介绍了无线通信和涡旋电磁波的基本概念及相关技术，详细回顾了近年来基于涡旋电磁波的无线通信技术实验研究进展，包括微波涡旋电磁波通信、太赫兹涡旋电磁波通信、中红外涡旋电磁波通信、近红外涡旋电磁波通信和可见光涡旋电磁波通信等。同时，介绍了卫星涡旋激光通信技术的理论研究进展以及拓展结构光（如贝塞尔光和矢量光等）通信在抵抗障碍物和湍流影响方面的实验研究进展。最后也讨论了涡旋电磁波无线通信技术的挑战与展望。多频段和多维度融合的涡旋电磁波及拓展结构化电磁波，可以为多场景、跨尺度、大容量、远距离、高鲁棒性的无线通信提供潜在解决方案，也有望应用于未来卫星通信中。

渔业公司船多且作业队伍不固定，通过在每艘船上加装卫星通信终端来解决远洋宽带通信问题成本很高。根据船队分为指挥船与任务船两类，出海作业时每组由一艘指挥船带领若干任务船的特点，在指挥中心和指挥船之间建立卫星通信网络，在指挥船和任务船之间建立移动宽带多媒体通信网络，并辅以组播、路由自动切换等策略。建成后的系统可实现任意船只之间以及船与指挥中心间的宽带互联互通，指挥船与任务船随机组队时，链路可自适应，系统无需重新配置，指挥船与任务船间宽带通信距离大于20 km。该系统可大大降低渔业公司远洋宽带通信网络的建设成本与运营成本。

针对多环境因子对大气能见度的影响，提出了一种在自然环境多因子背景下的量子卫星通信纠缠波分接入策略。当每对地面通信站分配量子密钥时，它们会通过量子卫星形成不同波长的纠缠对，并根据不同波长的量子纠缠，将众多地面通信站接入同一颗卫星。仿真结果表明，在大气湿度和雾霾粒子浓度相同的情况下，采用纠缠波分接入技术，可使系统的信道容量增大，量子误码率从3.3415×10-3减小到2.243×10-3，由大气能见度的影响所导致的误码率的增幅减小。由此可见，在环境多因子背景下的纠缠波分接入策略对量子卫星通信性能有明显的改善。

利用包括低轨卫星星座及同步轨道卫星等无线通信空中平台所发出的微波信号，提出一种基于飞行物体对微波的遮挡效应进行飞行物体监测的方法。如何定量分析遮挡效应是这种新方法需要解决的一个关键问题。由于微波衍射和光衍射本质上是相同的，提出利用光学分析的方法来解决这一问题。通过将整个微波链路系统用一个简化的光学系统来描述，用角谱法计算并分析了飞行物体相对于微波传播路线的移动速度、飞行物体高度等参数对接收机接收的微波强度的影响，为进一步研究这种新的监测方法奠定了基础。

空间激光通信凭借其带宽优势, 成为未来高速空间通信不可或缺的有效手段, 是近年来国际上的研究热点。本文详细介绍了美国、欧洲和日本在空间激光通信技术领域的最新研究进展和未来发展规划, 总结了国内外空间激光通信演示计划的主要参数指标。通过对空间激光通信最新研究计划的分析, 归纳出空间激光通信高速化、深空化、集成化、网络化、一体化5个发展趋势, 以及需要突破的高阶调制、高灵敏度探测、多制式兼容、“一对多”通信等关键技术。为我国激光通信设备及相关研究提供借鉴和参考。

提出一种具有稀疏波纹结构的波纹喇叭天线, 仅有 2圈波纹, 结构简单, 易于设计加工。通过对天线参数的设计优化, 可实现平顶波束赋形, 在 ±40°的波束赋形范围内增益优于 5 dBi, 天线副瓣优于-30 dB, 整个工作频段内驻波比 (VSWR)优于1.8, 适用于高轨卫星星间通信。通过对一个Ka频段样品的加工、测试和结果比对, 验证了该设计方案的正确性。

为了研究尘埃等离子体中带电尘埃的粒子半径、粒子浓度和带电荷数对量子通信性能的影响, 首先根据Mie散射理论得到单个带电尘埃粒子的光散射截面; 然后通过粒子浓度求出总的消光截面, 得出链路衰减的数学模型, 提出了带电粒子特性与量子纠缠度的关系; 针对退极化信道, 当单个尘埃粒子所吸附带电粒子的个数为50时, 给出了尘埃粒子半径、粒子浓度与信道容量和量子误码率的定量关系. 仿真结果表明, 当量子信号的传输距离为10 km时, 尘埃粒子浓度从1×1010 m-3增加到10×1010 m-3, 信道容量从0.672 6降低到0.107 5; 尘埃粒子半径从0.1 μm增加到10 μm时, 量子误码率由1.334×10-3增加到5.309×10-3. 由此可见, 尘埃等离子体中带电尘埃粒子的半径和浓度对量子卫星通信性能有显著的影响. 因此, 为确保量子通信的可靠性, 应根据所探测到的等离子体环境的状况, 调整卫星通信系统的各项指标参数.

针对高精度惯导输出信息的频率有限，不能很好地满足移动卫星通信控制精度的问题，提出了一种基于数据拟合插值的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波姿态估计算法。通过采用三次样条插值提高高精度惯导输出数据的频率，增加系统单位时间内的估计次数；通过自适应卡尔曼滤波算法不断修正滤波误差，避免系统因参数匹配不当引起的滤波发散。实验结果表明：数据拟合插值弥补了系统数据更新频率低的不足，自适应滤波提升了系统应对不同环境的鲁棒性。天线波束姿态估计精度和测控精度也得到明显提高，满足宽带移动卫星通信的波束指向需求。

椭圆螺旋天线的结构比传统的圆柱螺旋天线更加适合于卫星通信的终端,然而由于其圆极化特性变差而限制了其广泛应用。把改善轴向模螺旋天线辐射特性的两种方法结合起来应用于椭圆螺旋天线,提出了带有附加螺旋线的变升角轴向模椭圆螺旋天线。以一个5圈、短轴长轴之比为0.65的椭圆螺旋天线为例,用FEKO软件对其辐射特性进行了仿真。结果表明,这种方法提高了椭圆螺旋天线的方向性系数,同时具有较好的圆极化特性。在2.2-4.2 GHz频率范围内,最高增益为12.86 dB,比单绕均匀升角的椭圆螺旋天线提高了1.2 dB。