在空间电子侦察活动中，存在对多个频段目标信号侦察接收的任务需求。现代无线信号常常是被高频调制的窄带信号，对于多个频段的目标信号其频谱特点呈多带特性，即信号频谱分布较宽且子带信号相对带宽较窄。对于这样一类信号的数字化采样，采用经典的Nyquist采样方法需要很高采样速率，随之会带来高功耗与高数字资源消耗的问题。本文在系统功耗及数字资源受限的应用环境下，针对多带信号的数字化采样问题，开展了以下工作:　　1、多带信号高效采样与重构。通过对目前主要的高效采样方法的比较，确定采用了周期非均匀采样方法作为本文对多带信号的高效采样方法。分析了最优系统采样率的问题，得到了周期非均匀采样最优系统采样率的确定方法，确定的系统采样率可以接近两倍信号有效带宽。对于实际多带信号的非理想带限问题，提出了基于最小化重构滤波器组系数二范数的采样参数优化方法，减少了由于多带信号非理想带限对信号重构所带来的影响。仿真结果表明，周期非均匀采样能够实现对信号的高效采样，同时通过采样参数优化方法可以获得良好的信号重构性能。　　2、多带信号频谱结构感知与监测。根据周期非均匀采样与重构需要信号频谱结构先验信息的问题，提出了基于能量检测扫描式频谱结构感知方案，实现了在本文的应用环境下，低功耗低复杂度的频谱结构感知要求。根据信号频谱结构非合作时变问题，提出了基于周期非均匀采样的频谱结构监测方法，并对该监测方法进行了性能的优化。频谱结构监测方法通过构造监测向量，实现了以周期非均匀采样速率对信号频谱的进行监测。仿真结果证明了频谱结构感知与监测方法的有效性。　　3、高效采样系统工程实现。基于系统应用要求，设计并实现了基于多带信号的高效采样系统。对系统进行了测试与分析，测试结果表明所实现的系统达到了应用要求，同时也验证了相关研究内容的正确性。