高轨道高通量卫星多波束天线技术研究进展
就是 多 波束 天 线 技 术 波束 按 照 功 能 可 以 分 为 用 户 ，
束 关 束 多 波
和
口站多波
４
［
］
。
文章首 先给 出 星载反 射 面 多 波束 天线 的 技 术分
类 然 后着 重介 绍 近年 来 国 外 高 轨 道 ＨＴＳ 卫 星 中 的 ，
典型 多 波束 天线 技 术 最 后 总 结 了 ＨＴＳ 卫 星及 其 星 ，
空 间 电 子 技 术
６ ２
ＳＰ Ａ Ｃ ＥＥ Ｌ ＥＣ ＴＲ Ｏ Ｎ Ｉ Ｃ ＴＥＣ Ｈ Ｎ ＯＬ Ｏ ＧＹ
２０ １９ 年第 １ 期
高 轨 道 高 通 量 卫 星 多 波 束 天 线 技 术 研 究 进 展 ０
丁 伟 陶 啸 叶 文 熙 张 新 刚
，
，
，
（ 中 囯 空 间 技 术 研 究 院 西 安 分 院 西 安 ７ １００ ００ ） ，
ｃ ａ ｄｅ ｍｙ ｏｆ Ｓ ｐａ ｃ ｅ Ｔｅｃ ｈ ｎｏ ｌｏ ｇ ｙ （
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率 先提
出
将 其定义 为“
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采用
多 点
波束 和 频率 复用 、 在 同 样频 谱 资源 的 条 件 下 、 整 星通
信容量 大 幅 提 升 、 达 到 传 统 固 定 通 信卫 星 （
ＦＳ Ｓ
）
的
数倍 、 面 向 消 费 者 互 联 网 接 入 等 宽 带 应 用 的 卫
术 梳 理 总 结 了 目 前 高 通 量 卫 星 多 波束 天 线 的 关 键 技 术 和发 展 趋 势 为 我 囯 后 续 开展更 大 容 量 星 栽 多 波 束 天 线 技 术
，
，
的 研 究 提供 参 考 。
关 键 词 ： 高 通 量 卫 星 高轨 道 多 波束 天 线
；
；
图 分 类 号 文 献 标 识 码 文 章 编 号 中
： Ｖ４ ７４
Ａ
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： １ ６ ７４ ７ － １ ３ ５ （ ２ ０ １ ９ ） ０ １ ００ ￣ ６２ ０ － ８
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〇 引 言
近年来 随 着 高 速互 联 网 接 入 、 机 载 通 信 、 远 程 ，
ＧＥ Ｏ Ｈ Ｔ Ｆ ａ ｎ ｔｅ ｎｎ ａ ｓ ａ ｎｄ ｐｒｅ ｓ ｅ ｎｔ ｓ ｔ ｈｅ ｃ ｕ ｒｒｅ ｎ ｔｓ ｔ ａ ｔｅ ｏｆｍ ｕｌ ｔｉ ｂｅ ａ ｍ ａ ｎｔｅ ｎ ｎａ ｓ ｆｏ ｒ ｔｈ ｅ ｔｙｐｉｃ ａ ｌ
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摘 要 ： 高 通 量 卫 星 能 够 大 幅 提升 系 统 的 通信 容 量 而 高 增 益 多 点 波 束 天 线 是 高 通 量卫 星 实 现 高 数 据 呑 吐 量 的 ，
核心 。
文 章 首 先介 绍 了 星 栽 多 波 束 天 线 的 分 类 然 后 着 重 介 绍 了 典 型 的 囯 外 高 轨 道 高 通 量 卫 星 中 的 多 波 束 天 线 技 ，
载多 波束 天线技 术 的 现状 、 关键 技 术 和 发 展 趋 势 ， 为 国 内 后续 开展更 大容 量 星载 多 波束 天 线技 术 的 研究
星”
１ ［
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ＨＴＳ 卫 星 系 统 容 量 主 要 由 下 述 因 素 决 定 ： （ １ ）
卫星 天线 产 生 的 点 波 束 数 量 ；
２
（
）
卫 星 天 线 每 个 点
波束的可用 带 宽 （ 频率 复用 能力
）
；
（
３ ）
卫 星 系 统 采
用传 输体 制 的频 谱效 率 。 星 载天 线涉 及 的 关 键 技术
教育 、 远 程 医 疗 、 高 清 数 字 电 视 等 需 求 的 快 速 增 长 ，
高 通量 卫 星 已 经 成 Ｈ Ｈ （
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为 目 前 卫 星行业 的 热点 之 一 许 多 国 家 和 地 区 也 成 ，
功 发 射多 颗 高 通 量卫 星 。 ＨＴＳ 卫星 概 念是 由 美 国 航
卫星通信技术及发展趋势分析
卫星通信技术及发展趋势分析摘要：卫星通信是在现在科技进步的推动下发展起来的新兴通信方式，对于通信的信息化发展具有举足轻重的作用。
本文主要阐述了卫星通信系统的特点、技术以及未来的发展趋势，对我国卫星通信乃至整个通信行业的发展都提到了一定的指导作用！关键词：卫星通信；通信技术；发展趋势Abstract: Satellite communication is developed in the scientific and technological progress, driven by new means of communication, has a pivotal role in the development of information technology for communication. This article focuses on the characteristics of satellite communication systems, technology and the future development trend, referred to the guiding role of satellite communications, and the whole communications industry!Key words: satellite communications; communications technology; development trends引言卫星通信系统实际上也是一种微波通信，它以卫星作为中继站（中转站）转发微波信号，在多个地面站之间通信，具有通信距离远、覆盖范围广、不受地面条件的约束、建站成本与通信距离无关、灵活机动、能多址连接且通信容量较大等优点，在全球许多领域应用效果很好，尤其在军事上具有重要的应用价值。
卫星通信的主要目的是实现对地面的“无缝隙”覆盖，由于卫星工作于几百、几千、甚至上万公里的轨道上，因此覆盖范围远大于一般的移动通信系统。
小倾角GE O卫星多波束天线覆盖特性优化
Ｆｉ ｇ ． １ Ｓ ｐ ａ ｃ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ ａ ｐ ｐ ａ ｒ ｅ ｎ ｔ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ ａ ｎｔ ｅ ｎ ｎａ ｖｉ ｓ ｕ ａ ｌ ａ ｘｉ ｓ ｐ ｏｉ ｎｔ ｉ ｎ ｇ
假设天线安装方位固定标称工况下子波束的中心与地面的交点psb0地理经纬度为sb0则卫星定点位置s0的连线spsb0的指向或安装方位忽略反射器到星本体质心的距离记为rsb0系中表示为rsb0jrecossb0jcossb0cossb0jsinsb0cosscosscosssinssin坐标转换关系则可得到rsb0cbeceocoicig由于几何覆盖特性研究重点针对边缘子波束因此只需计算天线中心视轴和边缘子波束相对星体系的安装方位为便于区分分别记为ra0对应动态工况下的指向分别记为ra姿态偏置控制原理假设天线中心视轴的标称和动态指向点分别为a0定义卫星质心与天线中心视轴指向点连线为卫星天线的目标指向标称与动态工况分别标记为rb0重合在标称工况下则有ra0rb0见图ra看作卫星姿态控制的基准轴小倾角轨道下的姿态偏置控制是使任意轨道位置下满足rarb东南地系fig3southeastcoordinate选取东南地系作为姿态控制基准由控制系统进行连续的偏航偏置控制来建立东南地系oxeyeze定义为xiyi所示利用球面三角形并考虑小倾角轨道可建立偏航姿态角根据rb的定义已知卫星所在的地理经纬度可以得到rb相对惯的坐标xibxibyib进一步将rb往东南地系系中的坐标xbxbyb经偏航姿态控制后星体xb轴指向当地正东方向星体系到东南地系再经俯仰和滚动变换就能实现rarb
用于天 线覆 盖仿 真 。 关 键 词 小倾 角 轨 道 ； 姿 态偏 置控 制 ； 多波 束 天线 ； 覆盖特性优化； 建模 ； 仿真 ；
一种通信卫星天线性能预测技术
一种通信卫星天线性能预测技术 雷继兆;王艳丽;李殷乔;袁俊刚;张鸿鹏;孙治国 【期刊名称】《航天器工程》 【年(卷),期】2015(024)001 【摘 要】针对通信卫星天线性能预测问题,提出了采用几何绕射理论(GTD)算法进行仿真分析,利用仿真分析软件,计算了无星体和有星体影响情况下的通信卫星天线性能,通过优化天线布局参数改善了天线间的耦合度.结果表明,该方法可实际应用于优化通信卫星天线设计,达到提前预示整星条件下天线性能的效果,提前规避天线受到星体影响后性能变化较大的风险.
【总页数】5页(P85-89) 【作 者】雷继兆;王艳丽;李殷乔;袁俊刚;张鸿鹏;孙治国 【作者单位】中国空间技术研究院通信卫星事业部,北京 100094;航天东方红卫星有限公司,北京 100094;中国空间技术研究院通信卫星事业部,北京 100094;中国空间技术研究院通信卫星事业部,北京 100094;中国空间技术研究院通信卫星事业部,北京 100094;中国空间技术研究院通信卫星事业部,北京 100094
【正文语种】中 文 【中图分类】V443 【相关文献】 1.相控阵天线与固定多波束天线在通信卫星系统中的应用分析 [J], 任军强;邹恒光;周钠;刘骞 2.看天线,识卫星——漫谈卫星天线(四):地球静止轨道通信卫星(上) [J], 袁冬 3.基于混合波束赋形的低轨通信卫星相控阵天线架构研究 [J], 胡荣;李秀梅;邓娟;周骏;董姝婧;刘玲;马文英 4.基于混合波束赋形的低轨通信卫星相控阵天线架构研究 [J], 胡荣;李秀梅;邓娟;周骏;董姝婧;刘玲;马文英 5.看天线，识卫星——漫谈卫星天线（四）：地球静止轨道通信卫星（下） [J], 袁东
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军用卫星激光通信国外卫星激光通信系统技术及新进展
军用卫星激光通信国外卫星激光通信系统技术及新进展新世纪，科技发展日新月异，采用高频激光进行空间卫星通信已经成为现代通信技术发展的新热点。
卫星光通信是人们经过多年探索并于近几年取得突破性进展的新技术。
它是一种崭新的空间通信手段，利用人造地球卫星作为中继站转发激光信号，从而实现在多个卫星之间以及卫星与地面设备之间的通信。
由于卫星光通信具有诸多优点，所以吸引着各国专家锲而不舍的探索。
近几年，美国、欧空局各成员国、日本等国都对卫星光通信技术极其重视，对卫星光通信系统所涉及的各项关键技术展开了全面深入的研究。
随着遥感器分辨率不断提高，对传输速率的要求也越来越高，因此用传统的微波数据传输方式难度很大。
在这种情况下，倘若改用激光通信传输，那么便可比较容易的满足要求，就其通道终端设备自身而言实现难度相对较小。
当然，事物都有两面性，由于激光通信的波束很窄（一般为几十微弧度），对两个都处于运动的通信系统来说，激光束的捕获、跟踪和瞄准都具有较大的挑战性，是急待攻关解决的难题。
空间激光通信作为高性能卫星通信技术中的关键性课题，国际上开展了大量的研究工作，美、欧、日等国投入大量的人力物力进行相关技术的研究和空间光通信实验装置的开发。
国外卫星激光通信星间链路系统概况未来的空间通信网络既包括轨道间链路(IOL)，同时又包括星间链路(ISL)。
通常所说的星间链路是IOL和ISL的总称。
目前国际上所开展的有关星间链路的研究主要是指IOL。
IOL是指由地球低轨(LEO)到地球同步轨道(GEO)间的链路；而ISL是指占据相同轨道的既可以是LEO也可以是GEO的卫星间的链路。
星间链路一般被认为是多波束卫星的一种特殊波束，该波束并不指向地球而是指向其它卫星。
卫星网络互联本身就含有卫星之间的互联以及卫星与地面站之间的互联两层含义。
今天，在卫星光通信领域已取得突破性进展―――成功的实现了卫星―――地面、卫星―――卫星之间的光通信试验。
欧洲的空间激光通信的发展基于欧洲各国的合作，欧空局（ESA）在卫星激光通信的研究方面也投入了大量资金，先后研制了以不同星间链路为背景的一系列卫星激光通信终端，如SILEX和SOUT。
卫星通信技术及其发展趋势
ｌ卫星技 术 的概论
（ １ ） 卫星通信技术。 卫星通信技术是利用卫星作为中继站 ， 充分利用了高空中人造卫星不 易受干扰高速运行的特 点， 从而 实现信 息在地． 空． 地中高效率的传输 ， 从而能够较 快较好地完 成通信 的技术 。例如低轨道移动卫星通信 网络就是利用卫星
在 距 离 地 球 较 近 的低 轨 道 中时 ，利 用 多 颗 低 轨 道 卫 星 进 行 转
摘要： 集测量、 遥感技术和通信技 术于一体的卫星是一种在 高空、 高速运行的 高科技综合仪器 。环绕在地球轨道 中的卫
星在 进行通信、 遥感 以及测量工作方面都有 自己的优势。因此卫 星通信技 术的兴起 以及发展 壮大是 必然趋 势， 这项技术
的发展 更能带动卫星技 术的整体进 步。 关键 词： 卫 星通讯 ； 技 术； 发展 趋势 中图分类 号 ： Ｔ Ｎ９ ２ ７ ． ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ６ ７ ３ — １ １ ３ １ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ３ ０ ２ ６ １ ． ０ １
传 输 ，卫 星 移 动 通 信 技 术 的 实 施 极 大 地 方 便 了人 们 的 日常 生 活 。并 且 能 够 在 未 来 的 一 段 时 间 内继 续 发 展 提 升 。
发， 从而实现远距离实时通信 。
（ ２ ） 卫 星通 信 网 络 的 概述 。在 卫 星 通 信 技术 支 持 下 ， 以卫
户检测的抗干扰 ， 多波 束 天 线 、 分 级 抗 干 扰 等 。在 众 多 软 件 技 术中值得一提的是跳频通信技术 ，在当今现代信息越来越重
种优 势提高互联 网的上行 下行 能力 ，进一步提升互联 网的便
利。
３ ． ４ 卫 星通信 技 术的 宽带 化进程
5G时代卫星通信新发展
5G时代卫星通信新发展河北省石家庄市单位邮编：050081摘要：卫星通信具有通信距离远、覆盖区域大、通信容量大、线路稳定可靠、机动灵活等优点。
在5G时代背景下，卫星通信迎来了新的机遇和挑战。
文章首先分析了卫星通信在5G时代下新的发展趋势，最后对5G时代卫星通信需要发展的关键技术进行了探讨。
关键词：5G；卫星通信；技术发展随着移动数据流量的爆炸性增长，设备的海量连接和各种新业务与应用场景的不断涌现，第五代移动通信系统（5G）应运而生，目前已经进入试验部署阶段。
5G是各种先进通信技术的集大成者，代表了地面移动通信网络的最高水平。
1 5G和卫星通信发展情况①5G技术。
2012年是5G的第一阶段，提出了5G的基本概念；2013—2014年是5G的第二阶段，重点关注了5G的关键能力、应用场景、愿景与需求等；2015—2016年是5G的第三阶段，主要考虑验证工作和开展关键技术的研究；2017—2020年是5G的第四阶段，验证了系统的可行性以及标准方案的制定，大幅度提高了5G的性能。
②卫星通信。
卫星通信正逐渐迈向远洋与天空，在连接应用场景方面，具有一定优势，可以开发更多资源，促进了卫星通信类终端用户的发展，提供经济和便捷的服务连接。
在卫星运行过程中，根据轨道高度，可以分为低轨卫星通信系统和地球同步卫星通信系统，最早研发的是GEO卫星系统，具有广阔的覆盖范围与较高的轨道高度，除了南北极之外，仅仅需要三颗卫星就可以覆盖全球多数区域，经过几十年的发展，我国卫星系统已经形成一定规模，例如亚太7号、9号、5C、6C等。
此外，LEO卫星通信与GEO卫星通信相比，具有一定优势，可以增强消息的实效性，降低传输损耗，为小型化终端提供方便，有效调节GEO轨道频率与位置，实现全球覆盖。
目前，国家LEO卫星通信系统尚处于发展阶段，仅有预期中的卫星系统，其中包括“行云工程”“鸿雁”系统、信息网络重大工程等，尚且没有低轨互联网星座系统。
亚太5号卫星通信链路技术
亚太5号卫星通信链路技术通过卫星直接将电视信号传送到地面上的每家每户，用户用小型天线或简单的接收设备就能方便地接收到电视节目信号，此类方式称为直播卫星电视系统，又可称（DTH即直播到户）。
我国中星9号直播卫星就属于这一类，简称直播星。
这一类中采用的卫星可以是广播电视直播卫星，如中星9号卫星，也可以采用大功率、高容量的通信卫星。
如亚太5号通信卫星。
亚太5号卫星承担着若干个卫星电视系统的传送任务,在卫星覆盖区内, 大部分地区的用户使用0.6m的小型抛物面天线及相应的接收设备就可以很方便地接收到它的信号。
隶属于亚太通信卫星有限公司和美国劳拉天网公司（两家公司各投资一半）的亚太5号通信卫星，是2004年6月29日美国海上发射公司在太平洋海域的奥得赛发射平台上用俄罗斯与乌克兰共同开发的顶峰3SL型(Zenit-3SL)火箭发射升空的。
虽然火箭在发射过程中曾出现过短暂的故障，但经过卫星的调整，最终进入预定的138°E地球同步静止轨位。
鉴于亚太5号卫星隶属于两家公司故又称为Telstar 18卫星。
亚太5号卫星是一颗高功率大容量通信卫星, 采用的是美国劳拉空间系统公司的FS1300型卫星平台，发射质量4640kg,在轨设计年限超过13年。
该星工作在C,Ku 波段，具有38个C波段转发器（其中亚太公司拥有20个转发器,劳拉公司拥有18个转发器）和16个Ku波段转发器（其中亚太公司拥有9个转发器，劳拉公司拥有7个转发器）。
亚太5号卫星C波段采用3.4~4.2GHz的下行频率、33~41dBw的等效全向辐射功率,覆盖亚洲、澳洲、太平洋群岛和夏威夷等地区。
亚太5号卫星Ku波段采用采用12.25~12.75GHz的下行频率、45~59dBw的等效全向辐射功率的两个波束分别覆盖中国、朝鲜半岛和南亚等地区,为亚太地区提供直播电视DTH、互联网、VSAT及洲际、全球通信与广播服务。
目前亚太5号通信卫星的Ku波段承担着长城(亚洲)卫星电视平台、香港有线电视卫星台、香港艺华卫星电视平台、数码天空卫星电视平台的传送任务，C波段还传送世华卫星电视平台及其他的卫星电视信号。
卫星通信关键技术研究讲解学习
卫星通信关键技术研究卫星通信关键技术研究小组成员：冉文，李鹏翔，杨亚飞小组分工：冉文（学号：15085208210015）：程序审查，论文校订李鹏翔（学号：15085208210008）：收集资料，编辑文献，结果分析杨亚飞（学号：15085208210023）：仿真程序设计专业：电子与通信工程引言卫星通信系统具有覆盖范围广、受地理环境因素影响小等特点,从而使得卫星通信成为当前通信领域中迅速发展的研宄方向和现代信息交换强有力的手段之一。
目前,下一代卫星通信网络正朝着更高速率、更大带宽的方向发展,其与地面通信网络联合组成全球无缝覆盖的信息交换网络。
随着空间通信技术的飞速发展和业务需求的急速增长,有限的无线资源与多媒体业务不断提高的QoS要求之间的矛盾曰益尖锐,使得设计可以支持高速、高质量多媒体传输的资源管理策略成为当前空间通信领域关注的重点。
同时,卫星组网技术直接关系到卫星网络能否实现全球覆盖以及卫星网络的可扩展性问题,是卫星通信系统研宂中的关键问题。
相应的,路由协议、链路切换等都要针对卫星网络的特点重新设计,以星上路由交换为核心的新型卫星通信系统是空间通信领域的另一个研究重点。
卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。
它是微波通信和航天技术基础上发展起来的一门新兴的无线通信技术，所使用的无线电波频率为微波频段(300MHz～300GHz，即波段lm～1min)。
这种利用人造地球卫星在地球站之间进行通信的通信系统，则称为卫星通信系统，而把用于现实通信目的的人造卫星称为通信卫星，其作用相当于离地面很高的中继站，因此，可以认为卫星通信是地面微波中继通信的继承和发展，是微波接力通向太空的延伸。
卫星通信是空间通信的一种形式，它主要包括卫星固定通信、卫星移动通信和卫星直接广播三大领域。
由于卫星通信具有覆盖面大、频带宽、容量大、适用于多种业务、性能稳定可靠、机动灵活、不受地理条件限制、成本与通信距离无关等优点。
宽带多媒体卫星通信技术研究
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维普资讯
卫 星
ｒＴ Ｖ 摩 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ＿ＣＶ ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ４
路起步 以后增加 Ｋ 频段卫星链路和地面通信设施 ， ａ 组成
覆 盖 全 国 的通 信 网络 。
对于面向用户型应用 ：中国电信与香港双威通讯 网络 将在 中国推出的Ｔ Ｂ ６ 的宽频卫星互联 网传送服务平 ＵＲ Ｏ １３ 台 ．目标客户是中国已上网的 １ ／ ４客户 ， 在收费方面不会比
７ Ｇ Ｃ ２． ２ Ｉ ＷＯ。 Ｔ ０１ ７
维普资讯
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卫 星 应 用
理 和 星 上 交 换 技 术 以提 高 效 率 和 灵活 性 。数 据 率 范 围 为
速 率 ， Ｓ Ｔ的 直 径 约 为 ６ｃ 天 线 即使 小 到 直 径 为 ３ ｃ ＵＡ ６ ｍ， ２ ｍ， 也 可 以提 供 高 达 ２ ｂｓ Ｍ ／的数 据 率 ；对 于 终 端 天 线 达到 ２ ｍ的
大终端 ，将可提供高达 １ ５ ／ 的双 向数据率 。用 ６ ＧＨ ５ Ｍｂｓ ０ ｚ 频率在卫星问链路传送卫星之间的信息流 。 ｐｃＷａ 系统 Ｓ ａｅ ｙ
为提高容量 ， 采用了点波束 ， 每波束 内频率复用。 ， Ｂ ｉ ｅ Ｓ ｙ ｒ ｇ ｋ ｄ
将 同 时 能容 纳 ２ ０ ０ ０多万 用户 。 Ｔ ｌ ｅｉ 座 由 ２ ８颗 Ｌ Ｏ卫 星 （ ｅ ｄｓ ｅ ｃ星 ８ Ｅ 现拟 减 至 １０颗 加 ２ 网络 ）与核 心 网络 问 中 继链 路 ，以 Ｃ，Ｋ 频 段 卫 星 传 输链 ｕ
卫星阵馈反射面赋形波束天线的内积波束赋形方法
卫星阵馈反射面赋形波束天线的内积波束赋形方法张亦希;张恒伟【摘要】Since for array-fed reflector satellite shaped-beam antennas, traditional beam-shaping algorithms obtain their results simply by approximating the shaped beams to a limited number of samples in the desired patterns at the corresponding directions, which requires antenna designers to adjust the numbers anti positions of those selected samples repeatedly before achieving satisfactory patterns and are al- ways difficult to use in practice. Thus, this paper presents a new beam shaping al- gorithm based on inner-product operation, which instead minimizes the total error of the shaped beam from the desired pattern at almost all directions and therefore o- vercomes the limitation of those traditional methods. Moreover, the presented algo- rithm is also an analytical approach to achieve accurate results efficiently.%传统的波束赋形方法由于仅仅是使赋形波束在某些方向上逼近目标方向图的采样值，而为获得满意的赋形波束往往需要对所选采样的数量和位置进行反复调整，在实际使用中十分不便。