高动态环境会给接收机中载波的捕获和跟踪带来很多问题。高动态会使载波产生较大的多普勒频移和频率变化率,使普通的锁相环路无法保持稳定跟踪,导致载波跟踪环路失锁。因此高动态和低信噪比环境下解决载波的跟踪问题具有十分重要的意义。主要做了以下研究工作:首先,随着数字信号处理技术的发展,接收机越来越趋向于采用软件无线电的方法来实现。数字下变频是软件无线电中一种很重要的技术,因此本文对数字下变频器进行了设计。其次,研究了经典的锁相环PLL(Phase Locked Loop)理论,分析数字科斯塔斯环的鉴相算法,推导了最佳环路滤波器,介绍了数字滤波器的设计方法,分析了环路的噪声性能和动态跟踪性能。接着,讨论了几种常用的高动态环境下的频率估计方法,并对这些方法进行了比较和总结。对其中最常用的自动频率跟踪环AFC(Automatic Frequency Control)进行了深入研究,分析了常用的两种鉴频算法,并指出它们的不足,在此基础上提出了改进,将改进后的环路与常用的环路进行了性能比较。最后,是对锁频环路FLL(Frequency Locked Loop)的性能分析,并将锁频环和锁相环跟踪载波的噪声性能和动态性能进行了比较,得出了二者在噪声性能与动态性能互补的结论。在此基础上,提出了一种二阶FLL与二阶PLL相结合的载波跟踪方案,该方案采用FLL来实现载波频率的跟踪,用PLL来进行瞬时相位补偿。使用MATLAB对低信噪比和高动态环境下载波跟踪方案进行了仿真,结果表明该方案能够在低信噪比、多普勒频移为±300 kHz、频率一次变化率为0~30 kHz/s、二次变化率为0~3 kHz/s2下实现载波的跟踪,能同时满足动态性能与跟踪精度的要求。