基于非相干光源的时间-频谱卷积信号处理技术具有成本低、链路简单、可重构和大带宽等特点，在高速信号处理、光通讯网络、光计算、任意波形产生和高速实时测量中有着重要的应用。时间-频谱卷积系统将光子技术与微波技术相结合，既可以对高速时域信号进行处理，也可以对光谱进行傅里叶变换分析，在近年来得到了广泛的研究。然而，由于非相干光相位随机的特点，时间-频谱卷积系统无法实现具有相位变化的信号处理功能。因此，本文对时间-频谱卷积系统进行进一步研究，主要工作如下:　　1、在大数据背景下，基于时间-频谱卷积系统，提出了具有数据压缩能力的实时光谱傅里叶变换技术。通过调制一个非线性啁啾微波信号，可以实现对光谱傅里叶变换的任意倍数压缩。实验证实了该系统具有数据压缩能力并实现了1.6倍和3倍的数据压缩。通过算法，可以将光谱的傅里叶变换和输入光谱信息进行恢复。由于输出信号采用单次采样，信号中存在过多的噪声，因此，最终的恢复信号与理想值的偏差较大，在15％到75％之间波动。　　2、提出并验证了基于时间-频谱卷积系统的可重构高速微波信号处理器，其能够实现任意π相移的信号处理功能。在实验中，通过自定义可编程光滤波器，对输入的高速微波信号进行了希尔伯特变换和微分，信号处理带宽可达十几个吉赫兹，实现了高速微波信号处理。经量化分析，输出信号与理想值之间的均方根小于8％。因此，该系统具有很好的信号处理性能。