经过2008年至2016年的发展,我国已经建立起了覆盖全球的第一代中继卫星通信系统,并为神州系列飞船提供了数据中继服务,该系统是我国信息化建设和空间信息传输的重要组成部分。为实现通信卫星与飞船之间的数据传输,必须保证天线的指向迅速、精确,这就需要采用自动跟踪技术来提高天线的指向精度。本文研究的小型化Ka频段跟踪接收机就是自动跟踪系统中的核心单机。卫星载荷将向小型化、轻量化方向发展,这就对单机设计提出了新的要求。本文提出一种小型化Ka频段跟踪接收机设计方案。单机在设计上分为三部分:射频模块、中频模块和电源模块。射频模块集成了跟踪接收机中低噪声放大器、单通道调制器、下变频器的功能,单机设计采用和、差信号先经过低噪放后,再进行单通道合成的总体设计,这样可减小单通道合成对接收机噪声系数的影响,同时单机选用噪声系数小,易于匹配的低噪声磷化铟MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)芯片作为低噪放前端,并采用多芯片组装技术(MCM:Multichip Module)实现腔体封装来减少信号间串扰,保证通道的空间隔离性能。对使用的器件、信号连线、电路拓扑进行了建模仿真,验证了电路的可行性。中频模块对接收的信号滤波后下变频至固定中频40MHz,经过有AGC的中频放大器,供中频处理单元进行数据处理,中频处理单元以FPGA为处理核心。电源模块电路将一次母线电压转换成分机需要的各路稳定电压。单机经设计、生产后,进行测试,满足接收信号电平-130dBm~-90dBm变化范围内,误差信号输出电平-5V~+5V,载波锁定时间≤5s,和、差支路输入驻波比≤1.5的指标要求,整机重量由8.08Kg降低至2.61Kg,测试数据结果也验证了本文提出方案的可行性。