随着现代信息科技的发展和演进,日常生活和军事国防等方面对微波技术的依赖程度越来越高,对微波系统的工作频段和带宽的要求也在不断的上升。现有的电子系统已经遇到不可逾越的壁垒,光子技术的引入将有助于突破传统的电子瓶颈,由此一种新型的无线电技术——射频光子技术应运而生。射频光子技术将微波和光子技术有机地结合起来,融合了微波和光子技术的优势,在光域上实现高频宽带微波信号的高质量产生、传输、高速处理和控制,具有体积小、重量轻、高带宽、抗电磁干扰、快速可重构等特点和独特优势。自上世纪90年代以来,该技术一经出现,便立刻引起世界各国研究单位的高度关注,西方各发达国家和地区都不惜投入巨资开发各类射频光子器件、设备和系统,射频光子系统在通信、传感、国防和安全等信息领域具有非常广泛的应用前景。本论文以微波网络理论为基础,瞄准光子技术在高频宽带微波系统中的应用需求,重点研究射频光子模块在微波性能指标和功能实现上遇到的技术难题。论文以光子辅助微波系统性能指标和功能应用为目标,分别从射频光子系统、射频光链路与射频光子信号处理三个层面开展研究工作。完整的射频光子系统由前置微波模块、射频光子模块和后置微波模块构成,其中射频光子模块主要包括射频光链路和射频光子信号处理两个部分。论文首先从级联微波网络的角度对射频光子系统进行了分析。其次,将射频光链路类比于传统二端口微波放大器,借鉴微波放大器的线性化技术,分别从光域和电域讨论其动态性能的改善。论文最后利用射频光链路正向传输特性S参数对射频光子瞬时频率测量技术进行了研究。论文的主要创新工作如下:（1）射频光子系统模型本文从微波网络理论的角度研究射频光子系统,探讨了二端口和多端口网络射频光子功能模块,并建立射频光子级联微波网络模型,利用传统微波工程性能参数进行衡量,最后分析了前置微波模块、射频光子模块和后置微波模块三部分对系统整体性能指标的影响。（2）射频光链路模型将射频光链路类比于传统二端口微波放大器,并看成由E/O单元、O/O单元和O/E单元组成的级联网络,利用各级单元的包络参量对链路整体性能进行建模分析;除此外,本文还利用各级模块的物理参数建立了链路性能指标的传统光电模型,仿真分析了激光源输出光功率和相对强度噪声、外调制器半波电压和调制角度对链路性能的影响。基于上述模型,类比微波放大器线性化技术,提出了射频光链路增益提高、噪声压缩和非线性抑制的设计和优化方法。（3）基于非线性光电器件的光域线性技术鉴于光子技术本身的宽带优势,论文借鉴微波放大器的LINC技术,提出了基于非线性光电器件的射频光链路线性化技术,主要研究了强度调制器并联的线性化方案,并通过双并行强度调制和平衡探测进行了实验验证。双音测试结果表明2GHz处IMD3抑制了 23dBc,系统无杂散动态范围达115dB·Hz2/3,16GHz处IMD3得到了 34dBc的抑制,满足宽带线性化要求。（4）基于射频预失真电路的电域线性技术论文借鉴微波级联网络的系统设计方法,设计了基于BJT晶体管的电域差分放大电路,用于线性电光调制模块以改善射频光链路的三阶非线性特性。BJT晶体管的低噪放大性能不仅解决了传统预失真电路存在插损的问题,还改善了射频光链路的噪声系数。整个差分预失真电路是通过ADS软件仿真设计,利用减法刻蚀工艺制作而成。实验测试结果表明,辅助以差分预失真电路,射频光链路在2.5GHz处的功率增益提高了12dB,噪声系数降低了 10dB,并且链路的无杂散动态范围得到13dB的改善。（5）射频光子瞬时频率测量系统利用射频光链路正向传输特性S参数对射频光子瞬时频率测量技术进行了研究,提出了基于非相干射频光子滤波器和MZ干涉仪的微波功率映射测频技术以及基于双输出MZ干涉仪和Sagnac环的光功率映射测频技术,实现了 5GHz甚至12GHz范围的瞬时频率测量,具有宽带实时、测量范围精度可调等优点。其中非相干滤波器和MZ干涉仪方案有效避免了对光波偏振态的精确控制,减小了微波功率衰落效应的响应时间;双输出MZ干涉仪和Sagnac环方案利用单光源和互补光滤波器,简化了测频方案,减少了光功率抖动等测量误差源。