Radio-over-Fiber(ROF)技术的最初目的是为了提高无线频谱资源的利用率和简化远程基站的模块。随着ROF技术研究的发展,基于ROF技术的通信系统具有丰富的传输带宽、无缝的覆盖范围、大容量、低损耗等优点,使其在未来的宽带无线通信中扮演着重要的角色。本文正是基于这样的一种考量,对ROF系统中多频率光载毫米波的产生和接收技术做了一定的研究,主要内容包括:首先,提出并验证了基于光载波重用实现无源基站的全双工WDM-ROF通信系统,该系统配置简单,代价低,功率利用率高。在中心站采用强度调制器调制产生下行链路数据的密集波分复用的光载毫米波信号,在基站通过滤波器分离DWDM信号,并同时实现了上行链路的光载波重用。利用数值仿真比较了毫米波信号传输不同距离后的眼图。结果表明,采用最佳射频信号驱动强度调制器,避免高阶边带的产生,可以极大地降低了色度色散的限制。通过分析其上/下行链路的毫米波和基带信号眼图,发现传输60 km后的眼开度损伤较小。其次,研究了毫米波光纤链路中色散对基带信号码形的影响。尽管载波抑制产生的光毫米波能抵抗信号的衰落效应,但是高比特率的基带信号在光纤中传输后仍然有很大的劣化,主要原因就是光纤色散导致了信号码元的走离,因此也限制了基带信号的最大传输距离。为了克服色散导致的基带信号码元失真,我们提出了解决方案,利用外部强度调制器产生载波抑制双边带光载毫米波,而基带信号只调制在其中一个边带上。最后通过理论推导验证了该方法的可行性。再次,基于波长重用技术,提出并仿真研究了一个新颖的全双工多频率光载毫米波通信方案,成功实现了60 km传输距离、数据速率达2.5Gbit/s的双向通信。该方案将多路不同频率的射频信号耦合后再驱动光相位调制器,分别产生频率间隔不同的双边带信号,利用相应的各双频一阶边带传输不同下行数据,而中心载波则作为上行链路的光载波实现波长重用。该方案不仅产生了2倍于调制信号频率的多个毫米波,而且采用了双边带光信号中较高功率的中心载波作为上行链路的光载波,从而使光信号的全部功率都得到了合理利用,简化了系统配置。最后,实验研究了一种采用单个光载波和一个单臂LiNbO3调制器同时产生多个不同频率光载毫米波的光无线通信系统。在中心站,多路不同频率的射频(RF)信号与相应的基带数据信号进行混频,再用功率耦合器将它们耦合成一路信号,输出信号用于驱动单臂LiNbO3调制器进行载波抑制调制去产生多频率的光载毫米波信号。经过光纤传输后,在基站,利用光滤波器将载有不同频率光毫米波的光频成分进行分离,之后再分别进入光电检测器进行检测。实验结果显示,采用频率为10GHz与20GHz的RF信号源可以产生频率为20GHz与40GHz的光载毫米波,20GHz的光载毫米波携带2.5Gb/s的下行基带数据信号在单模光纤中可以传输40 km以上,因此这种方案是有效和可行的。