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空间X射线通信是以X射线为载波,实现空间信息传递的一种通信方式。相比微波、激光等通信方式,具有频率高、光子能量大、穿透力强等特点,因此有望实现空间高速、长距离的信息传输,并在一些电磁屏蔽等特殊场合中拥有无法比拟的优势。本文主要围绕空间X射线通信中的传输理论、X射线在等离子体鞘套和空间带电粒子环境下的传输特性以及发射源和探测器等进行了相关理论与实验研究,为空间X射线通信的继续深入研究奠定了基础。本文首先通过理论仿真,分析了X射线通信可用于空间信息传输的可行性;随后建立了空间X射线通信的功率传输模型、误码率模型等,搭建了基于10m真空管道的空间X射线通信地面演示验证系统,并对用于空间X射线通信的探测器进行了分析,采用现有的微通道板（Micro Channel Plate,MCP）和硅漂移SDD（Silicon Draft Detector,SDD）探测器分别实现了40kbps和100kbps的通信实验验证,为空间X射线通信系统的优化设计提供了一定的指导。其次,本文考虑到X射线光子的粒子性较强,引入碰撞模型,对X射线穿透等离子体的理论模型进行了优化。利用一套辉光放电等离子体源,搭建了X射线穿透均匀、准静态等离子体的实验平台,首次测试了X射线在均匀、准静态等离子体中的透过率。实验结果证明,等离子体介质对X射线信号传输存在一定程度的衰减,且随着等离子体电子密度的增加,X射线信号的透过率减小,其规律符合理论模型。当等离子体电子密度为1.2×1017/m3,等离子体介质的厚度为18cm,X射线源阳极高压20kV,对于光子流量大于1.34Mcps的X射线信号,其透过率可达95%以上。此外,考虑到黑障区的等离子体鞘套具有动态、非均匀、尘埃等特性,利用碱金属等离子体源,搭建了一套X射线与动态、非均匀、尘埃等离子体作用的实验平台,首次测试了X射线信号在动态、非均匀、尘埃等离子体时的透过率,并论证了黑障区X射线通信可实现的通信指标。针对空间X射线通信的发射源,采用粒子蒙特卡洛软件MCNP（Monte Carlo N Particle）和三维电磁场仿真软件CST（Computer Simulation Technology）,计算了电子打靶产生X射线的打靶效率,优化了栅控X射线源的槽口结构、栅极结构尺寸等参数,并试制样管进行测试。实验结果证明优化后的栅控X射线源出射光子数可以增加16%以上。最后,本文首次考虑到空间带电粒子对X射线通信的影响,搭建了电子枪与多层嵌套式X射线聚焦光学相互作用的实验平台,测试了聚焦光学镀膜材料产生荧光谱线对X射线通信信噪比的影响。实验结果证明,多层嵌套式X射线聚焦光学可有效地滤除空间带电粒子的干扰,实验系统的通信信噪比优于15.1dB。