随着空间任务需求的不断复杂化,航天系统发展从单星应用模式向星座和网络化应用模式逐步转变。通过星间链路可以实现卫星之间的信息传输和精密测量,将多颗卫星互联成为空间通信与测量网络。但是星间链路载荷属于功率体积受限系统,普遍天线增益低、传输能力弱。面向感知通信协同任务时单节点星间链路系统往往难以胜任远距离高带宽通信需求,成为协同任务瓶颈点环节。为了在不增加星间链路发射功率情况下实现更高的性能,可以考虑将分布式波束形成技术应用于星间链路设计中。分布式波束形成技术通过在空间分散的卫星同时发送一个公共消息并控制其相位,使得这些卫星天线能够形成定向波束,从而大大增强指向接收卫星方向的通信距离并可以抑制干扰,保障了卫星远距离通信所需的功率和增益。本文在充分调研弹性分散式空间系统和马赛克技术在空间领域发展的基础上,对星间链路分布式波束形成同步技术进行全面概述。首先建立星间链路中分布式波束形成的几何模型;然后重点研究了分布式波束形成中的相位同步方法即弱比特反馈算法,揭示了算法的统计模型,并通过理论证明了算法在星间链路中的可行性;最后将分布式波束形成理论应用于星间链路中,讨论了分布式波束形成的限制条件,分析了其波束图案特性和相位误差对接收端增益的影响。本文设计了一种星间链路分布式波束形成系统同步方案。考虑到具体的实现,将分布式波束形成问题分为两个子问题:频率同步问题和相位同步问题。关于频率同步,设计了主从架构用于频率锁定,并提出了两种低复杂度的技术用于频率同步;关于相位同步,针对静止信道下经典弱比特反馈算法收敛速度慢的特点,提出了自适应误差反馈控制算法。针对卫星环境多普勒频率变化大的特点,研究了时变信道模拟算法,并提出了二比特反馈算法。同时,在STK/MATLAB软件平台上对提出的算法进行仿真。仿真分析显示二比特反馈算法在不同信道变化条件下适应性更强,收敛速度更快,合成效率更高,该算法简单易行,适用于卫星节点较多、可扩展性要求较高的星间链路环境。最后对设计的星间链路分布式波束形成算法进行试验验证。通过软件无线电平台USRP和MATLAB软件搭建了分布式波束形成试验平台,给出了软硬件协同设计方法,设计了软件接口模型和系统的信号流程,测试了星间链路分布式波束形成算法。试验结果表明,本文提出的星间链路分布式波束形成算法可以快速实现传输信号的相干叠加,并且具有较强的鲁棒性和可扩展性。在多节点共享时钟下,实际合成效率能够达到理想值的百分之九十,两个发射节点的合成功率是单个发射节点功率的3.7倍,极大地提高了通信距离。本文的工作主要集中试验平台搭建,算法的优化和数学模型仿真等方面,对星间链路分布式波束形成算法的核心问题进行分析,并提出了简单易行的解决方案,最后通过试验证明该算法是确实可行的。