为适应宽带通信中继一体化应用需求,宽带通信卫星正在向高频段、宽带化、在轨灵活处理等方向发展,并需要兼具透明转发、星上信号再生处理转发以及数字柔性转发等多类型宽带信号处理能力。基于频率敏感的微波技术进行宽带射频信号处理,越来越难以解决卫星通信的宽带化、广域化与有效载荷承载容量有限性、体积重量功耗有限性之间的矛盾。在新型宽带卫星载荷中引入微波光子信号处理技术,可以充分发挥微波通信的灵活性和光通信的大容量、大带宽特性,能够大幅度提升宽带卫星载荷的性能。本论文针对宽带微波光子信号处理中的光学模数转换和光信道化等关键技术开展研究工作,论文的主要内容可概述如下:（1）针对星上宽带信号的高速采样及量化处理需求,研究了大瞬时带宽的高线性光学辅助模数转换技术方案,建立了理论模型,提出并验证了一种双路偏振相关采样的光学辅助模数转换技术方案。采样部分使用偏振敏感的两路并行干涉路径结构,利用光波在不同偏振光激励下采样调制深度差异来等效非对称光学采样,在光域实现光学采样、线性度补偿和信噪比优化功能。其中光杂散抑制比为43.9d B,提高22.5d B。无杂散动态范围由95d BHz2/3提高至114d BHz2/3。同时,由于链路中的共模噪声也被抑制,输出光信噪比提升4d B以上,降低非线性对光学模数转换性能的影响。（2）针对星上多功能载荷对通用化、可重构的宽带射频接收能力需求,提出一种带宽、频点及工作模式可重构的多功能光滤波器。该滤波器由16个相同的2×2可调谐光耦合器为基本单元,构成不同功能子模块。其中每一个子模块均可当作一个具有定向功能的基本单元使用,结合热控相移波导,通过切换每个基本单元工作状态实现GHz量级矩形滤波、百MHz量级矩形滤波以及GHz量级陷波器等多功能、可重构滤波能力。其次,每一个具有定向功能的子模块功能均可作为芯片系统功能,并且子模块功能可自由组合,能够实现带宽为390MHz-6.4GHz大范围可扩展的高可重构性光学滤波功能。通过片内重新配置能够实现诸如单边带滤波、抑制载波单边带滤波、射频信道化、镜像抑制IQ相干接收等信号处理功能,可作为多功能部件应用于未来通用化宽带射频信号处理系统。（3）针对宽带信号处理中的快速响应信道选择能力需求,提出一种基于梳齿切换的可重构光信道选择技术方案。采用一个大频率间隔的光频梳进行宽带射频信号调制。通过高相干性的片上周期载波分离以及信道提取设计完成宽带和窄带周期信道划分,降低分离式滤波对相干性的劣化。差异化设计两个滤波组件周期利用游标效应使得在每一个光梳齿范围内,窄带滤波部分对应的信道均不同,即实现了光梳齿与信道通带的一一对应。借助快速响应的非周期数控光滤波,以查表法筛选梳齿的方式完成信道化中任意通道灵活选择,实现可重构光信道的灵活提取。（4）针对宽带射频前端中多通道窄带光信道化器能力需求,提出一种具有高带内平坦度及陡峭带外滚降的窄带光信道化技术方案。基于低损耗氮化硅波导,设计多级不同周期、不同频率响应的超长波导干涉结构,依次串联实现具有高带内平坦度及陡峭边缘滚降的带宽连续阵列式窄带光滤波。完成信道化仿真建模、优化分析、版图设计及芯片流片。实验结果表明该芯片输出子信道3d B带宽580MHz,带内1d B波动带宽356MHz,带外20d B带宽730MHz,带外抑制比优于23d Bc,通带插入损耗7d B。20d B带宽至3d B带宽对应的矩形系数为1.26。该方案能够兼容现有微波光子信号处理系统,为构建宽带射频信号片上接收系统提供一种有效的技术手段,具有很好的应用前景。