航天测控系统中,卫星及其它航天器距地面测控设备的距离十分遥远,发射信号的卫星与接收机之间存在着高速的径向相对运动,必然导致载波信号存在高达几十K甚至上百K的多普勒频移,同时测控设备所接收的信号非常微弱的,通常信噪比只有不到—20dB左右,并且有用信号淹没在强噪声中。因此,在实时性要求很高的情况下,要完成扩频伪码的快速捕获十分困难。同时,信号捕获的精度又直接影响到该扩频系统的优劣性能。因此,高动态下微弱信号的快速捕获成为一个亟待解决的重要难题。本文分析和研究了大量近年来国内外关于高动态下微弱信号快速捕获的学术论文及文献资料,针对高动态下微弱信号的快速捕获技术进行了深入研究,并设计实现了一种新的信号快速捕获方法,主要的研究工作可以概括为以下几个方面:第一,分析研究扩频通信的基本原理、信号捕获及跟踪原理等。在此基础上引入扩展复制重叠捕获技术(Extended Replica Folding Acquisition SearchTechnique,XFAST)。第二,将扩展复制重叠技术(XFAST)应用到高动态下微弱信号的快速捕获中,并从理论和实践两方面分析比较了XFAST较之传统FFT捕获算法在伪码捕获中的异同及优势。第三,基于现场可编程门阵列(FPGA)硬件平台完成对高动态下微弱信号快速捕获XFAST模块的硬件实现,包括设计实现本地伪码数据处理模块、三阶信号源设计模块、接收信号数据处理模块、复数乘法器模块、FFT/IFFT模块、峰值检测模块等。本文提出的利用XFAST用于微弱信号快速捕获的方法,克服了基于FFT捕获法存在的硬件资源消耗量较大问题,继承了其将时域搜索转化为频域搜索的优良特性。整个硬件设计结合软件无线电的思想,综合采用了DSP和FPGA这两大当今主流产品,具有占用硬件资源少,功耗低、精度高等优点,同时将高动态下微弱信号快速捕获单次完成时间降低为248us,大大提高了系统信号快速捕获的能力,对实现高动态条件下的扩频通信过程提供了重要的参考价值。