低轨卫星通信中多普勒频移很大,如果不能有效地对多普勒频移进行补偿,会造成捕获电路输出信噪比严重恶化。已有的多普勒频移补偿方案大多采用自动频率控制(AFC)环路,当多普勒频移达到士l00kHz左右时,一般AFC环路难以有效的工作。载波捕获即多普勒频移的粗略估计是解决载波同步的最关键问题。本文根据高动态信号的特点,提出了用匹配傅立叶变换来估计载波的多普勒频偏和线性调频率,并进一步提出改进算法,采用变采样处理技术与“变中频滤波器”相结合的方法更快速、更准确地对高动态信号进行捕获。首先,对最大似然估计、自适应最小均方误差算法、AFC环路、扩展卡尔曼滤波等传统载波跟踪方案进行了介绍,并对这些方法进行了比较与总结。其次,介绍了几种典型的时频分析方法,包括短时傅立叶变换(STFT)。Wigner-Ville分布(WVD)以及Cohen类。并提出了匹配傅里叶变换,对匹配傅里叶变换的一些性质进行了公式推导。推导说明,傅里叶变换是匹配傅里叶变换的一个特例。而且,匹配傅里叶变换可以有效地检测线性调频信号的参数。然后,对匹配傅里叶变换快速算法和噪声抑制进行研究。引进了变采样率处理并结合运用变中频滤波器,来解决低信噪比下高动态信号的捕获。最后,通过MATLAB仿真,用变采样率处理技术与“变中频滤波器”相结合的方法,对高动态信号进行了处理,使得匹配傅里叶变换的数值计算借助FFT算法,运算量大大减小,并且具有良好的抗噪性能。