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对宽带信号进行高速处理是下一代多功能一体化射频系统的重要特征和核心能力，但传统的电子信号处理理论和方法面临着“电子瓶颈”等关键挑战。利用光子技术，构建微波光子信号处理系统，可有效克服电子器件在损耗、带宽、电磁干扰、幅相耦合上的种种限制，是高频宽带信号处理的有效解决途径和重要发展趋势。线性信号处理的本质是对信号的幅度和相位进行操控，其中幅度可以通过放大器或者衰减器控制，因而如何利用光子技术实现宽带微波信号的相位控制成为微波光子信号处理的关键。本文研究了宽带、高速的微波光子移相机理，提出了基于偏振调制的微波光子移相方法，该方法具有响应平坦、调节速度快、幅相不相关等特点，分别实现了基频、倍频和混频的微波光子移相结构，分析了各器件参数对移相性能的影响；研究了基于该移相方法的宽带模拟信号处理技术，分别实现了高速相位编码、大时宽带宽积线性调频信号产生、可调谐可重构滤波、宽带镜频抑制等功能。具体研究工作如下：
论文首先提出了基于正交圆偏振光波长对的微波光子移相原理，建立了理论模型，通过数值仿真研究了该移相方法的相移特性，克服了传统移相方法由于K-K关系导致的幅相耦合问题。
随后，提出了基于偏振调制的基频、倍频和混频微波光子移相方法。通过偏振调制级联边带滤波产生正交圆偏振光波长对，实现了10-40GHz范围内幅度响应平坦、0-360度连续可调谐、无幅相耦合的微波光子移相；基于级联偏振调制实现了波长不相关的微波光子移相，拓展了系统带宽；基于偏分复用双平行马赫增德尔调制器实现了兼具倍频或混频功能的移相器，进一步将系统的理论带宽提升到1.7-184GHz，增加了系统的灵活性。论文中还分别分析了上述功能结构中各器件参数对微波光子移相的功率抖动、移相线性度等性能的影响。
最后，基于新型移相方法实现了射频系统发射端和接收端的宽带模拟信号处理。在发射端，提出了使用电基带波形驱动微波光子移相系统产生可重构雷达波形的方法，得到了高速的相位编码信号和宽带的线性调频信号；利用相位周期性折叠缠绕的特性，提出了基于驱动信号分段切割的线性调频信号时宽带宽积提升方法，将所产生线性调频信号的时宽带宽积提升了500倍以上。在接收端，利用该移相方法良好的多路拓展性，通过多路加权求和实现了中心频率在整个自由频谱范围内连续可调谐的微波光子滤波；利用混频微波光子移相器中有用信号和镜频信号相位相反的特性，对4GHz宽带线性调频信号的镜频干扰分量实现了20dB的抑制。
论文首先提出了基于正交圆偏振光波长对的微波光子移相原理，建立了理论模型，通过数值仿真研究了该移相方法的相移特性，克服了传统移相方法由于K-K关系导致的幅相耦合问题。
随后，提出了基于偏振调制的基频、倍频和混频微波光子移相方法。通过偏振调制级联边带滤波产生正交圆偏振光波长对，实现了10-40GHz范围内幅度响应平坦、0-360度连续可调谐、无幅相耦合的微波光子移相；基于级联偏振调制实现了波长不相关的微波光子移相，拓展了系统带宽；基于偏分复用双平行马赫增德尔调制器实现了兼具倍频或混频功能的移相器，进一步将系统的理论带宽提升到1.7-184GHz，增加了系统的灵活性。论文中还分别分析了上述功能结构中各器件参数对微波光子移相的功率抖动、移相线性度等性能的影响。
最后，基于新型移相方法实现了射频系统发射端和接收端的宽带模拟信号处理。在发射端，提出了使用电基带波形驱动微波光子移相系统产生可重构雷达波形的方法，得到了高速的相位编码信号和宽带的线性调频信号；利用相位周期性折叠缠绕的特性，提出了基于驱动信号分段切割的线性调频信号时宽带宽积提升方法，将所产生线性调频信号的时宽带宽积提升了500倍以上。在接收端，利用该移相方法良好的多路拓展性，通过多路加权求和实现了中心频率在整个自由频谱范围内连续可调谐的微波光子滤波；利用混频微波光子移相器中有用信号和镜频信号相位相反的特性，对4GHz宽带线性调频信号的镜频干扰分量实现了20dB的抑制。