近年来,卫星通信与卫星跟踪技术的发展越来越成熟,在各个领域上应用也更加广泛。载体在与卫星实时通信过程中由于地理位置的改变,使得通信质量受到严重影响甚至通信中断,因此,运动平台上卫星跟踪技术成为当代一大研究热点。运动平台上卫星跟踪系统需能够隔离地理位置以及自身姿态的变化,实时调整天线阵列的波束指向,对卫星来波方向进行快速准确的测量以及持续稳健的跟踪。本文针对运动平台上卫星跟踪系统的信号处理与实现进行研究,结合阵列信号波束形成、能量检测、角度测量等相关理论,以FPGA器件为平台,设计搭建卫星来波方向的测量与跟踪系统,并通过仿真与测试验证系统功能,为大型运动平台跟踪系统的实现打下坚实基础。首先介绍阵列信号波束形成基本理论,结合系统需求,给出接收信号的数学模型。介绍了系统整体结构框架、功能模块划分以及工作流程,给出系统关键模块的设计方案,为后续FPGA实现工作做铺垫。然后介绍了数据缓冲、数字下变频、通道幅相误差校正等预处理模块的设计原理,完成预处理模块的FPGA实现。介绍了FPGA系统与波控单元、FPGA系统与DSP系统通信接口的设计原理,给出接口通信协议,完成接口模块的FPGA实现,保证基带数字信号处理单元与波控单元及DSP系统的实时通信。接下来讨论了基于CORDIC算法求解正余弦、反正切、求模等运算的FPGA实现原理,并给出仿真结果,为系统关键算法的实现奠定良好基础。介绍了系统状态控制与时序控制模块的设计原理与FPGA实现细节,然后详细说明了互相关能量检测、和差波束比幅测角、子阵相关比相测角等系统关键算法的设计原理,并完成其FPGA实现。最后完成基于Signal Tap II逻辑分析工具的系统调试,主要包括预处理、接口控制以及角度测量等关键模块的调试。通过设计上位机软件与阵列信号产生器,模拟实际波控系统的功能以及阵列信号的产生过程,完成角度跟踪系统的闭环模拟测试,方位角与俯仰角的跟踪误差分别控制在0.6?和0.8?以内。