低轨卫星通信弥补了地面蜂窝系统容量小、灵活性差等不足,以大规模、高容量的通信特点满足了全球覆盖的通信需求,卫星信道模拟研究是低轨卫星通信系统开发过程中的重要组成部分。现有的卫星信道模拟研究多以地面站对卫星的静态模拟为主,未考虑到移动卫星的动态特征,同时忽略了海面卫星观测站的应用场景,不适于海上遥测链路的模拟。针对海面卫星观测站对移动卫星的应用场景,从海面卫星观测站姿态分析、大气卫星信道特性分析、移动卫星运行轨道计算三个角度进行研究,提出了一种适用于海上卫星遥测的模拟方案并完成测试验证,主要工作如下:第一,完成了卫星轨道和大气衰减模型的建立,分析了卫星信道模拟的主要参数,为后续设计提供参考依据。给出了基于海面卫星观测站的低轨卫星信道模拟的功能需求和性能指标,从信号处理算法、航路参数计算等角度进行可行性分析。第二,完成了低轨卫星信道模拟的总体方案设计,从软硬件设计方法结合的角度将功能需求进行了软硬件划分。在上位机中完成移动卫星的轨道计算、信道参数的计算转化和船摇模型等,在中频信号处理单元完成实时信道参数对中频信号的影响实现,包括大范围时延、高精度分数倍时延、衰减、多普勒频移等处理。其次设计了一种整数时延与分数时延的动态平滑处理实现结构,模拟出移动卫星在动态条件下的信号变化,解决了因配置参数更新导致的突发性丢失数据而引起的相位突变的情况。第三,完成了中频信号处理链路的FPGA实现与测试验证。针对FPGA实现平台上板载资源的平衡使用进行了设计优化,优化实现后的DSP48E资源消耗降低了19%。测试结果达到了时延范围5s、时延精度1ns和频偏范围2MHz的模拟指标要求,验证了设计方案的可行性。本文设计的低轨卫星信道模拟方案,为海上遥测链路的设计验证提供方法,对低轨卫星信道动态模拟的FPGA设计与工程实现具有参考意义。