变频技术主要用于微波信号的频率上转换或下转换,是现代无线通信和雷达等系统的关键技术之一。近年来微波光子技术因其大带宽、低传输损耗、高射频隔离、抗电磁干扰等特性,在微波变频领域呈现出极大的性能优势和潜在的应用前景,相关研究受到广泛关注并取得了良好的进展。然而微波光子变频过程中的电光调制、光电转换等产生的非线性杂散分量会限制系统的无杂散动态范围,从而影响变频系统的性能。本论文针对如何实现微波光子变频的高线性度、大动态范围开展研究工作。首先介绍了微波光子变频技术的应用背景、技术优势和发展历程。接着给出了微波光子变频系统中主要光电器件的工作原理和变频系统性能的衡量指标。对微波光子变频链路进行系统建模,以基于强度调制的微波光子链路为例,仿真分析了主要光电器件的参数对无杂散动态范围的影响,以及微波光子链路前后端连接电放大器对系统动态范围的影响。在理论分析基础上,研究了一种基于载波抑制单边带调制（CS-SSB）的微波光子上变频方案。通过数学推导和软件仿真对该方案进行了优化设计,并搭建了变频实验系统。实验测试结果为,2GHz的中频信号上变频至18GHz,无杂散动态范围（SFDR）达到100.6d B·Hz2/3,承载16QAM数字信号的2GHz中频上变频至18GHz后,解调输出信号的误差矢量幅度（EVM）为2.99%,研究结果表明,该方案具有良好的变频能力和无杂散动态范围。为了进一步提升变频系统的无杂散动态范围,提出了一种主动抑制交调分量的微波光子上变频方案,该方案通过优化分配进入并行双驱动马赫-曾德调制器（DD-MZM）的射频功率和光功率,来消除三阶交调非线性分量。对该方案的工作原理进行了理论推导,并进行了建模仿真和优化设计。搭建了该方案的变频实验系统,实验测试结果为,中频信号2GHz上变频到18GHz上变频信号,无杂散动态范围为111.9d B·Hz4/5,验证了该方案提升变频系统线性度的有效性。