随着我国在深空探测、卫星遥感和气象测量领域的快速发展,高增益低旁瓣天线的研制需求将越来越大。作为深空探测天线的重要组成部分—波束波导,它在传输电磁波方面具有损耗低、频带宽、易维护等优点,因此波束波导天线的研究和设计对我国深空探测工程的实施具有重要的意义。波束波导天线由卡塞格伦天线、波束波导系统和馈源三部分组成。馈源是波束波导天线的核心,不可缺少的组成部分,波束波导天线的能量是由馈源的照射得到的,因此馈源的研究对波束波导天线的性能有着决定性的意义。本文首先介绍了波束波导系统、卡塞格伦天线以及单脉冲自跟踪天线的基本理论,分析比较了各种差模跟踪体制,基于MATLAB软件仿真计算圆波导模式中的TE11模和TE21模的远区辐射场,利用TE21模的远场方向图的零陷特性来实现自跟踪。其次,在阅读了大量的波纹喇叭馈源论文和文献的基础上,对喇叭天线的设计方法作了一定的分析,设计出增益达到20dBi的圆锥喇叭天线；借助于HFSS10.0软件设计了一款波纹圆锥喇叭天线,得到了良好的等化性方向图、低交叉极化电平和良好的电压驻波系数。最后,在分析了波束波导天线的基础上,构建了波束波导天线的单脉冲自跟踪指向系统,并且分析了误差角信息通过系统之后的变换,推导出在各种参考系下坐标系的转换公式。最终建立了单脉冲自跟踪接收机的原理框图,并从数学上分析了校相原理,为单脉冲自跟踪系统的理论设计和工程实施奠定了一定的理论基础。