波束重构技术在卫星通信中的应用现状及发展展望.pdf

技术论坛计算机与网络波束重构技术在卫星通信中的应用现状及发展展望单长胜,郝利云，尹曙明，张新军,郭浩然（北京空间信息传输中心，北京10 2 30 0）摘要：通信卫星技术状态相对固定，难以有效适应复杂多样的通信需求和通信环境变化。近年来，波束重构概念成为业内热点，为提升通信卫星任务和环境适应性指出了方向。通过系统梳理相关技术的衍进发展和当前技术水平，总结波束重构概念；进而研究波束重构技术在卫星通信中的应用场景，展望波束重构技术在通信卫星中的重点发展方向。关键词：通信卫星；波束重构；灵活载荷；软件定义卫星中图分类号：TN927文献标志码：AThe Application Status and Development Prospect of Beam Reconstruction文章编号：10 0 8-17 39(2 0 2 3)19-42-7Technology in Satellite CommunicationsSHAN Changsheng,HAO Liyun,YIN Shuming,ZHANG Xinjun,GUO Haoran(Beijing Space Information Transmission Center,Bejing 102300,China)Abstract:Communication satellite technology status is relatively fixed,and it is difficult to effectively adapt to the complex anddiverse communication needs and environmental changes.In recent years,the concept of beam reconstruction has become a hot topic inthe industry,pointing out the direction for improving the missions and environmental adaptability of communication satellites.Thedevelopment of related technologies and the current technological level are systematically introduced,and the concept of beamreconstruction is summarized.Then,the application scenarios of beam reconstruction in satellite communications are studied,with thekey development direction of beam reconstruction in communication satellites provided as well.Keywords:communication satellite;beam reconstruction;flexible satellite load;software defined satellite0引言随着“一带一路 倡议深人推进，我国全球利益不断拓展。卫星通信系统作为保障边境、海外任务行动的重要手段，地位、作用日益凸显。通信卫星作为高价值装备，多在发射前两三年冻结技术状态，且人轨后需服役较长年限叫，导致卫星的技术状态难以避免地滞后于最新的地面通信技术，难以适应用户的需求变化。特别是在军用卫星通信领域，固化的技术状态，易被敌针对性攻击，制约效能发挥。用户的多样化通信需求和抗扰保通的威胁挑战，要求卫星通信系统具备较好的灵活性：能够灵活躲避干扰、灵活切换保障模式，在对抗条件下，根据用户需求提供多样化、最优通信保障服务。收稿日期：2 0 2 3-0 5-30通信卫星协同地面站构建通信波束覆盖任务区域，提供通信服务。现阶段迫切需要卫星通信系统在通信波束上提供更高的灵活性,近年来出现了“波束重构”概念，但缺乏形成普遍共识的准确定义。本文通过梳理“波束重构”相关技术的衍进发展，归纳总结波束重构概念；同时，聚焦新时代卫通保障任务需求，紧町技术发展趋势，展望波束重构技术在卫星通信领域的发展方向。1相关技术衍进在卫星通信领域，波束是卫星天线指向任务区域形成的电磁波集合，而波束状态的本质是电磁波状态。波束重构就是改变通信波束的电磁波状态。近10 年来，在应用需求的驱动42计算机与网络技术论坛下，研究改变通信波束电磁波状态的技术逐渐成为热点，出现了众多学术概念：可重构天线技术、波形重构技术、软件定义卫星技术、灵活载荷技术、在轨重构技术等。本节将溯源相关技术的由来和发展，梳理总结各项技术的能力和发展情况。1.1可重构天线技术1983年,可重构天线技术被Schaubert首次提出 2 ,具体是指改变天线的结构，使天线具有多种工作模式3,基于实际环境,达到适应不同传输需求的目的。可重构天线按功能可分为频率可重构天线、方向图可重构天线、极化可重构天线和多电磁参数可重构天线，通过改变天线参数中的一种或几种，使天线具有与实际环境相适应的不同性能，从而满足通信系统的不同需求，这样有利于减轻系统的质量、降低系统的整体成本、避免存在于多个天线之间的电磁兼容问题等。国内大约于2 0 0 1年开始研究可重构天线技术。电子科技大学在该领域研究较早，在国内首次对矩形微带可重构天线的可重构机理进行了研究，提出了一种小尺寸的微带频率可重构天线和一种方向图可重构共面波导漏波天线4；针对微带八木贴片天线和Hilbert微带贴片天线进行了方向图重构及频率和方向图同时重构的研究 5。初步统计了知网近年来相关论文的数量，可一定程度反应研究热度,如图1所示。2 0 0 1年后，可重构天线技术的关注度逐年上升，2 0 19 年达到最热。6050州201020022004200620082010201220142016201820202022图1可重构天线技术研究热度趋势近10 年来,天线可重构技术在卫星系统领域得到深人研究。上海微小卫星工程中心提出了一种适合于在轨重构的星载多波束相控阵天线软、硬件架构方案，有效验证了星地环路可重构策略的合理性。大连海事大学信息科学技术学院针对海事通信卫星，设计了一种液态金属锥形螺旋天线，具有易于调节形状、体积小、增益高、易重构等优点。华东师范大学为北斗导航系统设计了2 款天线，通过加载超材料结构，有效减小了天线尺寸8。北京空间飞行器总体设计部提出了一种多功能可重构终端设计方案，实现了极化、方向图、调制方式等功能的在轨重构。近年来，可重构天线技术主要聚焦于新技术材料的应用研究和新型应用场景的拓展研究方面。比如，南华大学研究的微带天线，通过加载高介电常数环状介质，有效缩窄了探测波43束 10 。东南大学设计的极化可重构天线,引人反射式移相器，使用一对领结型振子作为辐射单元，通过加载匹配枝节的方法扩展了反射式移相器的移相范围，提高了移相器的移相精度,降低了天线圆极化模式带内的轴比叫。南京航空航天大学设计的可重构天线加载固态等离子体表面（S-PIN)二极管,辐射器选用多个S-PIN单元，实现了X波段到Ka波段的频率可重构 12 。青岛大学针对无线局域网应用场景设计了一种具有5种波束指向的方向图可重构贴片天线 3。西安邮电大学针对5G应用场景，设计了一种新型频率可重构天线，满足了5G体制中的双频段工作需求 14。可重构天线技术经过数十年的发展，技术相对成熟，可以根据具体应用场景，通过改变天线单元的结构或者天线外部的馈电网络实现对天线主要参数的重构3。近年来的研究重点主要聚焦在新材料的应用以获取部分性能的提升。国内部分团队已经开展可重构天线在卫星系统上的应用，并取得了一定的成果，可用于调整和重构通信卫星波束性能参数。1.2软件定义卫星技术“软件定义”于19 9 2 年被首次提出，最初应用在无线电领域，旨在通过硬件资源标准化和功能服务软件化,在软硬件解耦与硬件资源虚拟化、标准化的基础上，充分发挥软件灵活、开放的优势，发掘系统潜力。这一技术思想正在推动卫星系统从平台优先向载荷优先转变，进而向算法优先演进，软件定义技术将成为未来卫星技术发展的重要驱动力。徐帆江等 15认为软件定义卫星技术是以星载高性能计算平台为支撑，采用开放系统架构的软件定义技术的统称,具有即插即用有效载荷、按需加载应用软件、快速重构系统功能等特点。软件定义卫星可以根据用户需求,加载不同的应用软件，实现卫星功能的可重年份构性和灵活性,是对当前卫星设计理念的有效补充。软件定义卫星技术是应用场景比较广泛的技术，可应用于遥感、测绘、预警等各类卫星，在通信卫星领域同样可为卫星能力带来灵活性。国内于2 0 14年左右开始软件定义卫星技术相关研究。钱学森空间技术实验室的王春锋等17 设计的空天地一体化网络系统架构，基于软件定义网络原理，实现卫星网络的控制平面和数据平面有效分离，统一管理和配置卫星组网资源，达到了优化空间网络的目的18 。中科院国家空间科学中心设计的软件定义卫星网络，实现了将分布式卫星系统、天基移动通信网络和软件定义网络技术的有效结合，通过使用天基系统作为分布式卫星系统的控制层面，提高了该网络的可重用性和灵活性 19 。上海交通大学基于软件定义原理,研发了一种故障检测和恢复机制，可以实现对卫星网络中的链路故障进行快速发技术论坛计算机与网络现、准确定位、主动上报和自动恢复，达到最快恢复业务的效果 2 0 。2 0 18 年，由中科院软件所牵头研制的我国首颗软件定义卫星“天智一号”成功发射，主要载荷为小型云计算平台，卫星软件可上注卫星开展在轨试验 2 。软件定义卫星技术研究热度趋势如图2 所示。45403530252015105201420152016201720182019年份图2 软件定义卫星技术研究热度趋势当前，软件定义卫星处于快速发展阶段。2 0 19 年以来，美国和欧洲启动或实施了多个软件定义卫星项目，如空客防务与航天公司“量子”卫星、洛克希德马丁公司“智能”卫星、波音公司BSS-702X卫星平台等。目前软件定义卫星可调整的性能大致包含3个方面：一是波束可重配。卫星系统通过采用电子调节、波束成形、跳变波束等技术，实现多个独立波束的独立重配。二是工作频段和带宽可动态调整。通过采用灵活滤波器、可编程信道技术，可在上下行链路中实现工作频段的动态调整。三是天线增益可调整。卫星动态协调覆盖区内的天线增益达到优化通信性能的目的。此外，部分软件定义卫星具备一定抗干扰能力，可以有效识别和定位干扰源，对波束和信道进行重定义,达到规避干扰的目的，对于一些网络攻击，也可在轨进行更新、修补漏洞达到防御减损的目的 2 。1.3波形重构技术波形重构概念在电力、测绘等多个学科领域均有涉及，且表述多样，难以溯源。在通信领域，波形就是通信电磁波的形状，波形重构就是改变通信电磁波的形状。通信电磁波的形状一般由调制方式、编码方式和多址方式等底层通信协议决定，因此，波形重构概念在通信领域就是指根据通信需求，按需调整通信的调制、编码、多址方式等通信协议。波形重构技术使通信设备具备了较强的灵活性。一方面实现了通信设备的多模复用，如美国空军F-35战机配备的通导遥高度集成综合化的射频传感器系统 2 。另一方面，波形重构技术可以根据电磁环境发射最佳波形，获得很好的抗干扰性能，例如美国国防部提出的XG计划，可根据环境频谱的变化自适应地改变发射波形。44相对于可重构天线技术和软件定义卫星技术，国内针对波形重构技术的研究相对较少，公开的研究成果主要集中在2010年以后。波形重构技术研究热度趋势如图3所示。3.53.02.50.50-0.5200220032004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020212022近年来,针对波形重构的技术主要集中在2 个方面：一是202020212022年份图3波形重构技术研究热度趋势多波形基带终端的设计；二是多波形系统架构设计。在多波形基带终端设计方面，中北大学、清华大学等单位基于FPGA芯片研发的信号发生器，可以满足不同的应用场景 2 42 5。中国西南电子技术研究所的黄扬洲 2 6 研究了基于SCA架构的局部重构波形的方法。清华大学的刘进明等 2 7 提出了一种连续波形频域快速滤波和重构的算法，计算速度提高10 倍以上。多波形系统的设计基于需求的不同,主要包含多功能多模系统的设计和抗干扰通信系统设计2 个方向。在多功能多模系统设计方面，解放军理工大学基于面向服务的系统设计思想，提出了认知引擎+SDR的系统模型，使系统具有松耦合、可扩展、资源共享、协同开发等优点 2 8 。依托软件无线电技术，搭建的软件波形开发平台，可以实现实时接收和解析认知引擎的波形请求信息，进行多个波形参数的动态配置 2 9 。电子科技集团公司第五十研究所将传统的设计架构由一体化设计为包含控制参数模块、数据处理模块和资源映射模块的多平面波形架构，实现了数据链装备支持多种波形，满足了异构数据链互操作和信息共享的需求 30 。在抗干扰通信系统设计方面主要是设计抗干扰波形。抗干扰波形是利用波形基函数库,生成适配环境频谱和系统需求的抗干扰传输波形。通过寻找合适的表示域，进行有限的参数描述，达到表征多种现有抗干扰波形的目的。电子科技大学的李少谦等 3 对智能抗干扰通信系统底层结构进行了讨论，重点对抗干扰一体化波形重构技术,指出了多个研究方向。当前，国内的科研团队及工业部门已经初步具备多波形系统的设计和实现能力,现有的技术水平支持基带终端灵活调整波形参数，以适应不同的通信传输需求和抗干扰通信需求。为了进一步提高波形重构技术在实战中的应用效果，还需进一步研究快速迭代干扰检测、自适应编码调制、快速同步和智能决策等技术。计算机与网络技术论坛1.4灵活载荷/在轨重构等其他技术改变通信波束电磁波状态的相关技术,在学术界还有在轨重构技术、灵活载荷技术等概念，这些概念与前述技术高度相关。在轨重构技术仍是以可重构天线技术或软件定义卫星技术为基础。比如王战强等 32 设计的星载处理设备软件,以软件无线电技术为基础，不改变设备硬件构成，通过向星载处理设备注人上行配置数据和加载不同的配置程序，以实现各种通信业务需求。张新刚等 3 将随机圆整法应用于星载天线，实现了灵活的赋形要求。灵活载荷技术的核心同样是软件定位卫星技术和可重构天线技术。北京空间科技信息研究所的朱贵伟等 34 指出通信卫星灵活载荷的关键技术在于对天线、射频和软件无线电技术的灵活应用。灵活的天线技术本质上就是可重构天线技术，灵活的射频技术是通过上注配置参数完成变频器、滤波器和功放状态的改变，灵活的处理技术的核心在于信息处理数字化，而软件无线电技术在卫星通信领域已经进一步发展为软件定义卫星技术。因此，灵活载荷技术同样基于可重构天线技术和软件定义卫星技术。1.5小结基带、射频和天线是通信系统的基本要素。任意要素的状态调整均会导致通信波束的状态改变。当前调整基带的技术主要有波形重构技术，可以实现编码、调制和多址方案的按需配置。对卫星射频部分的调整主要使用到软件定义卫星技术（含灵活载荷技术和在轨重构技术）,支持包括变频器、滤波器、放大器等设备的动态调整，可以实现波束数量、功率能力、频段带宽的按需调整。对天线状态的调整主要使用到可重构天线技术，支持天线频率、方向图、极化方式等多种参数的动态调整。基带、射频和天线三要素结合形成了完备的通信系统，因此可重构天线技术+软件定义卫星技术+波形重构技术基本覆盖了卫星通信领域的动态调整需求。2波束重构概述及能力现状近年来，在卫星通信领域，波束重构已经成为热门概念，且常与波形重构、灵活载荷、可重构天线等词汇混用。为进一步准确概念、统一认识，便于领域内交流，通过分析该技术应用和实现的本质,提出了波束重构技术概念的定义。2.1初步定义卫星通信系统通过通信卫星和地面站协同配合形成通信波束，覆盖任务区域。用户通过通信波束接人通信网络，享受通信服务。通信波束的工作状态是决定用户通信服务和效果的直接因素。通信波束的工作状态由卫星和地面站控制，本质上是由天线、射频和基带设备的状态配置决定。重构天线、射频或基带的状态均可重构波束的状态。因此认为在卫星通信领域，波束重构技术是指根据用户实时变化的使用需求，通过重新配置卫星或者地面站的基带、射频或天线工作参数，灵活改变通信波束工作状态的技术。波束重构技术与前述技术的关系如图4所示。灵活基带设备域技术域波形重构波束重构技术为目标指向型概念，包含了当前已较为成熟或者正在蓬勃发展的可重构天线、波形重构、软件无线电、软件定义卫星、灵活载荷、在轨重构技术等所有具备改变通信波束电磁波工作状态的技术，涉及电子通信、航空航天科学与工程、无线电电子学等众多学科。波束重构能力是通信卫星的重点发展方向。2.2能力现状及典型系统描述波束工作状态的参数主要有波束数量、波束形状、波束大小、波束指向、方向图、波束频段、极化方式、波束增益、发射功率、功率容量以及接入方式等。可以概括为4类：波束覆盖、频率规划、功率增益和接人方式。2.2.1波束覆盖重构能力现状波束覆盖是卫星通信系统的核心指标，描述波束覆盖的参数主要有波束数量、形状、大小、指向、方向图等，当前技术水平均具有按需重构的能力。通过灵活调整波束覆盖可以更好地聚焦任务区域、优化覆盖效果、躲避干扰。欧洲航天局研制的量子（quantum）卫星搭载新型的馈电阵列反射面天线,通过可变移相器与幅度衰减器的调节,同一个波束可分解为多个点波束，波束的大小从覆盖一国到覆盖大洲可灵活可调,波束指向通过电调节机制可在卫星可视范围内任意移动。星上搭载干扰定位设备，具备一定的规避干扰能力。意大利的Sicral-2卫星搭载3组多波束可切换天线，共19个电波束，满足最大6 个波束同时工作，可以在19 个波束灵活+灵活信道天线软件定义卫星可重构天线波束重构技术图4波束重构概念认识波束45技术论坛计算机与网络间灵活选择和切换工作波束 35。但这种覆盖灵活调整能力是通过亢余配置馈源阵列的方式实现的，需要消耗一定的星上空间和质量作为代价。美国劳拉空间系统公司设计的双反射面机械可重构天线，通过控制主反射面的转动可以指向不同方向，通过旋转副反射面可实现覆盖形状的改变，通过调节馈源与反射面的聚力，可实现波束宽度1 7 调节。欧洲空客防务与航天公司设计的有源灵活多波束反射面天线系统，可独立控制每个波束辐射单元的激励，在反射器指向偏移后，可通过重构波束，优化覆盖边缘失真和强度降低的情况。欧洲航天局计划研制的阿尔玛卫星，针对载荷波束权重进行更新，从而实现各个波束的电子重新指向，提升了天线指向系统的性能 3。2.2.2频率规划重构能力现状频率资源具有排他性，是卫星通信领域的核心资源。频率规划的重构主要体现在频段、带宽和极化方式等方面，通过重构波束规律规划可更好地适配通信需求，躲避干扰，提升抗干扰能力。英国Hylas-1卫星采用通用灵活载荷技术,通过固态交换矩阵实现输人输出端口之间的任意连接，通过具备可编程能力单信道灵活变频器可执行灵活的信道滤波功能，使得每路转发器的带宽、频率和极化方式都可在轨设置 3。以色列的AMOS-4卫星搭载泰雷兹一阿莱尼亚公司的敏捷/灵活频率变频器，该变频器采用2 次变换的策略，支持设置信道滤波器满足灵活控制信道带宽。欧洲航天局研制的量子（quantum）卫星采用灵活滤波器，转发器的中心频率和带宽都可以调节,具备在整个Ku频段内使用任意一段频谱的能力，还可以根据干扰源的频率和带宽信息，躲避干扰区间，具备了抗干扰能力 3。哈里斯公司制造的软件定义相控阵天线，可通过地面加载相应软件灵活定义天线方向图，同时可随时按需优化波束。2.2.3功率容量重构能力现状转发器发射功率是卫星通信系统中的关键指标。当前，多波束卫星逐渐成为高轨通信卫星的发展主流。在多波束卫星系统中,采用空分复用技术一定程度上突破了频率瓶颈,功率资源成为新的制约条件。在多波束通信系统中，普遍存在各波束忙闲不均的情况，导致同一颗卫星同时存在功率闲置和功率放大器紧张的情况。通过按需重构星上功率资源分配，可大幅提升任务方向的保障能力。功率容量可重构的参数主要有转发器增益和波束发射功率。欧洲航天局研制的量子（quantum)卫星支持跳波束技术，通过多端口放大器联合波束形成网络，利用时间分片技术，按序配置部分波束按需工作，解决了星上功率资源劳逸不均、闲忙过度的问题，实现了更加灵活和高效的星上功率资源分配 37 。英国Hylas-1卫星采用灵活行波管功率放大技术实现了在轨功率灵活分配。通过行波管放大器的在轨功率调节器，实现以1W/步的精度控制饱和发射功率。2.2.4接人方式重构能力现状接人方式重构的参数主要有编码、调制和多址方式。接人方式是类通信业务的底层协议，具有高度的多样性。通过重构接人方式，可适应多样的通信业务类型，满足实时变化的通信需求。在军用卫星通信系统中，可根据受扰情况动态调整，有效提升系统抗干扰能力。接人方式重构主要有地面重构和星上重构2 种方式。地面重构方式适用于透明转发器卫星。2 0 19 年，美军持续推进名为“灵活调制解调接口”的研发工作，旨在实现多频谱、多波形、多网络支持能力 3。星上重构要求卫星搭载可处理载荷。英国Hylas-1卫星支撑自适应调制编码技术，具备良好的抗雨衰性能。3在卫星通信中的展望从19 8 4年，我国发射第一颗静止轨道实验通信卫星东方红2 号实验卫星至今，我国已发展了包括东方红、鑫诺、中星、亚太、中卫等多个系列的通信卫星。但我国通信卫星的覆盖、容量等总体能力相较美国依旧存在现实差距。通过灵活的波束重构技术，可以按需调整覆盖、集中卫星资源保障重点区域,达到以相对少量卫星建设成本实现最大保障能力的效果。3.1典型应用场景展望（1）灵活的覆盖和容量重构支撑应急通信卫星通信是应急救援使用的主要通信手段。灾情发生后，地面通信设施遭受损坏，同时大量人员开始向灾区聚集。在局部地区形成巨大通信需求，一个区域的通信业务量甚至可以达到全国通信量的近半数。当前的通信卫星要么采用全国一个大波束的方式，导致通信容量低；要么采用多波束技术，设计之初就已确定各波束能力。遇有突发情况，难以将灵活调配通信资源向重点区域倾斜。应急通信具有高容量需求和区域不确定特性。采用波束重构技术，灵活调整波束覆盖方向以及覆盖波束的带宽、功率等资源，优化星上资源分配，可以集中力量以最大能力保障应急通信。46计算机与网络技术论坛（2）灵活的接人方式重构支撑广域物联网近年来，物联网技术高速发展，前端采集技术和后端数据分析技术日趋成熟，仅有中间的传输层遇到瓶颈 39 。当前物联网场景主要覆盖城市内部，但在城市外围的山水林田湖等区域，出于环境保护、自然灾害预警、野生动物监测、智慧农业、矿区监测等需求，同样存在广泛的物联网应用需求。卫星通信资源相对珍贵，必须针对不同应用场景，定制专用通信体制，具有体制多样性。另外,物联网应用一般周期性通信。可以采用波束重构技术，实时同步重构接入体制,分时复用同时支撑多型应用场景，提升资源利用率和应用范围。（3）灵活的频率和链路重构支撑抗扰保通卫星通信作为开放性的通信系统，极易遭受电磁干扰。电磁干扰是对卫星通信效果和卫星安全的最大威胁。抗扰保通的需求在军用卫星通信领域更加迫切。现阶段干扰一般难以实现在全覆盖范围、全频段、全时域进行大功率压制性干扰。采用波束重构技术，可根据干扰源位置、频段、带宽、时域特性以及功率大小,重构覆盖范围、通信频带带宽、调制方式、接人体制，躲避或应对干扰。3.2重点发展方向近年来，随着卫星通信技术的进步和互联网接入时效性要求的提高，打造“天地一体”网络成为我国信息通信产业的共识。2 0 2 0 年国家发改委明确将卫星互联网纳人新基建，卫星通信作为“十四五 的重要投资主线，卫星通信进人发展快车道。（1）多波束天线+多端口功放+在轨波束合成载荷是高轨通信卫星的基本配置多波束天线可更好地利用频率资源，提升整星通信容量；多端口功率放大器可更优地调整功率资源分配，增强重点方向保障能力；配合可在轨重配置的波束合成设备，应对通信需求和干扰变化。（2）可编程变频器+数字滤波器是增强干扰对抗能力的关键配置电磁干扰是空间对抗的主要手段，更是卫星通信领域的核心威胁。敌方虽发展了立体的电磁于扰进攻装备体系，但却难以全频率压制性干扰。搭载可编程变频器和数字滤波器，可根据受扰情况，重构波束频段、带宽，有效躲避干扰、确保畅通。（3）星载数字处理转发器是提升卫星通信业务和环境的适应性核心配置数字化技术在信号传输、信息交换、接口适配等方面相较模拟系统具有明显的灵活性、稳定性和兼容性。通信系统通过星载数字处理转发器，根据通信需求和受扰变化实时调整编47码调制和多址方式，可以更好地匹配多样通信终端，适应通信环境。（4）精准的需求感知+智能分析决策装置是不可或缺的重要配置精准需求感知是波束重构的基础，智能决策是快速波束重构的关键。需要全面发展地面、星上的环境感知和需求感知手段，精准掌握通信环境变化，实时感知用户通信需求，以精准的需求感知作为波束重构的决策依据。自主匹配最优的波束状态,最大化提升波束重构的时效性。4结束语波束重构技术是提升卫星通信系统对抗能力和保障能力有效手段，也是当前国际卫星通信的主要发展方向。本文通过全面梳理波束重构相关技术的衍进和能力现状，总结定义波束重构概念，结合军用通信卫星现阶段的使命任务和威胁挑战，提出针对高轨通信卫星的发展方向。当前的波束重构技术已经可以实现通信波束全部主要状态参数的灵活重构，但不同的技术方案仅能实现部分参数的按需调整，需要针对具体的通信需求,结合卫星平台能力,采用合适的技术方案。波束重构技术的应用，必将有效提升通信卫星的灵活性和任务适应能力，提升通信保障作战能力。1沈永言.改变卫星通信行业面貌的几个发展趋势 .数字通信世界,2 0 2 0(5):2 5-2 6.2 杨雪松,王秉中.可重构天线的研究进展 J.系统工程与电子技术,2 0 0 3,2 5(4):417-42 1.3王安国,张佳杰,王鹏,等.可重构天线的研究现状与发展趋势.电波科学学报,2 0 0 8,2 3(5):9 9 7-10 0 8.4肖绍球.平面型可重构天线研究 D.成都：电子科技大学,2003.5杨雪松.微带可重构天线研究 D.成都：电子科技大学,2 0 0 6.6梁广,龚文斌,刘会杰,等.可重构星载多波束相控阵天线设计与实现 .电波科学学报,2 0 10,2 5(1):18 4-2 0 2.7周芸,房少军,傅世强,等.一种液态金属锥形螺旋天线的仿真研究 J.系统仿真学报,2 0 16,2 8(2):343-347.8王太磊,朱守正.加载石墨烯和超材料结构的可重构紧凑型北斗卫星导航天线 CJ/2017年全国微波毫米波会议论文集（下册）.杭州:出版者不详,2 0 17:10 5-10 8.参考文献技术论坛计算机与网络9范占春,董世林,鲁帆,等.一种星载多功能可重构终端设计1,计算机测量与控制,2 0 2 2,30(4):149-154.10 郭灵,王彦,夏燕超.一种基于环状介质缩窄波束宽度的微带天线设计 .南华大学学报(自然科学版),2 0 2 2,36(2):42-48.11 张若娇,于志强,周健义.一种基于电调移相器的可重构天线 J.微波学报,2 0 19,35(3):7-10.12 史向柱,刘少斌,唐丹,等.基于 S-PIN 二极管的频率可重构天线设计 .太赫兹科学与电子信息学报,2 0 19,17(4):657-660.13刘倩倩,陈娅莉,宗卫华,等：一种方向图可重构微带贴片天线的设计 青岛大学学报(工程技术版),2 0 2 2,37(2):2 0-2 6.14 商锋,张洪强.一种应用于5G-FR1 的频率可重构端射天线 .功能材料与器件学报,2 0 2 0,2 6(6):419-42 3.15徐帆江,周鑫,赵军锁,等.软件定义卫星技术概念及发展 1北京航空航天大学学报,2 0 2 3,49(7):1543-1552.16 李薇濛,陈建光.欧美软件定义卫星项目最新进展 1.国际太空,2 0 2 0(1):53-55.17王春锋,李勇,周庆瑞.空天地一体化云交换网络技术探讨CJ 第三届高分辨率对地观测学术年会(天基对地观测技术分会)优秀论文集.北京：出版者不详,2 0 14:155-16 1.18王春锋.软件定义可重构卫星网络系统研究 .中国电子科学研究院学报,2 0 15,10(5):455-459.19王丽冲,姚秀娟,闫毅.一种基于OpenFlow的软件定义卫星网络架构设计方案 .电子设计工程,2 0 16,2 4(17);85-89.20 张芳,邓畅霖,王之,等.软件定义卫星网络的链路故障检测和恢复方案 J.计算机科学,2 0 17,44(6):6 3-6 7.21环球网.中国首颗软件定义卫星“天智一号”成功发射升空EB/OL.(2018-11-20)2023-03-10.https:/ 0 2 0(8):45-47.23 路小超.基于FPGA芯片的机载波形动态重构设计 电讯技术,2 0 19,59 (3):30 1-30 5.24卫冠荣,文丰,贾兴中.基于FPGA的多通道高精度信号源设计 1.单片机与嵌入式系统应用,2 0 2 2,2 2(4):8 3-8 7.25 贾兴中,张凯华,任勇峰.基于FPGA的多通道模拟信号源设计 .电子器件,2 0 15,38(3):57 6-58 1.26 黄扬洲.多通道SCA通信终端局部重构技术研究 J.中国新通信,2 0 16,18(13):12 2-12 4.27刘进明,应怀樵,沈松,等.连续波形频域快速滤波和重构的算法 C/第二十一届全国振动与噪声高技术及应用学术会议论文集.合肥：航空工业出版社,2 0 0 8:337-340.28何贤晶，信长安,董旭.面向服务的无线电可动态重构波形设计方案 .现代电子技术,2 0 13,36(5):37-40.29袁建华,刘怡静,李颖.认知无线电系统动态可重构软件波形的开发 .现代电子技术,2 0 11,34(7):12-15.30潘乐炳,刘琪琪,袁永琼,等.异构数据链参数化波形重构技术研究 J.火力与指挥控制,2 0 18,43(5):143-147.31李少谦,程郁凡,董彬虹,等.智能抗干扰通信技术研究 无线电通信技术,2 0 12,38(1):1-4.32王战强,翟盛华.星载处理设备软件在轨重构技术研究 空间电子技术,2 0 13,10(1):7-13.33张新刚,吴刚,钟鹰.在轨重构抛物面反射阵天线相位优化设计 .电波科学学报,2 0 12,2 7(1):19 7-2 0 2.34朱贵伟,李博.国外通信卫星灵活性有效载荷技术与趋势研究 .国际太空,2 0 18(9):33-39.35 李博.国外通信卫星系统灵活性发展研究 .国际太空,2018(5):23-32.36朱贵伟.欧洲灵活有效载荷发展研究 .国际太空,2 0 14(6 :34-37.37张晨,张更新,王显煜.基于跳波束的新一代高通量卫星通信系统设计 .通信学报,2 0 2 0,41(7):59-7 2.38谢珊珊,李博.2 0 19 年国外通信卫星发展综述 .国际太空,2020(2):30-37.39咻享智能.卫星物联网：网络天地一体,城市内外互联EB/OL(2022-09-02)2023-03-10.https:/sohu.c0m/a/581925666_120731203.48