宽带卫星通信系统是卫星通信系统发展的一个趋势，现代卫星通信调制解调系统都采用全数字调制解调结构，数据率转换技术是全数字调制解调结构中的一个重要问题。数据率转换技术的研究与发展对优化全数字调制解调体系，降低系统能耗具有重大意义。本文以民用航天“十二五”预研项目《星载宽带变速率调制解调器》为背景，对项目中的数据率转换技术进行了深入研究和工程实现。首先，介绍了《星载宽带变速率调制解调器》项目的系统设计方案，结合系统方案中的性能指标，给出了针对整数倍数据率转换、分数倍数据率转换、任意倍数据率转换三种应用场景所需的抗混叠滤波器设计方案，即整数倍数据率转换采用CIC抗混叠滤波器，分数倍数据率转换采用多相滤波结构的FIR滤波器，任意倍数据率转换采用基于Farrow结构的插值滤波器。其次，本文对CIC滤波器理论进行了介绍，对其性能进行了分析，并针对实际应用需求背景，设计了一种改进的高性能CIC抗混叠滤波器，并对其进行了较为全面的仿真分析。再次，本文对多相滤波结构的原理进行了介绍，并结合Noble等式，推导了一种适合分数倍数据率转换的高效多相滤波结构，并对设计的这种多相滤波结构的性能进行了全面的仿真分析，并在硬件实现的基础上验证了其实际实现的性能。最后，文章对基于Farrow结构的插值滤波器的原理进行了介绍，并结合Gardner定时同步算法对其理论性能进行了详尽的分析，接着，又在硬件上对整个Gardner环路进行了介绍，并重点分析了基于硬件平台的Farrow结构插值滤波器的性能。