在无线电探测、导航等许多领域内,对高频、超宽带信号频率的实时精确测量是接收机的首要任务,也是接收机达到高性能所需的关键技术。尤其是在电子战中,众多雷达信号的参数里载波频率可以说是非常重要的一项,借助频率信息可以进行信号分选、测向和威胁识别等进一步工作,进而可以迅速准确地获得敌方目标信息,实施有效干扰与精确打击。而现代电子战环境中信号密度大、时域交迭严重,频率覆盖范围广的特点要求数字接收机具有对超宽带、超高速信号的处理能力。模数转换器(Analog-to-Digital Conversion,ADC)作为将模拟信号转化为数字信号的桥梁,在电子系统中起到至关重要的作用。但受制于电子器件的固有缺陷,模数转换器在处理高频宽带信号时的局限也已成为实现高速数字信号处理技术的瓶颈,这使得研究人员不得不尝试在其他领域寻求解决问题的途径。近年来,光电模数转换在处理高速和大带宽信号时展现出的巨大优势使其可以突破电模数转换器在处理同样信号时的困境,从而实现高速和高精度模数转换。但是目前国内外的大部分研究都是单独对光电模数转换结构进行研究,将其与具体应用领域结合研究的还比较少。所以本文旨在研究光子学辅助的时域展宽(Photonic Time-Stretch,PTS)模型在瞬时测频接收机中的应用。时域展宽模型只是一个预处理手段,最终的频率测量还是在电域中进行。时域展宽模型的主要原理是将接收到的高速电信号通过光电调制器调制到宽谱光源上,由于光信号在光纤中传输时会产生色散,不同波长的信号通过相同长度的光纤所需要的时间不同,所以载有电信号的光学调制信号在光纤输出端会有一定程度的时域展宽。信号在时域上展宽,传输速率相应降低,最终达到以低速AD处理高频信号的目的。本文首先将通过数学模型的推导详细分析光脉冲在光纤中传输时受光纤的色散效应的影响。通过数学模型的建立详细论证时域展宽模型的有效性,并分析时域展宽模型的适用范围、展宽倍数以及对系统信噪比的影响。接着,为了明确引入时域展宽模型的瞬时测频算法的性能指标,将通过数值仿真详细分析光纤结构参数与光电调制模式对时域展宽模型可输入带宽的影响。并通过数学模型的推导详细分析高阶色散效应和有限光带宽对于系统输出波形和测频结果带来的影响。针对传统基于FFT的测频算法运算量大,实时性差的缺点,为提高运算速度与测频精度,本文采用瞬时自相关法进行测频。通过数学模型详细推导基于自相关函数的瞬时测频算法,结合克拉美罗界验证测频结果的有效性。由单比特量化接收机在对器件要求以及处理速度方面的优势,本文将进一步分析该算法在单比特量化条件下的测频性能,分析误差来源。最后在光学仿真软件中搭建光学仿真链路,通过分析马赫增德尔光电调制器的调制原理分析光纤色散效应对不同调制模式的影响,并利用单臂马赫增德尔光电调制器和双臂马赫增德尔光电调制器分别搭建基于双边带调制和基于单边带调制的时域展宽预处理模型,对高速信号进行预处理,并在Matlab中实现对输出信号的频率测量,给出系统可达到有效测量时的信噪比条件,并测试系统整体的性能指标。