航天测控技术一定程度代表了国家科技发展水平，近些年随着科学技术的发展，国家加大了在航天科技事业的投入，使得我国航天测控技术有了突飞猛进的发展。纵观国内外航天测控技术的发展， Ka频段航天测控技术已成为国际社会航天测控技术发展的新趋势。Ka频段航天测控技术发展在我国起步较晚，在技术上还不成熟，一些技术还处于摸索阶段。天线跟踪作为航天测控领域中一个重要课题，它是地面站与飞行器进行测控和通信任务的前提条件。随着通信频段的提高带来了新的机遇，同时也带来了新的难题。论文的主要工作是实现Ka频段测控天线对低轨道高动态目标的捕获和跟踪方案，并对其进行数学建模和仿真，验证方案的可行性。论文首先讲述了课题的背景和意义，以及国内外发展现状。其次介绍了天线跟踪中所用到的理论与技术，其中包括天线方面的理论，Kalman滤波的详细理论，单脉冲比幅测角理论以及锁相环理论，为后续的方案设计打好基础。然后介绍了本方案要实现的目标以及具体指标，随后根据课题的要求对总体方案进行设计。总体方案分成三个部分，第一部分为目标捕获和跟踪，选择了采用多波束天线的方式捕获低轨道高动态目标，然后对这种方案实现原理和工作流程进行了详细的分析。第二部分为载波捕获和跟踪，选择采用FFT频率引导方式对载波进行捕获，然后由锁相环进行跟踪。第三部分是修正动态滞后，先是对动态滞后的原理进行理论分析，然后选择计算机辅助跟踪技术来实现误差修正。接着对方案设计中的关键技术进行了详细的分析和设计，并进行算法改进，主要包括四部分，分别为多波束天线技术，多波束测角技术，频率引导技术和计算机辅助跟踪技术，最后对方案进行仿真，与技术指标要求进行比较，实现验证。论文的仿真工作是在Matlab，Simulink以及Grasp上完成，实现了Ka频段天线对低轨道高动态目标跟踪方案的设计，仿真和验证，对发展Ka频段航天测控有一定的参考价值。