相比模拟波束形成，星载DBF多波束阵列天线形成波束数量多，且具有灵活在轨波束重构能力，成为星载多波束天线重要发展方向。由于宇宙空间的强辐射和极端的温度变化，天线阵元和射频通道失效概率随着时间不断增加。阵元和通道失效破坏了阵列对称性，导致了整个口径场强发生锐变，最终造成波束方向图主瓣畸变、副瓣电平升高。阵元和通道失效可统称为单元失效。波束赋形重构技术通过重新综合剩余完好阵元的幅相激励，有效克服单元失效对波束方向图不利影响。波束赋形重构问题实质上是非线性、非凸和NP-hard问题，很难采用一般优化方法求解。针对研制的19单元7波束六边形阵列接收天线，本文重点研究单元失效时波束赋形重构技术，主要工作和创新点如下:　　1.分析了单元失效对星载DBF多波束接收天线辐射性能的影响，探讨了基于波束副瓣性能判定允许的最大失效单元数的方法。针对该方法判定指标单一造成误判的问题，本文建立了单元失效时多波束CDMA卫星通信系统性能分析模型，提出了基于系统信噪比和用户容量指标判定允许的最大失效单元数的方法，从而确保天线可用性。　　2.针对单元失效情况，分析仿真了以逼近理想波束赋形为目标，基于实数编码遗传算法(Real-Code Genetic Algorithm，RCGA)的波束赋形重构算法，结果表明该算法虽然具备单元失效校正能力，但是计算复杂度高、局部收敛性能差。同时，本文分析仿真了以逼近未失效复波束响应为目标，基于次优二阶锥规划(Second-OrderCone Programming，SOCP)的波束赋形重构算法，结果表明该算法具备较好的1单元失效校正能力，但无法校正超过1个单元失效后造成的方向图畸变。针对以上问题，本文提出了以逼近未失效的波束幅度响应为目标，基于迭代凸优化的波束赋形重构算法。分析与仿真结果表明当两个单元失效后，该算法主瓣逼近性能与基于RCGA重构算法大致相当，而平均旁瓣抑制度性能提高了3dB，且算法复杂度明显降低;相比基于次优SOCP的赋形重构算法，该算法的主瓣逼近性能提高了53％，平均旁瓣抑制度提高了15dB，而算法复杂度没有明显增加。　　3.针对基于天线性能优化的波束赋形重构算法不能实现整个通信性能最优化的问题，本文分析仿真了基于用户容量优化的波束赋形重构算法，并使用混合模拟退火和粒子群算法高效求解最优赋形重构系数。结果证明了该算法相比基于天线性能优化的波束赋形算法具有更大的用户容量，但会导致波束边缘覆盖增益下降。针对该问题，本文提出了基于非支配邻域免疫的多目标波束赋形重构算法，可同时使7波束方向图与期望方向图之间的累积均方误差值和多波束CDMA卫星通信系统用户通信中断概率最小化，仿真结果表明该算法有效兼顾了天线赋形和通信系统的性能。　　4.参与完成了L频段星载19阵元7波束DBF接收天线原理样机的研制工作，设计了单元失效时波束赋形重构星地实现方案，提出了基于片上系统(System on Chip，SoC)的星载波束赋形重构控制系统架构，实现了基于Core8051的重构控制硬件逻辑和软件程序设计。球面近场天线微波暗室测试结果验证了方案的正确性。