到低轨卫星星座领域。根据低轨卫星星座的发展历程，低轨星载多波束相控阵天线可以划分为三个发展阶段。第一代低轨星载多波束相控阵天线工作在L/S等较低频段，带宽较窄; 采用模拟波束形成网络实现固定波束覆盖，且波束数量一般不超过16个。第二代相控阵天线仍然工作在L/S等较低频段;采用模拟波束形成网络实现固定波束覆盖，单副天线产生的最大波束数量增加到48个，第三代低轨星载多波束相控阵天线主要工作在Ku和Ka频段，并有望朝着Q/V等更高频方向发展; 目前主要采用模拟波束形成技术，但数字波束形成技术是其未来发展趋势; 跳波束覆盖方式逐渐取代固定波束覆盖方式以实现灵活覆盖。
全球最早低轨卫星系统“铱星”系统目前已有75颗星，为全球个人通信提供支持。1987年，美国摩托罗拉公司提出并部署了第一代真正依靠低轨卫星星座提供联系的全球个人通信系统，并将之命名为“铱星”。当前的第二代铱星数量达到75颗（66颗+9颗备份），使用相控阵天线开展通信服务。二代铱星星载主体由3个有源相控阵板和波束成形网络组成，每个有源相控阵有106个阵元和T/R组件。波束成形策略为基于两维交叉Butler矩阵和功分器形成。16个点波束，整星共计48个点波束指向地球。L波段相控阵天线主要实现语音和数据通信，Ka波段相控阵天线实现馈电链路和交叉链路通信。
全球星系统采用48颗绕地球运行的低轨道卫星，在全球范围（不包括南北极）向用户提供无缝隙覆盖的、低价的卫星移动通信业务，业务包括语音、传真、数据、短信息、定位等。用户可使用双模式手持机进行通信。双模式手持机既可工作在地面蜂窝通信模式，也可工作在卫星通信模。其中第一代Globalstar下行用户波束链路采用91个发射阵元和61个接收阵元，均为六边形阵列布局，通过采用功分器和合成器方式形成16个点波束。第二代 Globalstar 发射天线采用半有源相控阵天线形成16 个波束，并由多端口功放器进行信号放大。由图6所示的 TX10喇叭实现中心波束 1，其他9个TX10阵面形成外围的9个波束。TX6的6个阵面形成中间的6个波束，且多端口功率放大器可实现波束间的功率调节。
Starlink1.5 版本星载天线主要采用4副平板相控阵天线，能支持对地 Ku、Ka 频率。4副相控阵天线的尺寸大概为0.7m，阵元单元个数约为240个，阵元间隔小于23.6mm，法线方向最大增益为37.8dBi，每个单载波带宽为250MHz，采用不同极化方式、空间复用。可形成Ku频段用户侧波束至少8个，充分发挥了4副相控阵星载天线的优势。
OneWeb星座是美国OneWeb公司建设的新一代宽带低轨卫星星座通信系统,其目标是能够向全球提供无缝且价格适宜的的宽带互联网接入服务。根据OneWeb卫星公司于2021年1月向FCC提交的申请文件，OneWeb星座布局设计应该包括6372颗低轨卫星和1280颗中地球轨道卫星。OneWeb每颗卫星能够产生16个Ku频段椭圆形用户波束和两个Ka频段馈电波束，可以灵活地对地面特定区域进行连续覆盖。用户链路天线采用一个由16个线型馈源组成的Ku无源多波束相控阵天线，来形成16个长椭圆形状固定波束。该天线采用了紧凑型模拟波束形成网络来对金属辐射器的两个极化进行馈电。此外，该天线还采用了一种刀片型天线外形设计以满足卫星对质量和成本的限制。
近年来，国内众多单位也积极开展了低轨通信卫星试验系统的研制,带动相控阵天线发展。如图 12 所示，在中国航天科技集团研制的鸿雁星座通信系统中，采用 Ka 频段 4 波束相控阵天线，从而形成 4 个独立发射波束和 4 个独立接收波束，并且在轨成功验证了跳波束宽带通信技术。
2.2.用户终端：实现抗干扰、多星信号灵活接收等功能
相控阵天线在卫星用户终端的潜在应用主要考虑移动卫星通信中的发射多波束切换管理、避免干扰其他卫星、多星信号灵活接收以及GEO与LEO/MEO系统的相互操作。对于LEO，MEO卫星通信，卫星在轨道上不停地快速运动，地面天线要保持跟踪天空中“飞行”的卫星，并能很快地从跟踪一颗卫星切换到另一颗，如果使用传统机械式天线，除非是双天线，否则无法在不造成通信中断的情况下连续跟踪卫星。相控阵等电扫描平板电线的应用将大大改善上述情况，由于没有机械部件，低轮廓、高可靠性，甚至一副天线可以支持多星同时工作，非常有利于NGSO卫星通信。但是，相控阵天线应用有一个极大的挑战，当波束指向60°或偏离视轴更远时会发生增益下降，因此需要多副天线形成一个完整视场。
当前国际上几家较有名的电扫描平板天线厂家包括Phasor公司、C-COM公司、Isotropic公司、SatixFy公司ThinKom公司和AvL公司等。比如，Isotropic在2018年美国卫星大会发布概念天线，其预计 Ku 频段终端低于300美元，Ka频段终端低于450美元。国内方面，2021 年第十三届中国国际航空航天博览会（中国航展）期间，中国电子科技集团有限公司下属中电科航空电子有限公司发布了国内首款采用相控阵天线的机载 Ka 宽带卫星通信系统，该系统适用于未来低轨卫星网络，在卫星互联新技术应用方面优势明显。
3. 卫星需求大爆发，星载T/R组件开启千亿元市场
3.1 星网星链两大计划推动，卫星产业链需求大爆发
低轨卫星可以提高信道容量和传输速率，覆盖无基站覆盖区域，是未来发展趋势。移动通信要依靠基站作为节点进行传输和发送，在没有基站的地区或在基站失去功能的情况下，移动通信就会中断。地球上仍有大片的区域没有基站的覆盖，例如海洋、沙漠、山地、峡谷等，虽然在海洋上有同步卫星的海事卫星通信，但是因为同步卫星距离遥远（36000km）位于静止地球轨道（GEO），空间衰减很大，影响了通信信道的容量和传输速率。由于地面移动通信的飞速发展以及大数据容量的网络传输的激增，高轨卫星转发模式越来越难以满足用户的需要，通过增加高轨卫星密度受到大功率干扰的制约而难以奏效。为了提高信道容量和数据率，满足众多用户的需要，低地球轨道（LEO）卫星通信脱颖而出，LEO卫星的轨道高度一般在200km-1200km。
技术发展化解之前LEO通信的难题，低轨卫星通信展现出重要转机。随着技术的不断发展，特别是火箭可回收发射技术和微系统技术的出现，先前LEO通信因为不能与地球自转同步带来的种种难题迅速化解，而LEO卫星通信因距离大大缩短、EIRP大大改善、通信链路中的G/T值得到提高，LEO地通信技术出现了重要的转机，展现出光辉的前景。
我国目前主要有两大低轨卫星发射计划，一是GW星网，二是上海政府G60-星链，前者是统筹规划，后者是地方落地的产业集群。GW星网：2020年4月，国家发改委首次将卫星互联网作为网络基础设施纳入“新基建”范围，明确了建设卫星互联网的重大战略意义。同年9月，以“GW”公司名义向ITU提交星座频谱申请，包括GW-A59和GW-2宽带星座计划，计划发射卫星总数量达到12992颗。2021年4月，中国卫星网络集团有限公司（简称中国星网）正式成立，卫星互联网作为国家重要战略出现在公众视野，标志着中国卫星互联网踏上了新的征程。由于低轨资源稀缺性，ITU联盟规定，申报7年内必须发射，否则额度失效，按照规定，中国要在2034年内完成所有申报卫星的发射。上海政府G60-星链：上海市松江区委书记程向民在7月25日举行的“高质量发展在申城·松江区”新闻发布会上表示，上海松江加快开辟新领域新赛道，打造低轨宽频多媒体卫星“G60星链”，实验卫星完成发射并成功组网，一期将实施1296颗，未来将实现一万两千多颗卫星的组网。
我们认为，轨道资源的稀缺性+高信道容量和传输速率的需求+技术端的突破，决定低轨卫星星座组网的必要性和迫切性，在星网(GW)和G60星链两大计划推动下，卫星产业链上下游将迎来需求爆发期。
3.2 星载T/R组件市场空间达千亿元
根据以下假设，估算出星载TR组件价值量约为863.71亿元，考虑到替换问题和除GW星网和上海政府G60-星链外的我国其他卫星发射计划，星载TR组件高达近千亿价值量，而未来用户终端所需相控阵天线市场将更广阔：
假设1：根据《卫星通信中相控阵天线的应用及展望》、《星载相控阵天线的技术现状及发展趋势》、《有源相控阵雷达T/R组件技术研究》等文献资料，单星一般需要约300个阵元，有源相控阵每个天线阵元都有独立的T/R组件，即单星需要300个T/R组件。根据国博电子招股书，T/R组件单价在1.35-1.65万元，那么单星T/R组件价值量约400~500万元。下面假设采用单星T/R组件价值量500万元来计算。（单星T/R组件价值量）
假设2：G60项目分三期建设，目前一期工程将建设数字化卫星制造工厂、卫星在轨测运控中心和卫星互联网运营中心。其中，卫星工厂的设计产能将达到 300 颗 / 年，单星成本将下降 35%。假设2026-2030年，单星成本下降为原来的0.8，TR组件价格下降幅度与整体保持一致。2031-2035年，TR组件价格下降为原来的0.6。（价格系数）
假设3：随着发射成本的下降、卫星制造技术的成熟及产能的逐渐建设，GW星网发射呈现先慢后快的整体节奏，于2035年前全部发射完成，假设2024-2025年发射500颗，2024-2030年共完成总目标的35%，2032-2035年完成总目标的剩余部分（65%）。由于上海政府G60星链已披露首期发射节奏，在2025 年底前完成648 颗GEN1 卫星发射任务，在2026~2027 年完成后续648 颗GEN2 卫星发射任务，因此假设2024-2025年648颗卫星全部按照计划发射，2024-2030年完成总目标的35%，2031-2035年完成总目标的剩余部分（65%）。（发射节奏）
假设4：暂不考虑卫星组网中的卫星寿命及其替换问题。（不考虑替换）
4. 投资建议
轨道资源的稀缺性+高信道容量和传输速率的需求+技术端的突破，决定低轨卫星星座组网的必要性和迫切性，在星网(GW)和G60星链两大计划推动下，卫星产业链上下游将迎来需求爆发期。而相控阵天线是促进卫星组网发展的关键部件之一，也是卫星互联网产业链优秀投资赛道之一。
主要受益标的：
1、雷电微力
国内毫米波有源相控阵微系统（T/R组件）核心供应商，产品广泛应用于精确制导、通信数据链、雷达探测等专用领域，也可拓展应用至5G通信基站、车载无人驾驶雷达、商业卫星链路系统、移动终端“动中通”等通用领域。据公司公告及投资者问答平台，公司相继参与多项通信数据链相关毫米波有源相控阵微系统的承研承制，是国内少数能够提供宇航级通信数据链产品的企业之一，某定型产品已经成功应用于多个卫星。
2、铖昌科技
国内相控阵T/R芯片重要供应商，产品已应用于星载、机载、舰载、车载及地面相控阵雷达等多种型号装备中，星载相控阵T/R芯片系列产品在某系列卫星中实现了大规模应用，提升了卫星雷达系统的整体性能，达到了国际先进水平。
3、臻镭科技
军用射频芯片领军企业，主要产品包括射频收发芯片及高速高精度ADC/DAC芯片、终端射频前端芯片、电源管理芯片、微系统及模组等。产品适配性强，下游覆盖面广，可应用于无线通信终端、新一代电台、高速跳频宽带数据链、雷达、卫星通信、5G基站等，目前客户主要是航天两大集团。民用市场拓展方向主要是移动通信系统和卫星互联网等。