采用低轨卫星与地面进行信息的交互,有利于控制发射成本、缩短通信距离、降低发射功率,无论在军事还是商用上都属于研究和工程探索的热点。低轨卫星数据广播分发系统就是典型的应用,低轨卫星数据广播分发,是指利用星上专用传输通道,将低轨卫星数据直接推送至卫星数据接收系统使用的使用场景。低轨卫星特点导致了信号到达接收端时经常存在信号偏弱、仰角过低、动态过大等问题,为了保证在最大可视范围内接收所有有价值的数据,卫星接收系统应保证在广空域内具有接收较微弱卫星广播信号的能力。采用共形阵列天线结合数字波束合成技术,可形成多波束指向信号来向,是一种很好解决低仰角下多星接收问题的方案。然而通过共形波束合成技术实现低轨卫星接收系统高性能接收,在高灵敏度、广空域等核心性能指标上形成技术优势仍然有很多问题需要解决。本文围绕实现共形多波束卫星接收高性能接收这一需求和目的,重点对如何改进捕获手段和如何提高天线波束合成增益这两个方面进行了探讨和研究,解决了如下关键技术问题:(1)低轨卫星广播信号时域捕获;通过对捕获手段和方法进行性能评价建立起了如何获得最大捕获增益的准则。并通过分析低轨卫星广播的特点对传统捕获手段进行改进,获得了满意的捕获效果。(2)共形阵列天线空域数字波束高增益合成和控制;基于工程实际和理论建模,在确定了波束权值的准则后对天线阵列结构如何选取进行了讨论,并通过建模仿真,通过对候选方案的仿真结果对比分析确定了天线阵列结构和阵元排布方案。其次,对波束如何实现对来向对准,即波束控制进行了讨论和分析,提出了较为可行的波束控制方案。在本文的最后,给出了接收系统的原型,并构建了测试系统对捕获和波束合成的解决方案进行了性能的实际测试,证明了这些技术的可行性和有效性,为共形多波束卫星接收系统的研发和设计提供了一定参考价值。