下行通讯地面系统作为捷联式旋转导向下行通讯的关键组成部分，在控制钻井轨迹、实现钻头中靶等方面起到关键作用。目前下行通讯技术由国外几大石油公司垄断，虽然国内也对如下行通讯原理、下行通讯编码方式等相关技术开展研究，但缺少相应的旋转导向工具作为背景，大多停留在理论探索阶段。本课题以胜利石油管理局钻井工艺研究院自主研制的“捷联式旋转导向钻井工具”为背景，开展针对下行通讯地面系统的研究，为捷联式旋转导向系统的研发提供技术基础。　　本文分析了旁通泄流式下行通讯原理，并根据钻井现场实际情况系统分析了地面系统的设计参数，基于下行通讯原理及设计参数提出了下行通讯地面系统的设计方案，描述了下行地面系统的组成结构及设计关键。　　根据下行通讯原理设计了一种新型地面系统下传装置，该装置主要由气动控制阀和降压模块两部分组成，其中气动控制阀阀芯采用转阀式结构，降压模块采用可重构式节流口结构，可根据不同井口压力以及旁通流量选择不同的构型。基于该地面下传装置结构设计，采用理论分析与仿真模拟相结合的方法，分析降压模块结构参数对下传信号的影响，并探讨气动控制阀节流压降、节流流速与旋转阀开口角度之间的关系，集成设计气动控制阀结构及降压模块，最后仿真分析不同工况条件下地面下传装置的流场特性。　　确定捷联式旋转导向工具所需的下传控制指令后，设计了下传信息的编码结构，该结构采用同步头与校验位进一步增加了编码可靠性。在对下传信息的码元概率进行分析后，提出了一种基于霍夫曼编码的下传信息编码方式，对比分析了二进制编码与霍夫曼编码的编码效率，最后结合二进制与霍夫曼编码，开发了下行通讯的软件控制系统，实现了地面下传装置的控制要求。　　根据下行通讯地面系统设计方案试制了实验样机，并完成了相关地面实验。实验结果显示：地面下传装置旁通流量、压降的测量值与仿真结果十分吻合，验证了地面下传装置设计方法的正确性。从捷联式旋转导向工具中涡轮发电机接收的信息可以看出，下传信息的波形特征非常明显，其解码结果完全正确，这一方面验证了下传信息编码方式的可行性，同时也验证了所提出的下行通讯地面系统设计方案的正确性。