对于高速高动态载体，由于发送终端和接收终端的相对运动，使得接收载波具有多普勒频移。相对速度大，产生的多普勒频移也大；相对加速度大，多普勒频移就会含有比较大的一次频率斜升分量。更复杂的运动使得多普勒频移含有更高次的频率变化分量。本文就是针对高动态载体进行星空或星地通信时产生的大范围快速时变的多普勒频移进行载波捕获和跟踪的算法研究。 本文首先分析了飞机以及低轨卫星的运动，得到了这两种高动态载体的多普勒频移动态范围和变化特性。 针对初始频偏在大范围内不确定的特性，本文提出了使用FFT快速估频。用多点多符号估计，增加了信噪比，减小了频偏估计时的误差，达到了快速准确捕获的目的。 对于快速时变的多普勒频移特性，由于一般常采用二阶锁相环进行相位的跟踪锁定，该环路在捕捉频率有斜升的信号时存在稳态相差。要减小稳态相差就需要增大环路带宽，造成了噪声也随之变大。因此采用三阶环路滤波器作为锁相环的核心部分。目前的文献对三阶环路滤波器的设计论述较少。本文对该滤波器做了深入研究，同时进行系统建模和仿真、量化及锁相环的硬件实现，达到了指标要求。