随着信息时代的到来,人们日益增长的高速通信需求促使着无线通信接收机技术逐渐向高频段、大带宽的方向迈进。传统的电子学接收机已经无法满足在复杂的电磁环境中对多频段、大带宽信号的接收。近年来兴起的微波光子学利用光学方法突破了电子学上的限制,具有带宽大、损耗低、体积小、质量轻、抗电磁干扰等优点。随着光电子器件越来越成熟,逐渐在无线通信系统和微波雷达系统中得到实际应用,并在多频段、大带宽方面展现出独特的优势。本文将围绕基于微波光子学的频率引导式微波宽带接收及其中瞬时频率测量和微波信号产生两个关键部分开展研究,主要研究内容包括以下几个方面:在瞬时频率测量方面,我们首先研究分析了在可调谐单频光信号和光学频率梳作为光波本振的情况下,待测微波信号与其下变频后的中频信号之间的频率映射关系,并根据这两种情况中存在着需要先验条件、频率模糊等不足,提出了基于幅变光学频率梳的瞬时频率测量方案。在该方案中,根据下变频后中频信号的频率和功率信息可以反演出待测微波信号的频率。然后,我们对单频微波信号和多频微波信号的瞬时频率测量及频率测量误差进行了仿真分析,同时也对激光器RIN噪声对中频信号功率比的影响进行了研究分析。最后,我们设计并搭建了原理验证性实验系统,采用工作在DC-2 GHz频率范围内的信号分析仪,实现了2-12 GHz频率范围内的瞬时频率测量,测量误差小于1.5 MHz,可以实现在复杂电磁环境中对微波信号的频率监测。在微波信号产生方面,我们首先阐述了单环路和双环路光电振荡器的基本结构和工作原理,并对其振荡模式和单边带相位噪声进行了研究分析。然后,我们针对这两种结构中均需要采用光学滤波器或者微波滤波器在众多振荡模式中进行选模的问题,提出了基于Vernier反馈环路的光电振荡器。在该结构的光电振荡器中不需要光学滤波器或微波滤波器便可以实现单模振荡,并且通过对多路径间延迟时间差的调节可以实现微波信号的频率调谐,使其不再受滤波器的限制。我们研究分析了光纤长度、路径个数、延迟时间差等因素对产生微波信号的频率、相位噪声和杂散抑制比的影响。最后,我们设计并搭建了原理验证性实验系统,实现了3.07-4.72 GHz的频率调谐范围。在光纤长度为100 m时,产生的微波信号在距载波10 k Hz频偏处的单边带相位噪声为-99.60 d Bc/Hz。在微波宽带接收方面,我们首先提出了基于微波光子学的频率引导式下变频接收系统的基本结构及其工作流程,研究分析了在基于载波抑制双边带调制的微波下变频过程中,光电探测器的有限频率响应对带外信号的抑制作用。然后,我们仿真分析了该接收系统对线性啁啾脉冲信号和二元相位编码信号的下变频接收以及对多个信号的选择性接收。最后,我们设计并搭建了下变频接收系统的原理验证性实验系统,将频率在25 GHz附近的单频连续波信号、线性啁啾脉冲信号和二元相位编码脉冲信号三种不同形式的高频微波信号下变频至频率在100 MHz以内的中频信号进行接收。