伽玛射线双星是具有甚高能伽玛射线辐射的X射线双星。根据致密星性质不同，伽玛射线双星的高能辐射可能来源于微类星体的喷流或脉冲星星风与恒星星风的碰撞。伽玛射线双星中致密星的本质是此研究领域中的核心问题，不同的致密星产生高能辐射的机制不同，对应的辐射特性也不同。但是大部分伽玛射线双星的致密星本质仍然未知。我们通过研究已知伽玛射线双星的高能辐射特性，与微类星体模型和脉冲星模型所预言的观测结果进行对比，在一定程度上对模型进行检验和分析，从而推测致密星的本质。　　我们在X射线波段研究了RXTE对已知伽玛射线双星LS I+61303的长期连续观测数据。我们发现LS I+61303的软X射线辐射显现出明显的轨道调制并随时间存在演化。我们在能谱分析中未发现类似吸积盘的热成分和Fe发射线，并且没有发现能谱的截断。我们对INTEGRAL数据的分析在硬X射线波段证实了这一结果。我们发现能谱与流量之间存在紧密的反相关关系，同时我们全面深入的分析了LS I+61303两个新的耀发，找到了疑似QPO的时变结构，但是无法确认这一疑似QPO是否真实存在。我们得到的观测结论支持伽玛射线双星中的脉冲星模型，LS I+61303的X射线高能辐射可能来自于脉冲星星风与恒星星风碰撞过程中的逆康普顿散射或同步辐射。　　我们首次在X射线波段发现了LS I+61303超轨调制的证据。LS I+61303的X射线超轨调制与Hα的超轨调制同相位变化，但是延迟于射电波段的超轨调制约300天。我们发现TeV波段可能存在的超轨调制与射电波段的超轨调制反相关，并且在GeV波段发现了超轨调制的迹象。针对我们观测到的多波段超轨调制现象，我们发展了伽玛射线双星中的脉冲星模型，首次提出LS I+61303的致密星可能为强磁场低自转的脉冲星。　　我们研究了新发现的伽玛射线双星1FGL J1018.6-5856在硬X射线波段的高能辐射特性。通过分析INTEGRAL观测数据，我们首次在硬X射线波段发现了1FGL J1018.6-5856的对应体。观测得到的1FGL J1018.6-5856的硬X射线轨道光变曲线与GeV伽玛射线波段的轨道光变成反相关。1FGLJ1018.6-5856的这一高能辐射特性与LS5039相似，有可能这两个伽玛射线双星在高能辐射机制上存在相似性。　　除已知的伽玛射线双星外，其他X射线双星中鲜有伽玛射线辐射被探测到。我们通过对4U1036-56和IGR J18179-1621的能谱与时变分析，研究了伽玛射线暂现源和X射线双星之间的可能联系。我们论证了大质量X射线双星在一定条件下产生伽玛射线辐射的可能性。通过对4U1036-56爆发态和平静态的研究，我们发现4U1036-56是一个低光度硬X射线源，其大部分时期均处于平静态，偶尔会发生持续数天的爆发。我们以4U1036-56为例，从理论上确认了大质量X射线双星在X射线爆发期间产生暂现伽玛射线辐射的可能性。我们对IGRJ18179-1621的X射线爆发进行了详细的能谱与时变分析，发现了11.82秒的脉冲周期及单峰的脉冲轮廓。我们发现了IGR J18179-1621能谱中21.5 keV处的回旋吸收线结构，从而得到了IGR J18179-1621中子星表面的磁场强度并估计了爆发期间的吸积率范围。我们讨论了在X射线爆发期间IGR J18179-1621没有观测到伽玛射线辐射的可能原因。　　目前发现的伽玛射线双星数目较少，仅有6个。我们通过多波段源表交叉相关的方法，建立了筛选伽玛射线双星候选体的标准流程。我们筛选出了3个伽玛射线双星候选体，并对其中的IGR J20569+4940进行了硬X射线高能辐射特性的研究，发现了可能为轨道周期的5.79天周期信号。如果这一周期被其他观测数据或在其他波段被证实为轨道周期，那么我们就可以确认IGRJ20569+4940为新的伽玛射线双星。