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微波光子学作为一门结合了微波通信与光纤通信的交叉学科,主要用于研究与解决微波信号与光信号之间的相互转换问题。随着通信频段的不断上升,目前低频的微波频段已经无法满足实际需要。由于微波光子链路具有大带宽、低损耗以及抗电磁干扰等优点,已经被广泛应用于光载无线通信系统、光控相控阵雷达、深空探测等领域。微波光子频率变换作为信号发射端和接收端的重要功能单元,有效突破了传统频率变换中的电子瓶颈,受到人们的广泛关注。本文主要分为五个部分。首先介绍了微波光子频率变换的研究背景以及研究现状。然后,简单阐述了微波光子频率变换系统的主要性能参数并理论分析了基于马赫增德尔调制器（Mach-Zehnder modulator,MZM）、级联MZM以及双平行马赫增德尔调制器（Dual-parallel Mach-Zehnder modulator,DPMZM）微波光子变频模型。接下来,分别提出了三种基于载波抑制单边带调制的微波光子频率变换方法,在分析其变频原理的基础上,搭建并完成了系统链路的性能测试。最后总结全文并对微波光子频率变换技术进行了展望。提出的三种基于载波抑制单边带调制的微波光子频率变换方法主要如下:1.提出了一种基于双偏振正交相移键控调制器的微波光子混频方法。通过将射频与本振信号分别通过微波90度电桥加载到双偏振正交相移键控调制器的两臂,实现对射频和本振信号的载波抑制单边带调制,利用光电探测器得到需要的上变频或下变频信号。实验测得系统产生的频率变换信号纯净度较高,上转换和下转换信号的射频杂散抑制比均达到30 dB以上,可实现上下变频之间的电切换。由于射频与本振信号分别通过两个微波90度电桥加载到调制器中,系统的射频/本振隔离度达到了49.1 dB。系统的无杂散动态范围达到了103.5 dB·Hz2/3。2.提出了一种基于载波抑制单边带调制的微波光子本振二倍频上转换方法。利用MZM、光纤光栅、DPMZM以及微波90度电桥,获得+1阶本振边带和经过二次调制的-1阶中频边带,光电转换后可获得本振二倍频上转换信号。实验测得本振二倍频上转换系统的输出光谱较为纯净,有效实现了载波抑制单边带调制,光谱杂散抑制比达到了22.5 dB。通过探测器测得本振二倍频上转换信号的频谱杂散抑制比达到了23.6 dB。系统在10 GHz的频率变换范围内转换效率平坦,波动小于1 dB。系统在传输四进制正交振幅调制（16 Quadrature Amplitude Modulation,16 QAM）和六进制QAM（64 QAM）的数字信号时,星座图清晰。系统的无杂散动态范围达到了96.1 dB·Hz2/3。3.提出了一种基于载波抑制单边带调制的微波光子可重构多倍频上转换方法。通过调节第一个DPMZM的偏置电压分别得到本振二倍频或本振四倍频上转换信号。搭建实验链路对系统进行了测试,实验结果表明本振二倍频和本振四倍频上转换信号的频谱杂散抑制比分别达到了21.3 dB和11.3 dB。当系统传输16 QAM和64 QAM的数字信号时,系统的误差矢量幅度均小于6%。本振二倍频和本振四倍频上转换的无杂散动态范围达到了96.0 dB·Hz2/3和91.5 dB·Hz2/3。