电磁波是当今时代信息传递与信息获取的重要工具。然而,各种辐射源、散射源构成的现今极度复杂的电磁环境,使得频谱资源和信号安全问题越来越受到人们的关注,因此信号参数测量技术被广泛应用于各种场景。电域信号参数测量系统由于电子瓶颈限制,存在工作频带窄、易受电磁干扰、体积重量功耗大等技术问题,难以满足现今不断提高的系统指标和逐渐复杂的应用场景。近年来,随着微波光子技术的迅猛发展,基于微波光子技术的信号参数测量系统凭借大瞬时带宽、低传输损耗、抗电磁干扰等微波光子独特优势和小体积、低功耗、高稳定度的光子集成器件,避免了电域系统面临的电子瓶颈问题,大幅度提升了信号参数测量系统的性能指标,为新一代信号参数测量系统提供了新的解决方案。本文依托微波光子技术,研究大瞬时带宽测向及多普勒频移测量关键技术。具体工作如下:研究微波光子大瞬时带宽波达角测量技术,提出了基于双平行马赫增德尔调制器的无模糊波达角测量系统。系统将两天线接收到的信号分别输入到双平行马赫增德尔调制器的两个子调制器上,通过在上下子调制器之间引入静态相移,再由光滤波器滤出调制信号的正负一阶边带,构建出两个光功率干涉通道,形成两个不同的功率相位映射曲线。系统打破了原有映射曲线的对称结构,实现了 0到360度相位差范围内功率与相位差的无模糊映射,即0到180度范围的波达角测量,最终实验证明系统的相位差测量误差在2.24度以内。与其他方案相比,系统结构简单,性能优异,在仅用一个双平行马赫增德尔调制器的条件下,使波达角测量范围扩大了一倍。针对波达角测量接收机要求输入信号功率固定的问题,研究并提出了基于双偏振马赫增德尔调制器的无功率限制波达角测量系统。系统基于双偏振马赫增德尔调制器,利用微波光子偏振复用技术构建双通道系统,形成两个相长相消的光功率干涉通道,经过将两通道测量的功率值相比,达到去除输入信号功率参量的目的。最终实验表明系统在一定程度上实现了输入信号无功率限制的波达角测量,在18度到162度的相位差测量范围内达到了 5.5度以内的相位差测量精度。研究空间波达角测量技术,利用空间几何原理和微波光子一体化思想将一维的无模糊波达角测量系统进行了二维推广。系统采用集成调制器,利用集成调制器中的正交偏振调制,在X轴和Y轴偏振态上分别构建两个维度的波达角测量系统,之后再由偏振分束器分离两个系统的调制器信号,分别进行信号处理,最终联合计算空间波达角。基于无模糊波达角测量系统的二维推广系统,可以实现空间中四个象限的波达角无模糊测量,测量范围扩大四倍。研究微波光子大瞬时带宽多普勒频移测量技术,提出了级联调制的微波光子多普勒频移测量系统。系统采用双偏振调制器与相位调制器级联的串型结构,利用偏振复用技术和相位调制器对偏振的敏感特性,对X和Y偏振态上的光信号实现不同调制。调制信号之后经45度偏振合束并滤除一侧边带,最后经低速光电探测器拍频,通过测量拍频信号频率即可实现多普勒频移测量和方向判定。由级联调制链路构建的调制信号,在光载波处的信号分量对系统正常工作没有干扰,大大降低了系统对光滤波器的要求,使系统能够采用低频发射信号,增大了系统的工作带宽。由于整个测量过程只与信号频率相关,系统不受信号相位影响,可与远距离传输等微波光子分布式系统兼容。研究微波光子一体化技术,提出了微波光子多普勒频移与波达角测量的一体化系统。系统采用一个四端口的双平行马赫增德尔调制器,将两天线接收到的回波信号以相等功率输入到调制器的三个射频输入端口,构建2比1幅度比的光功率干涉。系统通过主调偏压在上下子调制器之间引入30度相移,打破功率相位映射曲线的对称结构。系统将调制器的输出信号用光波分复用器分离上下边带,形成两个通道后各自经低速光电探测器拍频。最终系统通过测量拍频信号的频率,实现多普勒频移测量;通过对比两通道输出信号间的相位关系,实现对多普勒方向的判定;通过测量两通道输出信号的功率,实现360度范围内无模糊相位差映射,完成180度波达角测量。