宽带射频接收机是电子战中的重要设备。理想的接收机必须在全频段以非常高的截获概率和灵敏度精确地检测多个同时到达的信号。传统电子射频接收机由于电子瓶颈的限制已经无法满足当前电子战的需求。随着高速数字信号处理技术的快速发展,压缩采样技术被提出并用于宽带射频信号的频谱估计。同时,微波光子学是近几年发展起来的一门交叉学科,其融合了微波技术的精细调控能力和光子技术的高带宽优势。压缩采样技术和微波光子技术为高性能宽带射频接收机的研制提供了新的解决方案。本论文主要研究将微波光子技术和欠采样技术相结合实现宽带多载波射频信号的测量,具体工作如下：第一,研究了一种基于压缩采样理论的宽带多频信号测量模型,分析了该模型中的信号压缩测量方法和恢复算法并进行了理论仿真验证。仿真结果表明该模型可以将0-5GHz内的任意三个信号载波恢复,需要的总采样率为1.23GS/s,混频信道数为24个,采样压缩比为8。但是该系统在测频数量,采样压缩比,系统结构复杂度以及恢复算法效率上还需要进一步的研究与提升。第二,针对上述压缩采样测频模型的不足,提出了一种优化的基于光子欠采样的宽带多频信号测量方案。首先,分析了所提方案的系统结构与光学编码原理；其次,对编码过程进行了详细的理论分析,在此基础上提出了一种高效的频谱恢复算法并对算法性能进行了讨论；最后,搭建了完整的系统实验平台对所提方案进行了实验验证。实验结果显示,本论文提出的基于欠采样的宽带多频射测量方案仅用一条光链路和一个模拟带宽为42.6MHz的模/数转换器,以低复杂度实现了0-1GHz的含40个载波的宽带射频信号的频率测量。系统的采样压缩比为23.5,测量精度为2kHz。实验成果为目前国际领先水平。