变频技术是微波通信中的核心模块。传统的电域混频器在高频段的性能指标已经趋于极限。近年来,微波光子技术由于其具有损耗小、抗电磁干扰、带宽大等优势备受关注,利用微波光子技术实现变频成为突破传统变频“电子瓶颈”的最有前景的技术之一。因此,深入开展微波光子变频的研究具有非常重要的科学意义和实用价值。本文对基于微波光子学的变频技术进行了深入的研究。首先介绍了微波光子学的学科背景以及微波光子变频技术相较电域变频的优势;接下来分析了微波光子变频的国内外研究现状和应用前景;之后介绍了微波光子变频中的核心器件和衡量系统性能的指标参数;最后归纳了近年来常用的三种微波光子变频结构并总结了各种方案的优缺点。在此理论基础上,本文提出了 一种基于光电振荡器和光域QPSK连续调制的上变频结构。该结构中利用光电振荡器提供双边带信号,采用双平行马赫增德尔调制器对其中一个一阶边带进行光域基带数字信号调制。该上变频结构无需外部本振注入,同时光外差拍频的结构使得变频频率提高一倍;此外,还避免了基带信号预先调制到中低频的步骤,可以有效提高数字信号调制的带宽。经实验验证,该结构可以实现基带QPSK信号直接上变频至K波段,矢量误差幅度可达7%以下。此外,本文还研究了一种基于马赫增德尔调制器级联的微波光子下变频结构。该结构一方面可以降低本振信号的频率至原来的一半;另一方面,载波抑制的调制方式减小了中心载波的直流分量,因此可以有效提高系统的转换效率。之后通过Optisystem仿真平台和实验验证,进一步地分析了本振信号和射频信号对系统增益、无杂散动态范围等指标的影响,并通过实验证明经过下变频和17.7km光纤传输后信号的误差矢量幅度可低于10%。