信息优势是信息化战争的致胜关键,电子战(EW)则是获得信息优势的主要形式和手段。由于雷达在现代军事作战中的广泛使用和显著效果,针对雷达的电子对抗成为现代电子战的重要内容。雷达对抗包含两个方面,一方面,提升已方雷达的抗干扰、低截获能力,即要求乙方雷达在防止敌方截获和识别的同时,能够在复杂的电磁环境以及存在敌方干扰的情况下,进行快速有效的目标探测;另一方面,提升己方侦察和截获敌方雷达信号的能力,即要求己方侦察机具有宽带、高灵敏的接收和处理能力,能够在有大功率噪声干扰和多种电磁信号的复杂环境中对敌方雷达信号进行截获识别。雷达波形设计是提升雷达抗截获、抗干扰能力的主要手段。通过增加信号带宽、降低信号峰值功率、参数捷变、复杂调制格式、功率管理、超低旁瓣等措施,大幅度降低雷达被截获、被干扰的概率,使其能够在其作用距离上有效探测目标,从而达到“看得到对方但不会被对方发现”的目的。而在诸如超外差接收机、信道化接收机、晶体视频接收机、瞬时测频接收机等众多的电子信号接收技术中,信道化接收技术因采用了频域信道划分的并行接收处理方式,不仅具有极高的截获概率和同时接收时域重叠信号的能力,而且在接收带宽、灵敏度方面具有相对优越性,是当前综合性能最优的电子侦察接收技术。然而,传统微波技术在频率、带宽、噪声等方面对雷达的高频、宽带化发展形成制约。需要新型的技术手段来支持高频、宽带雷达信号的生成和接收处理,以满足雷达对抗的发展需求。基于微波光子学的信号生成方法具有更高的频率和带宽支持能力,以及灵活的调谐能力,从而可以有效解决高频、宽带雷达信号生成及接收处理中面临的技术问题。微波光子技术在雷达中的应用,已经成为相关领域的关注焦点。然而,现有的微波光子雷达信号生成及接收处理技术尚有诸多基础问题有待解决,如信号的线性度、相参性、可重构性以及噪声性能等。本文基于雷达的基本理论和未来雷达发展需要,围绕基于微波光子技术的高频、宽带雷达信号生成和接收处理的基础理论和关键技术开展研究,致力于微波光子技术在雷达信号生成中的线性度、相参性、可重构能力,以及基于微波光子技术的光信道化接收处理等问题的解决,促进微波光子技术在雷达对抗中的应用。论文的主要内容和创新点体现在以下方面:1.提出光电延时匹配的级联光调制光频梳的生成及其锁相方法利用双光频梳拍频可实现微波信号的倍频、变频、参数重构等功能,在微波光子信号生成和接收处理方面具有广泛的应用。其关键是需要生成梳齿间隔灵活可调的、相位相互锁定的双光频率梳。传统的激光锁模式光频梳生成方法面临梳齿间隔调谐能力弱、结构复杂以及相互锁相困难等问题。本文提出了光电延时匹配的级联光调制光频率梳生成及其相位锁定方法,通过光电延时匹配方法解决了梳齿间隔宽范围调谐下的光频梳稳定性问题,采用双锁相环路分别锁定两个光频梳的中心频率和重复频率,抑制了两个光梳在经过不同的光纤链路后梳齿间相干性的损伤问题,保证了两个光频梳的梳齿间相位的同步。为后续的基于锁相双光频梳拍频的微波光子技术奠定了基础。2.提出基于锁相双光频梳的调频连续波(FMCW)雷达信号光子生成方法调频连续波雷达在目标测距与测速方面具有广泛的应用。需要发展高载频、超宽范围扫频、高线性度和低相位噪声的调频连续波雷达信号,以提高雷达的分辨率等性能。受电子器件的频率和带宽限制,传统的微波技术难以满足现代雷达的需求。本文提出了基于锁相双光频梳的、参数可重构的FMCW雷达信号光子生成方法,实现了带宽10 GHz、扫频时间30 ms、中心频率分别为10 GHz和242 GHz、扫频非线性分别为116.117 kHz和125.461 kHz的FMCW雷达信号。在调频连续波雷达信号的载频、带宽、时宽、扫频线性度、相位噪声以及可重构能力等方面取得突破,可以很好地满足连续波雷达的发展需求。3.提出基于锁相双光频梳的线性调频(LFM)脉冲雷达信号光子生成方法在脉冲相参雷达中,需要保证每个雷达发射脉冲信号具有相同的初始相位(即脉间相参),由此可对多个回波信号进行相参积累,提高接收信噪比,并可通过目标回波信号的相位信息,提取多普勒频移,获取目标的速度。针对现阶段光生脉冲雷达方法在调制带宽、时间带宽积、脉宽、脉间相参性以及可重构能力方面的不足,本论文提出了基于锁相双光频梳的LFM脉冲雷达信号生成方法,利用锁相双光频梳的梳齿间相位同步特性,提取不同梳齿并拍频获得的脉间相位同步的LFM脉冲信号。实现了6 GHz带宽的Ka波段LFM脉冲信号,并建立了相参雷达实验测试系统,完成了回波信号的相参累加、脉冲压缩以及距离分辨率的测试,验证了本方法在高频、宽带相参雷达中的可用性。4.提出基于双光学频率梳的全光信道化接收技术高宽带、高灵敏、大动态接收是雷达信号接收处理的主要发展目标,信道化接收具有最优的综合性能。然而,受到模数转换器(ADC)的技术限制,传统信道化接收技术面临带宽瓶颈。本论文提出基于锁相双光频梳变频的全光信道化接收方法,利用梳齿间隔不同的锁相双光频梳拍频,实现信号频段的分割,利用正交光电混频进行信号的并行下变频和解调,由此实现了带宽20 GHz,信道宽度500 MHz的信道化接收处理。此方法大幅度提升了信道化接收的带宽,可满足现代电子侦察的发展需求。