在卫星互联网体系中,相控阵天线正在从“高端通信设备”,变成决定整张网络是否能长期运行的关键能力。今天我们来了解:2025商业航天10大新赛道——卫星相控阵天线。无论是SpaceX的星链、中国星网的GW星座,还是垣信卫星的千帆星座,相控阵天线都已经成为星地通信链路的主流方案。但在讨论“卫星相控阵天线”之前,有一个经常被忽略、却极其重要的事实:这并不是一个单一赛道,而是两个工程逻辑、商业模式和产业门槛完全不同的细分方向。01什么是相控阵天线相控阵天线是一种通过电子方式控制波束方向,而无需物理转动天线的先进卫星通信天线系统,具有灵活度高、扫描角域宽、可靠性高等优点。1、相控阵天线分类根据设计的不同,分为有源相控阵和无源相控阵两大类。无源相控阵只有一个中央发射机和接收机。移相器位于天线单元和中央收发机之间,用于控制波束方向。结构相对简单,成本较低,但功能性和可靠性不如有源相控阵。2、相控阵天线组成部件一个完整的卫星相控阵天线通常包括由多个独立天线单元按一定规则排列的天线阵面、射频组件、射频网络、电源、波束控制板以及结构件等构成。其中,天线阵面和射频组件是卫星相控阵天线的核心组件。其中又以射频组件价值最高,占总体成本的约50%。射频组件中包含几个基本器件,如双工器、滤波器、移相器、功率放大器、低噪声放大器 (LNA)、以及模数转换器 (ADC) 和数模转换器 (DAC)等。这些组件通常通过特殊工艺集成在各类芯片中,包括辐相多通道芯片和射频前端芯片。
3、卫星相控阵天线行业划分在商业航天语境下,“卫星相控阵天线”并不是一个单一赛道。根据部署位置和工程约束的不同,它至少分为两个技术路径、商业逻辑和产业门槛完全不同的细分方向:一是星载相控阵天线,二是地面相控阵终端设备。02为什么相控阵天线在卫星互联网中不可替代?无论是星载端还是地面端,相控阵天线本质上解决的是低轨卫星互联网面临的共性问题:低轨卫星轨道周期短、运动速度快,地面与卫星之间必须实现连续跟踪与快速切换,传统机械天线在响应速度、可靠性和多星协同方面均存在明显瓶颈。相控阵天线通过电子扫描和多波束能力,实现了:对低轨卫星的持续稳定跟踪:无机械部件磨损提高可靠性的同时,分布式的天线单元设计也让单个组件失效对系统的影响降到了最小。多星同时通信与快速切换:低轨卫星的轨道周期约90-120分钟,地面与卫星想要实现不间断的持续通信必须实现快速跟踪与切换,而相控阵天线不仅覆盖范围更广,还可以多波束同时工作,一副天线同时追踪多颗卫星,实现多星协同通信,并且支持毫秒级切换。对不同区域、不同业务的动态覆盖:相控阵天线可以通过调整波束方向和形状,根据实时用户分布,动态调整波束的覆盖区域,提升带宽利用率以及区域服务能力。03全球市场规模提到全球卫星相控阵天线产业链的发展,就不得不提到SpaceX的星链计划。作为全球卫星互联网产业的模板,星链直接推动了相控阵天线技术在卫星通信领域的大规模应用。1、星载相控阵天线:高门槛、工程密集型赛道作为目前规模最大、工程节奏最快的低轨星座,每颗星链卫星配备了4个有源相控阵天线,其中两个用于与地面终端通信,两个用于与地面站通信。目前,星链已经发射超过10700颗卫星,地面订阅用户超过900万。根据其相控阵天线芯片供应商意法半导体透露,从2015年至今,公司已向SpaceX供应了超过50亿颗射频天线芯片。星链的意义不在于“用了相控阵”,而在于:它证明了有源相控阵天线可以在低轨星座中实现大规模、长期、稳定运行。这也直接拉高了全球星载相控阵天线的工程标准。2、地面相控阵终端:规模潜力大,但商业路径仍在探索与星载端相比,地面相控阵终端在整体相控阵市场中占据更大体量,但应用结构更加复杂。
其核心不确定性在于:成本是否能持续下降;应用场景是否足够高频;是否能真正替代现有地面通信手段。
3、全球市场规模目前公开统计的相控阵天线市场规模中,地面终端与军用雷达占据主要比例,星载相控阵虽占比不高,但单机价值和技术门槛最高。2024年全球卫星相控阵天线市场规模约为19.3亿美元,预计2034年达到81亿美元,复合年增长率约15.6%,行业呈现出爆炸式的增长趋势,增长的主要驱动因素来自于全球各国低轨宽带卫星互联网星座计划建设的不断加码。04国内现状及主要玩家随着GW国网与千帆星座的开建,国内卫星相控阵天线正在经历从小规模定制化向大规模标准化批量生产的方向迈进。主要分为两个阵营,即星网体系与千帆星座体系。总的来说,无论是星载端,还是地面终端领域,都处于“乱战”阶段,几十家公司在竞争两大星座的市场。
星载相控阵天线:国家队主导,少量民企切入星载相控阵天线是当前国内技术门槛最高、工程风险最大的细分方向之一。在GW国网星座体系下,对供应商通常还提出了在轨验证与工程可靠性要求;千帆星座体系则更多的启用民商企业,验证创新供应链的可靠性。