在论文中首先阐述了研究Ka波段卫星通信系统的意义以及国内外发展现状,并对影响Ka波段卫星通信系统性能的大气因素进行了分析。研究了大气中氧气和水蒸汽对Ka波段信号的吸收作用以及云雾对其的衰减作用。根据西安地区的气象特点,对地-空路径的大气衰减特性进行了计算。基于降雨衰减机理,利用雨介质的等效介电常数模型计算了降雨的特征衰减。根据地-空路径上ITU-R的雨衰减预报模型和等效雨介质模型,以轨道位置为92°E的静止卫星为基础,结合我国西安和广州地区降雨特性对Ka频段降雨衰减进行了计算,并与多年实测月平均5分钟降雨率数据计算结果进行比较,得出在西安地区低频率时雨介质等效模型对降雨衰减的预测精度较高;而广州地区在高频段大降雨率时,ITU模型精度较高。基于降雨的去极化机理,结合ITU交叉极化分辨率(XPD)的预测模型,预测出西安地区的交叉极化分辨率随时间概率的分布。在降雨环境中,进一步研究了卫星通信系统在QPSK调制和4QAM调制下的信道容量的概率分布。在不同调制下,分析了Ka频段卫星的上行和下行频率在不同链路余量时的误码率特性。结合RS码的编码性能,给出了不同系统余量和不同码率下的系统性能的改善情况。结果表明,在西安地区较小链路余量情况下,降雨引起的中断概率较小。在广州地区,为了保证降雨引起的中断概率符合系统要求,需要有较大链路余量和RS编码。最后,研究了降雨及去极化效应对频率复用双极化系统性能的影响。论文的研究对卫星数字通信系统的发展具有一定的实际意义。