基于太空环境的通信技术已经成为衡量世界各国科技实力的关键因素。通信安全在空间环境中尤为重要,传统的微波、激光等通信手段在受到屏蔽干扰及空间天气变化的情况下可靠性大大下降甚至无法通信。而X射线通信可以在电磁屏蔽环境下正常工作,不仅可用于超高速飞机通信和飞行器返回地球时进入黑障区的通信,还将为未来复杂条件下的空天一体化战争提供通信安全保障。X射线通信这一革命性概念由美国在2007年提出,被称为“下一代新的空间通信方法”,根据NASA提出的空间发展计划,X射线通信和X射线脉冲星导航将于2026年实现太空应用。国内中科院西安光机所2011年首次提出X射线通信的概念,设计了基于栅控X射线发射管与单光子MCP探测器的X射线语音通信演示系统。目前针对X射线空间通信方面的研究皆处于起步阶段,我们搭建了实验装置,开展了X射线调制发射,接收解调等关键技术的研究,为进一步的工程应用奠定了良好基础。本文在调研国内外X射线通信研究与应用发展的基础上,对X射线的空间传输特性及其调制方式进行了研究。其中,基于加性高斯白噪声AWGN信道推导了空间功率传输方程式,以泊松模型为基础构建了X射线空间通信噪声模型,并研究了调制方式对系统误码率误码特性的影响、得出了在不同调制方式下X射线通信系统的误码率理论计算公式,并通过误码率测试实验测得实际误码率数值与理论计算较好的符合:OOK调制方式下系统误码率在10-4量级,16-PPM调制方式下系统误码率在10-5量级。通过优化实验设计,提高栅极控制X射线发射源功率、采用自主研制的X射线准直、聚焦系统,有效地减少了X射线空间功率传输损耗,提高了X射线的传输效率。在现有的实验室条件下,完成了10米真空管道X射线通信实验验证。最后根据X射线自由空间损耗以及系统参数,理论计算出现有的这套X射线通信装置在栅极控制X射线脉冲发射源功率为30W时,可以在真空中实现距离为8.7km,速率为1Mbps的X射线通信。