低轨卫星系统可以实现全球覆盖,满足未来全球随时随地的接入需求,已成为下一代网络研究的一个重点。星载相控阵天线作为低轨卫星天线系统的重要组成部分,其研究和发展受到越来越多的关注。一方面,低轨卫星对地高速运动,需要实时调整波束指向,波束间存在干扰,需要进行有效的降旁瓣处理。另一方面,低轨卫星功率受限,复杂的天线阵列网络不适用于低轨卫星天线系统。本文对星载相控阵天线的低复杂度、低旁瓣波束成形算法和降低硬件复杂度的阵列稀疏算法进行了深入分析,并以此为基础对波束凝视进行研究。首先,本文对平面阵列天线的基础理论和数学模型进行介绍,在此基础上给出不同波束成形网络的架构和对比分析,选用混合波束成形网络并对平面阵列的稀疏数学模型进行建立。其次,针对低轨卫星对地高速运动,波束间存在干扰的问题,采用混合波束成形网络的部分连接结构,选用正六边形阵列的阵列模型,采用数字配相法和Gauss分布幅度加权结合的波束成形算法,实现了高实时性、低旁瓣的多波束成形。之后,针对低轨卫星功率受限的问题,研究了降低硬件复杂度的阵列稀疏算法。提出了基于幅值密度和遗传算法结合的阵列稀疏算法。采用基于幅值密度的非迭代算法快速给出阵列稀疏的较优解,以此为遗传算法的初值,提升遗传算法的收敛速度,在保证主瓣宽度基本不变的前提下,实现了阵列稀疏,减少了阵元的数量。最后,针对低轨卫星的目标区域覆盖需求,提出了目标区域波束凝视策略,对卫星最大半俯仰角进行合理选取,并建立合理的目标分布模型,通过仿真验证了本文采用的波束成形算法和阵列稀疏算法的适用性。