在现代化的电子战情况下,瞬时频率测量(IFM)是一项十分关键的技术。对敌方的侦查、干扰、对抗与信息俘获都需要首先侦知对方的电磁辐射信息。通过瞬时频率测量系统,可以快速的定位未知信号的频段,用以辅助查明敌方电子设备的类型,数量等重要信息,利于我方采取合理的攻击或应对措施。传统的电子频率测量机制的性能由于电子瓶颈将不能满足未来战争的需要。利用新兴的微波光子技术,通过引入光子技术来实现微波系统中较难实现的信号处理功能,可以实现低损耗,小尺寸,轻重量,宽带宽,电磁干扰免疫的微波信号处理系统。这种方法已经引起了国内外研究人员的广泛关注,相关的研究已经成为当前的热点。当前的微波光子频率测量手段在解决了电子瓶颈的同时,也面临着诸多挑战。微波光子频率测量技术主要面对的是军事应用,因此在响应速度,成本等方面有着严格要求,微波光子的链路性能对测频能力,特别是灵敏度和动态范围等指标的影响也亟待系统性的分析。本文针对这几个关键问题进行了相关研究。本论文的主要创新工作如下：1)针对提高系统的整体响应速度的需求,研究了新型的基于频率-微波功率映射的微波光子频率测量方案。本方案基于马赫增德尔干涉仪和起偏器的级联进行频率微波功率的映射，能够将频率映射阶段的响应时间缩短到十皮秒量级以内,在0.1GHz-8.5GHz频率范围内实现了频率测量,而测量误差保持在0.1GHz之内。2)针对降低系统成本压力的需求,研究了新型的基于频率-光功率映射的微波光子频率测量方案。这种方案由于避免了使用高速的PD,可以大大降低系统的成本。此方案利用马赫增德尔干涉仪的梳状滤波效应,通过不同光载波对应的滤波曲线不同获得正交的频率传输响应,实验验证结果表明测量误差在6GHz-10GHz可以保持在0.2GHz之内。3)针对光子链路辅助频率测量进行了链路性能分析。研究了模拟光子链路中频率测量灵敏度同测量误差,链路增益,噪声指数,非线性失真等的关系,揭示了利用本征模拟光子链路所能达到的最佳指标和性能。研究结果表明,通常情况下,保持测量误差在0.2GHz以内时本征微波光子链路的极限灵敏度为-42dBm。对测频手段的进一步优化和实用具有重要的意义。