二十一世纪以来，航空通信在交换飞行器飞行信息、获取气象指标等民用领域，以及侦察情报等军用领域中，扮演着越来越重要的角色。而在航天通信中，过长的通信链路将降低接收信号的强度，此外，由于保密通信的需要，信号常被淹没在噪声中传输。因此，急需寻找出一种能够适用于低信噪比信号提取的接收技术。传统的信号接收方法通常主要分为时域和频域两大类接收方法。而这些方法在接收信号时需要在系统前端添加前置放大器，使得接收器在对信号放大的同时也放大了噪声，此外这些方法要求的输入信噪比较高，因此，这些方法对微弱信号的处理几乎是无能为力的。低信噪比信号接收技术，就是研究将微弱信号从强噪声中分辨并提取出来的技术，能够适应航空通信的应用需求。本课题主要基于非线性理论，包括小波变换理论以及混沌理论，并提出一种能够有效提取高频微弱信号的接收技术。由于小波变换将弱信号的能量聚集，而离散噪声能量，从而将大部分噪声从弱信号中去除。而混沌理论具有对初值小信号的依赖性，对噪声的排斥性，使得淹没在强噪声中的微弱信号被迅速有效的识别。结合这两种技术的优越性，本文提出一种能满足航空通信背景需求的高频微弱信号接收机模型。本文首先本文分析了小波阈值法提取弱信号的基本原理。然后根据小波阈值法的特点，设计了合理的去噪参数，仿真验证了利用小波阈值法提取弱信号的有效性。此外，重点分析了Duffing方程的动力学特性。然后介绍了一种自适应同步控制算法—快速梯度算法(SpeedGradient Methodology)，并基于该算法建立了双Duffing同步控制系统模型，实验证明该算法能够有效控制混沌系统，使其达到稳定的同步，从而进行有效地弱信号跟踪。最后结合小波阈值以及双Duffing同步控制系统的优点，设计了一种适用于航空通信的高频微弱信号接收机的模型，该模型能够对信噪比为-20dB以上的QPSK信号进行有效地接收。