卫星通信系统能够有效覆盖地面、海上和空中等区域,是为地面通信未服务或服务不足地区提供通信的有效手段。迄今为止,在轨运行的1300多颗通信卫星大部分工作在L、S、VHF等低频段,通信容量非常有限。为满足人们日益增长的通信需求,工作在Ku、Ka、Q等高频段的高通量卫星（High-Throughput Satellite,HTS）利用多波束技术实现频率资源的复用,能够提供20倍以上的总吞吐量,得到越来越广泛的关注。然而,现有HTS采用的转发器频率灵活性差,难以实现任意跨频段、跨波束的业务数据交换。因此,针对HTS服务用户数更多,信号带宽更大,调制阶数更高,信道划分非均匀的特点,本文对适合HTS的可变速率数字信道化技术展开研究,以实现HTS对信道资源的灵活分配,主要工作如下:其一,总结和分析现有的信道化器设计方法,将基于调制滤波器组的方法作为研究重点,并提出一种级联结构的调制滤波器组。仿真和分析精确重构和近似精确重构滤波器组的经典设计方法,结果表明:前者重构误差为10^-13～10^-15,但通道数较大的滤波器组设计难度较大,后者设计方便快捷,但重构误差高达10^-2～10^-3。本文提出一种级联调制滤波器组的设计方法,利用更低阶的原型滤波器来实现滤波器组,以完成对信号高精度分离和重构,其重构误差为10^-6～10^-7。其二,在完成级联调制滤波器组设计基础上,进一步实现信道化器,并通过仿真验证其有效性。进行基于信道化器的星载应用仿真系统搭建和参数分析,测试不同带宽和调制方式信号的解调性能损失验证设计信道化器性能,结果表明:系统BER性能损失小于0.2d B,基于级联调制滤波器组的信道化器能够精确重构DVB-S2X协议中QPSK,16APSK和256APSK信号,并能有效地抑制各个子载波信号的功率泄漏,能够满足HTS的通信需求。其三,完成基于传统调制滤波器组信道化器的FPGA设计及实现。结合FFT＿IP核串行输入输出的特点,本文设计了一种高效的信道化器实现结构,其多相滤波模块工作在高倍时钟域,能够顺序执行滤波器组前M个支路和后M个支路的滤波操作,且利用乒乓RAM代替移位寄存器对数据进行缓存和整形,减少了芯片资源的占用。结果表明:在芯片xc7k410tffg900-2上实现了1024通道的信道化器,仅需要12%的DSP资源和8%的LUT资源,大大降低了硬件资源的消耗。