本发明提供了一种航天器信道模拟装置及其应用方法，包括分别连接在总线上的：仿真监控模块、中频信道模拟模块、上行信道下变频模块、上行信道上变频模块、下行信道下变频模块和下行信道上变频模块。本发明能够模拟航天器在轨飞行过程中发生在航天器与地面站之间射频链路中的信号传输状态，在航天器进行射频有线状态下的测试时，能够使射频链路中的信号具备传输时间延迟、多普勒频移和功率衰减变化等航天器在轨飞行引起的各种动态信息，为器载应答机和地面设备在信号大时延和动态变化状态下的功能和性能测试提供测试条件，有助于提高航天器在发射之前进行的功能测试和性能指标考核的充分性。