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微波光子学技术可用于实现微波信号产生、传输、处理、控制、变频等功能,是下一代无线通信、雷达探测、卫星通信、深空探测、卫星有效载荷以及电子战等领域不可或缺的重要模块;其可广泛用于高频微波信号产生、光纤色散补偿、镜像抑制、多普勒频移（Doppler Frequency Shift,DFS）测量等技术。而随着电子系统业务量的增加,信息传输速率的要求也越来越高,且现在系统越来越向高性能、一体化、多频段信号处理等方向发展。而传统微波链路面临常规低频段频谱资源受限、工作带宽低、传输损耗大、信号隔离度差、抗电磁干扰能力弱等电子瓶颈,使其难以满足未来通信系统的发展。微波光子学链路是将微波信号调制到光信号上,然后,在光域内实现微波信号处理,具有带宽大、频段可调、损耗小、抗电磁干扰能力强等优点,对未来电子领域发展提供较好的研究方向。本文面向未来电子领域的发展,针对目前链路中遇到的技术难点,研究高增益、高线性、高性能的关键技术,具体研究内容如下:（1）针对微波光子链路中高频微波信号产生问题以及天线拉远系统中光纤色散造成信号功率周期性衰减问题,提出了基于Sagnac环和光移相器（Optical Phase Shifter,OPS）的上变频方案,该方案将微波光子混频技术与光纤传输链路相结合,实现了高频微波信号的长距离传输,完成了色散诱导的周期性功率衰减的补偿。在该方法中,通过模拟不同相移、不同光纤长度下的频率响应曲线,可说明本方案的色散补偿性能。仿真结果表明,通过调节OPS的相移角度,可实现上变频微波信号的功率补偿,当相移角度设置为90°时,陷波点处信号功率获得完全补偿,补偿范围约为40dB。同时,频谱分析仪捕获了色散补偿前后的信号频谱图,由此可验证该方案的上变频功能。其中,输入的本振（Local Oscillator,LO）信号频率约为输出射频（Radio Frequency,RF）信号频率的一半,由此说明本方案可减小LO信号的带宽需求,也可降低相位调制器（Phase Modulator,PM）的带宽要求。此外,描绘了60km光纤传输系统的无杂散动态范围（Spurious Free Dynamic Range,SFDR）,可知色散补偿后,该系统的SFDR提高了13.54dB左右。随后,对链路稳定性进行分析说明,结果表明,当相位抖动在-30°～30°变化时,输出信号幅度波动仅为1.26dB;当功率分配比在0.3～0.7范围内变化时,输出信号功率波动仅为0.77dB,由此说明了一定程度的相位抖动或轻微的功率分配不平衡,对链路性能影响不大,验证了系统的稳定性。（2）针对微波光子变频链路中的镜像干扰问题,提出了基于Sagnac环的镜像抑制混频方案,并对所提方案进行理论分析和仿真验证。通过观测平衡探测器（Balanced Photodetector,BPD）输出电信号的时域波形,可明显说明该方案的相移功能。另外,通过在电低频90°混合耦合器（Electrical Low-Frequency 90°Hybrid Coupler,90°HC）后连接频谱分析仪和示波器,可获得输出中频（Intermediate Frequency,IF）信号的频谱和时域波形,观察该图可很好的说明所提方案的镜像抑制能力,结果表明镜像IF信号比渴求IF信号功率低57dB左右,即镜像抑制比可达57dB。随后,将所提方案与传统基于并行PM的镜像抑制混频方案相比较,结果表明所提方案获得的渴求IF信号功率比对比链路提高6dB,即所提方案具有较高的转化效率。此外,通过比较不同RF频率或不同IF频率下的镜像抑制比可知,当RF信号在10GHz～40GHz变化时,所得IF信号镜像抑制比均大于45dB;而当输出IF信号频率在0.6GHz～1.2GHz范围内变化时,IF信号镜像抑制比均大于50dB,由此可证明所提方案的宽带处理能力。（3）针对雷达等系统中的多普勒频移测量问题,提出了基于并行相位调制器的DFS信号辨别方法。此方案可通过观察两个光电探测器（Photodetector,PD）输出的DFS信号相位差,来判断DFS的方向;也可通过观察90°混合耦合器的输出频谱图来判断DFS的方向。最终,可同时获得DFS信号的大小和方向。（4）为了进一步优化方案性能,提出了基于Sagnac环和双向相位调制器的DFS测量方案。该方案可实现DFS信号大小和方向的同时辨别;此外,还具有如下优点:（1）Sagnac环的使用,减小了并行链路相位不平衡的影响。（2）上下调制边带的同时利用,提高了频谱利用率。（3）BPD的使用增加了基频信号输出功率,同时可实现直流项、二阶交调失真（Second-order Intermodulation Distortion,IMD2）项和共模噪声的抑制,提高测量精度;其中,仿真测得IMD2信号功率抑制了63.98dB,直流偏移从7.99mV抑制到-0.09mV。同时,仿真模拟了传输信号为16GHz时,±1MHz的DFS信号大小和方向的辨别。