随着军用电子系统以及移动无线通信的发展,对射频发射机提出了高集成度和低功耗等需求。传统的模拟射频发射机面临着较大的挑战,数字射频发射机被视为射频发射机重要发展方向之一。然而,目前已有的数字发射机的研究中存在变频灵活性受限、发射机电路架构实现复杂度较高、发射信号质量（由邻道泄漏比（Adjacent Channel Leakage Ratio,ACLR）,误差向量幅度（Error Vector Magnitude,EVM）,编码效率（Coding Efficiency,CE）等性能指标评估）较差等问题。因此亟需提出新的数字发射机理论与低实现复杂度的电路架构。为此,本文提出了映射调制理论并系统研究了基于映射调制的单频、多频、异相数字发射机及关键技术。本文主要的创新工作如下:（1）提出了映射调制理论和对应的低复杂度发射机架构。针对目前数字发射机电路变频灵活性受限、实现复杂度高、发射信号质量较差等问题,首先提出了映射调制理论,通过映射表实现数字上变频和量化调制功能。其次,提出了映射调制的数学分析模型及其关键参数的优化选取方法以提升发射信号的信噪比（Signal-to-Noise Ratio,SNR）性能与CE性能。最后,基于所提出的发射机电路架构,实现了低复杂度、低功耗的数字发射机。与基于全并行Delta-sigma modulation（DSM）的发射机相比,总功耗降低了75%,动态功耗降低了90%。（2）提出了优化的映射调制方法以提升干净带宽（clean bandwidth,CBW）性能。针对数字发射机发射信号近端量化噪声大所导致的CBW性能受限问题,首先提出了优化的映射调制方法。其次,引入了噪声系数的概念分析映射调制的噪声性能,通过选取在CBW内噪声系数小的数字序列实现中频复数信号到数字序列的映射,从而抑制近端量化噪声,将发射信号的CBW提升了3倍以上。另外,还将优化的映射调制方法应用到优化的灵活变频场景和带内载波聚合场景,实现了更灵活,更简单的发射机电路架构,进一步减少了系统的资源消耗,其中存储资源最高减少了90%。（3）提出了基于映射调制的多频段数字发射机方法和实现架构,并给出了三项优化技术。为了适配当前对射频发射机多制式、多频段的需求,首先提出了基于映射调制的多频数字发射机技术。接着,讨论了基于噪声系数选取的双频幅度因子选取方法以提升双频发射信号的ACLR性能;提出了基于两级映射调制技术的双频电路架构以减小双频映射调制的映射表大小;研究了双频映射调制中的谐波噪声产生机理,并提出了优化的双频数字序列选取方法以抑制谐波噪声。最后,实现了低复杂度的多频（双、三、四频）数字发射机,其中乘法运算资源最高减少了95%。（4）提出了基于映射调制的异相数字发射机方法和实现架构。为了进一步改善数字发射机的发射信号质量,结合异相调制技术,首先提出了基于映射调制的异相数字发射机技术,并提出了不需要实时进行异相分解计算的低复杂度电路架构。其次,提出了适用于分析异相映射调制的数学理论模型;讨论了异相映射调制的幅度因子选取;提出了异相数字序列组合的优化选取方法以减少异相信号合路后的射频噪声。与已见报道相比,降低了设计复杂度,提升了变频灵活性,改善了发射信号质量,其中对于ACLR性能改善大于5 d B。本文的研究内容验证了基于映射调制的数字发射机具备高灵活变频性、低实现复杂度以及较优的发射信号质量,对于促进数字发射机在军用一体化综合射频系统以及下一代移动无线通信系统的应用具有重要意义。