上变频技术在光纤通信、移动通信、卫星通信和雷达探测等众多领域具有重要的应用价值,是解决低频段频谱资源拥挤和实现高速大容量通信的潜在方案。例如,多频段雷达具有多功能探测、信号增强、抗干扰能力增强、抖动消除和多普勒频移效应消除等优势,所以作为关键技术的多频段微波上变频技术,在雷达系统研究中受到关注。传统的电学变频技术受到电子器件带宽的限制,只能通过多个不同频段、结构相似的分立模块构建多频段上变频系统,将急剧增加系统的复杂度和功耗。微波光子变频技术利用光学的宽带、可重构特性,可以通过单组器件实现宽带、可调谐多频段上变频器,有望应用于高性能、一体化的现代通信系统或雷达系统等领域。本论文针对多频段微波信号上变频技术开展理论仿真与实验研究,论文的主要工作可概述如下:（1）针对现有多频段微波信号产生系统所面临信号频率范围、信号数量与功率平坦度之间相互制约的问题,提出一种基于光采样的多频段微波信号上变频技术方案。通过超短光脉冲序列对中频信号进行光采样,将中频信号的频谱复制并搬移至光源的离散光谱处,再利用宽带光电探测器拍频实现中频信号的多频段上变频。（2）建立了基于光采样的多频段微波信号上变频系统的仿真模型,提出通过优化超短脉冲光源的强度调制器偏置点和调制系数,提高多频段微波信号的功率平坦度。仿真结果表明,光信号经过3-d B带宽为100GHz的探测器,在7～41GHz频率范围内,可以获得10个微波信号,其功率平坦度为2.8d B。分析了匹配色散量误差对多频段微波信号功率与平坦度的影响,并评估了系统的无杂散动态范围。（3）搭建了实验验证平台,并进行了基于光采样的多频段微波信号上变频实验研究。实验结果表明,光信号经过3-d B带宽为40GHz的探测器,在7～41 GHz的频率范围内,产生携带13位巴克码的10个相位编码信号、其功率平坦度为5.9 d B。同时,还通过改变IF信号调制格式实现QPSK信号多频段上变频。经过信号频率下转换,测得多频段QPSK信号的误差矢量幅度值小于2.05%。可知,系统具有软件定义能力。