自90年代以来,微电子技术、纳米技术的迅猛发展,为现代小卫星技术的发展提供了技术和物质基础。目前,关于小卫星及其应用研究也已进入了一个新的阶段。作为小卫星应用的一个重要方面,小卫星的编队飞行也被普遍认为是未来小卫星应用模式的必然趋势。而对于小卫星的跟踪及星间通讯是首当其冲要解决的问题。目前,相控阵天线基本上还是平面阵列天线,平面型的阵列电扫描空域可达120°,计算模型简单,技术趋于成熟。但是平面阵列天线存在一些固有的缺点,所以应用受到一定的限制。本文首先总结讨论了最简单的二元阵及三种常用的阵列形式,对它们的方向图函数特性进行了分析。在此基础上提出了一种新型的阵列天线,三维立体天线,可以通过选择不同的阵元组成不同的阵型来扫描空间。本文分析了三种组合:对角面阵,梯形阵和曲面阵。比较了三种阵的波形与普通的面阵的区别,以及阵元间距和阵元数目对波形的影响,并介绍了最大阵元间距选择的依据。本文还分析了三种常用的自适应算法(LMS,DMI,RLS)的性能,探讨了中继星与目标航天器的位置关系,采用MATLAB软件仿真了中继星对目标星的跟踪过程,并对两种经典的自适应跟踪算法(LMS,DMI)进行了研究。通过分析信号干扰比的变化,比较两种算法的跟踪性能。最后仿真了三维天线用两种自适应算法(LMS,DMI)对目标的跟踪过程。