相比于传统微波技术,基于微波光子学产生三角波、方波信号可以克服传统电子学瓶颈,具有高频率、大带宽、低成本、抗电磁干扰等优势,对现代雷达系统、无线通信系统都具有很大的研究价值。本文提出了一种基于级联马赫-曾德尔调制器（Mach-Zehnder Modulator,MZM）的微波光子倍频波形产生方法,并进行了理论和实验验证。首先利用马赫-曾德尔调制器产生±1阶光边带,再通过偏振分束器将其分成两束相互垂直的偏振光。其中X偏振态的±1阶光边带被调制器调制产生±3阶光边带,接着Y偏振态的±1阶光边带和X偏振态±3阶光边带经过偏振复用和光探测器后分别产生二次和六次电谐波。最后通过适当调整二次和六次谐波信号的幅值比,便可实现倍频三角波和方波。基于以上方案和原理,构建了基于级联MZM的微波光子倍频波形仿真模型,实现了60GHz倍频三角波和方波微波波形,二者的均方根误差分别为0.0332和0.3201,并研究了调制器的消光比和调制指数对产生波形均方根误差的影响。在此基础上,搭建了实验系统,实现了2GHz的倍频三角波和方波,均方根误差分别为0.0989和0.3906。结果表明,该系统具有结构简单、易于实现、成本低、频率灵活可调等优点。另一方面,考虑到光学器件集成化的发展方向,本文提出了一种基于马赫-曾德尔调制器和微环谐振腔的微波光子倍频波形产生方法。首先利用马赫-曾德尔调制器产生±1阶和±3阶光边带,再通过微环滤波器将±1阶和±3阶光边带分开,分别从Through端和Drop端输出。接着利用两个相同的光电探测器对两路光信号拍频,可得到二次和六次电谐波。通过适当调整二者的幅值比并将二者合为一路,便可实现倍频三角波和方波。基于以上原理,构建了基于MZM和Add-Drop型微环谐振腔的微波光子倍频波形仿真模型。但由于Add-Drop型微环谐振腔滤波频谱矩形系数较小,无法实现低误差的三角波和方波。为了提高滤波器滤波频谱边缘陡峭程度,构建了基于MZM和串联双环谐振腔（Cascaded Micro Ring Resonator,CMRR）的微波光子倍频波形仿真模型,利用CMRR滤波频谱的平顶特性,实现了倍频方波和三角波的产生。通过调节输入微波信号的频率和CMRR的振幅耦合系数实现了频率范围为5～16GHz的三角波和方波,其中频率为16GHz的三角波和方波均方根误差分别为0.0371和0.3311。此方案可实现片上集成,大大减少系统体积和成本。