弱信号探测对大口径和高收纳率的星载天线的需求愈加迫切,甚长基线干涉测量（Very Long Baseline Interferometry,VLBI）作为目前角分辨率最高的射电观测技术,需要更大口径星载天线来构建空间VLBI,使基线长度远超地球尺寸,从而获得极高角分辨率,实现更远和更精细的宇宙射电源探测和研究。然而,一方面,现有火箭运载能力限制了卫星的重量和体积,增加了卫星的设计和制造难度;另一方面,在该类卫星的运行阶段,空间干扰和卫星姿轨控等内外多种因素均会影响载荷和卫星本体的稳定性,降低天线的增益和指向精度等性能。本文以构建用于弱信号探测的空间VLBI为出发点,旨在对空间射电天文台设计、天线静态误差分析、天线动态问题分析和VLBI天线信号误差分析等开展系统性研究。论文的主要工作如下:（1）完成了空间射电天文台的总体设计。针对空间射电天文台的高带宽要求,引用了分频段、折叠式对数周期偶极天线（Log-periodic Dipole Array,LPDA）阵列,既能够获得更大观测频率范围,也能够降低馈相失配（馈源偏离反射面相位中心）的影响,同时折叠式设计也能够减小整体的几何尺寸。针对空间射电天文台的增益要求,设计了30米口径的周边桁架式抛物面反射面,30米口径能够保证天线的高增益,可展开的反射面索网和桁架的结构设计能够降低收纳尺寸和整体重量,也能够进一步降低运载难度。（2）建立了天线随机表面误差影响VLBI探测时延误差的系统传递链路。在对已知信号源进行长时间静态观测时,反射面误差是天线误差的主要因素之一,柔性抛物面天线的随机表面误差大小及分布决定了天线增益衰退大小。本文建立了稳定观测状态时天线随机表面误差的数学分析模型,利用优化求解器（Solving Constraint Integer Programs,SCIP）求解了随机表面误差在三种分布下的最大增益衰退,并根据增益衰退求解了VLBI探测时延误差的变化。实验结果表明,在表面均方根误差为1/20波长时,与均匀分布相比,天线增益损失高出1.7d B,VLBI探测时延误差将增加20%以上。（3）实现了馈源偏移和口径分布对天线增益和天线几何设计影响的系统性研究。对于空间大口径星载天线而言,馈源误差是影响天线性能的另一重要因素。本文首先分析了馈源横向偏移和轴向偏移对天线性能的影响,其中轴向偏移影响相对较小,重点研究了横向偏移的工况。分别仿真了馈源偏移大小、渐削损失和溢漏损失对天线性能的影响,并将其进行了综合研究。仿真结果证明:存在馈源偏移时,最佳F/D值并不固定;F/D取值在0.5-1.0时,幅度渐削损失比溢漏损失对天线增益影响更大。（4）建立了微振动下30米天线的信号误差模型。鉴于卫星整体挠性大,卫星的姿轨控和空间因素干扰均会造成卫星整体和反射面天线不同程度的振动,影响卫星稳定性和天线性能。首先,基于本文所建立的空间射电天文台,对30米口径天线进行了动力学建模,结合有限元分析法给出了其动力学响应,其次基于微振动所导致的信号误差分析,运用自适应卡尔曼滤波算法对天线信号误差进行处理。依据本文所建立的有限元模型、信号误差模型和处理算法,能够实现对微振动下30米天线误差的系统性研究。本文系统地完成了空间射电天文台设计、天线误差分析和VLBI信号处理,相较之前各类研究,本文工作更为全面,且将多个问题的研究进行了综合,进一步完善了我国大口径星载天线的研究,为构建空间VLBI奠定了基础。