现代战场的电磁环境日益复杂,对射频系统的“认知”能力提出了迫切需求。认知射频系统通过对环境的感知和学习,动态反馈控制系统自适应调整工作频段、波形等,从而适应快速变化的战场环境。这一发展趋势对电磁频谱环境的超宽带、高精细认知,以及物理环境的准确感知提出了迫切需求,对传统电子技术形成了挑战。针对这一发展趋势和挑战,本文开展基于光学色散的测量技术研究,基于光子技术实现对超宽带频谱的精细测量,以及对物体距离和速度的准确测量。主要研究工作如下:1.理论和实验研究了基于色散的光子实时傅里叶变换的测频系统,实现对超宽带频谱的快速精细测量。建立了基于色散的光子实时傅里叶变换系统模型,理论分析和研究了系统工作带宽、频率分辨率、测频精度、动态范围、灵敏度和实时性六个重要参数的影响因素,以及系统中关键器件参数对系统测量结果的影响。构建了实验系统,实现了工作带宽达69 GHz、动态范围为48 d B、灵敏度为-76 d Bm的实时频谱测量,测量响应时间约351 ns。2.搭建了光子实时傅里叶变换样机,并且开发了对应的软件测量平台。实现对单音、多音、宽带等多种类型射频信号的频率、重频、脉宽等多种参数的实时测量和显示功能,并引入插值算法和平均算法实现对测频误差的有效改善。完成了对样机的实验测试,实现了频率范围1-49GHz内的单频、多频微波信号以及带宽达7 GHz的宽带信号等多种信号的实时测量,获取了脉冲重频、频率、脉宽和周期等多种参数,实现测频误差改善至5 MHz。3.提出了基于双向啁啾光纤布拉格光栅的测距测速方法。通过双向啁啾光纤布拉格光栅直接在光域上产生大带宽的双啁啾线性调频信号,接收到的信号在光域进行去斜处理后,将同时获得目标的距离和速度信息。对该方案进行了仿真,产生了带宽为0.208 THz的双啁啾线性调频信号,实现同时测距测速,距离分辨率优于0.9 mm,速度分辨率优于0.058 km/s。