为减少目前微波光子领域到达角（AOA）测量易受相位、噪声等影响，实现二维平面内大范围的AOA测量，提出并实验验证了一种基于微波光子去斜接收的二维AOA估计方案。该方案接收端利用L型天线阵加入固定延迟时间的方法，可以估计一维AOA，利用该一维AOA可求解出二维AOA（俯仰角和方位角）。实验结果表明：在天线间隔为5 m，输入线性调频连续信号的信噪比为10 dB或-7.8 dB的情况下，所提方案的一维AOA的估计结果具有大范围的特点，且在-79°~74°内估计误差均小于2°，同时，计算得到的俯仰角和方位角在较大范围内都具有较高的精度。

微波光子去斜接收机可通过光域操作实现数吉赫兹宽带线性调频信号的处理，是实现高分辨率雷达的重要途径。本文提出了微波光子去斜接收机的通用理论模型。利用此模型分析了去斜处理过程中的电域信号增益，以及接收机的噪声特性和动态范围等指标。结果表明，单路输出型微波光子去斜接收机的噪声增益为信号增益的两倍。此外还通过数值仿真研究了典型结构下微波光子去斜接收机性能随系统关键参数的变化关系。若去斜接收机的前置电放大器增益为20 dB，则当电光调制器半波电压从6 V降低至1.5 V时，接收链路的灵敏度可优化约10.8 dB，对应的动态范围损失在2 dB以下；而当半波电压低于3 V时，前置电放大器的增益应低于30 dB以避免较大的动态范围损失。

为了满足现代雷达系统对高倍频、大时间带宽积线性调频信号的应用要求，提出并验证了一种利用两级联双平行马赫-曾德尔调制器和循环二次相位调制回路相结合的16倍频线性调频信号生成方案。经理论分析和仿真验证，当射频驱动信号频率为10 GHz时，可生成中心频率为160 GHz、带宽为32 GHz、时间带宽积（TBWP）为310.3的线性调频信号。为了获得更高的TBWP，一方面在时域上对抛物线驱动信号进行拉伸或对其进行相位编码增加生成信号时宽，另一方面将抛物线驱动信号分割成多段增加生成信号带宽。结果表明，经过上述处理，可生成TBWP为1272.05、966.04、15346.75的线性调频信号，该结果与理论分析吻合较好。

由于具有动力学特性丰富、体积小和易集成等优点, 基于半导体激光器的信号产生技术已成为高性能微波光子信号产生的优选方案之一。半导体激光器在合适的外光注入条件下能够工作在单周期振荡态, 可突破本征弛豫振荡频率的限制, 产生频率大范围可调的微波信号; 进一步动态地控制注入参数, 能够生成宽带可重构的微波调频信号, 在雷达领域具有重要的应用前景。文章首先介绍了基于光注入半导体激光器的宽带微波信号生成机理并实验产生了大时宽带宽积的微波线性调频信号, 其中心频率、带宽、时宽和工作频段均可灵活调谐; 然后, 构建了延时匹配光电反馈环路, 提升了宽带微波调频信号的频谱纯度和梳齿信噪比等性能参数; 最后, 基于该高性能宽带微波调频信号发生器构建了微波光子雷达验证系统, 分析了其在目标探测与成像方面的性能。

提出一种基于啁啾极性调制的线性调频(LFM)信号光学产生和应用方案。利用两台并联的马赫-曾德尔调制器和一台相位调制器产生跳频载波，将单啁啾LFM信号调制到该载波上，经过光电转换后，可以产生啁啾极性可调的LFM信号，且实现了载频和带宽的四倍频。仿真验证了所提方案产生倍频LFM信号、测量多普勒频移以及在无线通信上应用的可行性。输入频率为4～6 GHz和5～6.5 GHz的LFM信号时可分别产生16～24 GHz与20～26 GHz的三角波调频信号，时宽带宽积扩展为8倍；对速度为800 m/s的运动目标进行速度测量，并利用模糊函数分析该信号对距离多普勒耦合问题的改善效果；在通信功能的仿真验证中，接收端匹配滤波成功恢复出码率为0.1 Gbit/s的10位二进制序列。所提方案结合了啁啾极性调制和微波光子倍频技术，可产生三角波调频信号，从而实现雷达的速度、距离联合测量，提升雷达探测分辨率，并且利用啁啾极性调制实现通雷一体化应用。

为了降低电力通信系统中白噪声和随机多径噪声，提出了2种基于线性调频-光时域反射仪(LFM-OTDR)技术的监测方案，即单频LFM-OTDR方案和频分复用LFM-OTDR(FDM-LFM-OTDR)方案。该监测方案采用LFM光脉冲信号作为探测信号，利用分数阶傅里叶变换将后向散射回来的探测信号变换到分数阶傅里叶域进行信号处理和散射光功率计算，从而能更加有效地分离探测信号和后向噪声。实验结果表明：与单脉冲OTDR方案相比，采用单频LFM-OTDR方案、FDM-LFM-OTDR方案使OTDR的动态范围分别提升了约8.3 dB、11 dB。

提出了一种新的雷达系统线性调频信号产生与去啁啾的微波光子学方案。雷达发射端利用双平行马赫-曾德尔调制器产生4倍频的抑制载波双边带信号，利用光纤光栅将信号的两边带分离后分别进行循环相位调制，最后由光电探测器光电转换产生8倍频的线性调频信号。接收端利用发射端产生的中间信号将回波信号进行相位调制，滤出载波与含有回波信息的一阶边带拍频，得到1个单频信号，完成回波信号的去啁啾。经仿真分析并验证，使用10 GHz的射频信号，幅度为1、宽度为10 ns的抛物线信号，生成了中心频率为80 GHz、带宽为32 GHz、时间带宽积为320的线性调频信号，并详细验证了可调谐性能及压缩性能，生成时间带宽积为480、640、3200等的线性调频信号。在接收端完成了时延为1.0 μs、0.9 μs等回波信号的去啁啾，对应的探测距离为150 m、135 m等。方案结构紧凑，具有很好的可重构性。

采用光纤结构产生线性调频信号的稳定性容易受实验器材和环境因素的影响，导致产生信号的幅相特性发生变化，进而影响到光子时间拉伸相干雷达系统的探测性能。主要分析了实验器材和环境因素对线性调频信号探测性能的影响，包括光纤耦合器分光比、滤波器中心波长偏移及干涉臂的延时扰动等因素。通过仿真不同条件下产生信号脉冲压缩后的峰值功率和距离分辨率，与理想情况下的脉冲压缩结果进行对比，得到各因素的影响情况及保证探测性能的参数范围，可以为光子时间拉伸相干雷达的设计与实现提供参考。

针对传统方法不适用于欠采样条件下线性调频(LFM)信号在低信噪比(SNR)条件下带宽估计问题，提出一种基于分布式压缩感知(DCS)的带宽估计方法，利用同一信源多个脉冲的联合稀疏特性进行LFM信号带宽估计。首先构建LFM欠采样信号模型，其次利用DCS算法对LFM带宽进行联合稀疏重构，然后分析了所提LFM信号带宽估计方法性能，最后利用仿真验证了方法的可行性和有效性。

提出了一种基于扫频激光器的超宽带线性调频(LFM)信号产生和传输的方法。该方法使用扫频激光器产生频率随时间周期性变化的光信号,注入马赫-曾德尔调制器后产生载波抑制双边带光信号,利用嵌有光纤光栅(FBG)的Sagnac环完成双边带光信号的分离。Sagnac环的透射光信号经延时后与反射光信号拍频,从而产生了超宽带LFM信号。仿真分别产生了载频30 GHz、带宽16 GHz、时宽带宽积8000的超宽带连续波LFM信号和超宽带脉冲波LFM信号。所提方案解决了天线拉远场景中超宽带LFM信号经光纤传输时的功率周期性衰落问题。在多目标探测分析中,方案产生的信号表现出高精度临近目标分辨能力。所提方案具有载频、时宽、啁啾率和啁啾符号独立调谐的优点,可实现高载频、超宽带LFM信号的产生和功率周期性衰减抑制传输。