卫星通信随着科技的高速进步,多波束天线技术得到了广泛的发展与实际应用。然而,在卫星网络发展过程中出现的信息安全问题日益凸显。所以,建立一个安全系数高的多波束卫星网络对于卫星通信发展至关重要。由于计算机不断提高自身的运算能力,基于传统的计算量的加密方式将会面临巨大的挑战,此外天线网络的分布式结构和自组织特性使得密钥管理和分配难以实现。目前,物理层安全技术在通信领域有了广泛的应用,特别是在依赖于多天线系统信道的差异性、随机性以及互易性和波束成型、天线选择、人工噪声辅助等策略提高网络安全性方面取得了巨大的成果,在对系统安全性进行显著提升的同时,也能满足一定的带宽、功率、设计复杂度和开销等条件。物理层安全是一种信息论意义上的安全,它从网络协议栈的最低层来完成加密操作,能很好地起到保密通信的作用。论文基于多波束卫星通信网络应用场景,对其物理层安全加密技术进行研究:首先对该系统网络进行了需求分析,给出了一种基于三维Lorenz混沌系统来产生密钥对信号进行幅相变换和星座置乱的物理层安全算法,该算法充分利用混沌序列对初始值的敏感性,通过引入混沌加密密钥来置乱星座点位置,使传输信号失去调制方式的特征信息,避免调制方式信息泄露带来的安全风险,实现了更高的安全性。对该算法的设计实现流程进行研究,画出了该算法的设计实现流程图,并对算法中的各个模块进行了具体地设计实现。然后对该物理层安全传输算法进行了仿真验证,从灵敏性、有效性、可靠性、以及对调制方式的识别等方面对该算法进行了仿真评估,探讨了该算法对通信系统性能的具体影响,并对比了该算法和基于一维Logistic混沌系统产生密钥进行幅相变换的算法的误比特率性能。分析结果表明,本算法在确保通信系统性能的前提下,能够对调制方式等信息进行有效地保护,安全性能很高,在通信领域有着远大前景。最后通过搭建一个通信系统平台来对算法进行实验验证,将算法下载到板子上进行了测试,并对整个系统消耗的硬件资源进行了评估。实验结果表明了算法的有效性,并且算法占用的硬件资源较少。