随着各种电子设备性能的不断提高,对微波信号源的工作频率、频谱纯度、可调谐性等性能提出了更高的要求。相较于传统电生微波信号方法,光生微波方法具有大带宽、低损耗、宽调谐范围和抗电磁干扰等优点,具有重要研究意义。本文就是针对微波信号光学产生方法展开研究,为获得高频谱纯度的可调谐微波信号,研究了一种基于微波光子滤波的倍频微波信号产生方法；为获得更高频微波信号产生,探索研究了一种延时外差的方法。具体研究内容如下：分析了外调制倍频法和光外差法实现原理及光生微波信号性能的影响因素。研究表明,外差法中,激光器的强度噪声、相位噪声及频漂对微波信号的频谱纯度及稳定性有较大影响。研究了一种基于微波光子滤波的多倍频微波信号产生方法,并展开理论和实验研究。基于大信号相位调制和单模光纤的色散效应产生多阶倍频谐波,基于马赫曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer, MZI)的宽带光源谱分割技术和色散介质实现可调的单通带微波光子滤波器(Microwave photonic filter, MPF),完成对单一倍频微波信号的提取,调节宽带光源的谱分割间隔可实现倍频微波信号调谐输出。文中利用MATLAB仿真实现了基于MZI宽带光源谱分割,并分析了谱分割间隔与可调光纤延迟线的关系,仿真实现了可调谐的单通带MPF,分析了滤波器通带中心频率及带宽等性能。在理论分析的基础上搭建了光学实验平台,实验观测了宽带光源谱分割效应、MPF的滤波响应及其对倍频信号的提取。实验中,利用5GHz低频驱动信号得到了二倍频和三倍频微波信号,其10dB线宽较窄,约几十Hz,功率波动1-2dB。实验表明,此方案产生的单个倍频信号线宽窄,易调谐、频谱纯度高,谐波抑制好。该方案避免强度调制器中对直流偏置点的漂移控制及可调光或电滤波器的使用,能产生高频谱纯度的可调谐微波倍频信号。探索研究了一种基于脉冲式注入电流产生双波长光源及延迟外差方法产生微波信号,避免参考射频(Radio frequency, RF)源的使用,可实现大功率、高频率信号输出。主要原理是利用相干时间内同一谐振腔内周期产生的双波长光源经过适当的延迟同时到达探测器拍频产生微波信号,拍频信号的频率取决于脉冲方波信号的幅值差,调节脉冲方波幅值可实现微波信号调谐输出。实验观测了可调谐激光器波长随注入电流的调谐范围,及稳定调谐的脉冲频率要求,完成了基础实验研究。实验结果表明,窄线宽,快调谐的激光器是此方案产生高质量微波信号的必要条件。由于实验室器件限制,仅作了实验原理分析和实验影响因素的测量及分析。