微波信号生成器作为雷达、通信等电子系统的重要组成部分,对目标探测精度、通信质量起着决定性作用。随着电子技术的迅速发展,射频系统正朝着高频段、大带宽、可调谐、多功能一体化的方向发展。然而,受电子瓶颈的影响,传统信号调制和变频技术面临工作带宽窄、可调谐性差、易受电磁干扰的困扰,难以满足电子系统的发展需求。微波光子技术充分利用光子学宽频带响应、低传输损耗、宽带可调谐、抗电磁干扰、与其他光学系统兼容性好的特性,能够实现传统微波技术难以完成的大带宽和灵活调谐的功能。本文面向未来射频系统的发展需求,针对目前信号调制和变频技术存在的技术难题,研究具有可调谐、大带宽、高频段的信号调制与变频技术。具体工作内容如下:第二章,针对一体化射频前端中多种调制格式信号的生成需求,提出并实现了一种可重构微波调制信号生成方案。通过适当地调整编码信号的幅值,仅使用单个双平行正交相移键控（DP-QPSK）调制器,即可实现调制信号格式在ASK、PSK、FSK之间的切换。由于方案中无滤波器,因此生成的调制信号具有良好的调谐性。实验结果表明,此结构可以灵活产生宽带可调谐的ASK、PSK或FSK信号。第三章,根据微波光子雷达系统对相位编码信号的要求,对其生成技术进行研究。针对雷达系统需要同时探测远、近目标的需求,本文提出并实现了一种双波段相位编码信号生成方案。此方案不存在光滤波器,生成的相位编码信号具有良好的调谐性。另外,两个相位编码信号的载频之间不存在固定的倍乘因子,可以根据雷达系统的波段需求生成任意两个波段的相位编码信号。实验结果显示,该方案可以生成可调谐的双波段二进制编码信号。针对分布式雷达的应用需求,提出并实现了一种二倍频双波段多相编码信号生成方案,该方案可抑制功率周期性衰落。该方案采用倍频与相位编码信号相结合的方式,有效降低雷达对本振频率的要求;能够产生多进制相位编码信号,可以有效降低雷达的多普勒敏感度;采用单边带调制（SSB）模式,可抑制功率周期性衰落,满足天线拉远应用需求。实验结果显示,该方案可以生成双波段的二、四相编码信号,经50 km光纤传输的相位编码信号仍具有良好的脉冲压缩特性。第四章,针对通信系统对宽带矢量信号调制格式灵活性的需求,提出并实现了一种基于偏振复用马赫曾德尔调制器（PDM-MZM）的载波二倍频矢量信号生成方案。方案中基带I/Q信号直接加载在调制器上不需要在电域中预编码生成中频矢量信号,因而生成的矢量信号具有更大的宽带。方案具有重构性,通过改变基带I/Q信号的电平值即可灵活地生成QPSK,8 PSK、16 QAM、32 QAM等多种格式的调制信号。本振信号的倍频处理可以有效降低矢量信号对LO信号的频率要求。实验结果显示,当输入8 GHz的本振（LO）信号时可生成载波为16 GHz、速率为600 MSym/s的QPSK信号,经过25km光纤传输后误差矢量幅度（EVM）为9.16%,误码率（BER）为4×10-6,低于硬判决前向纠错阈值,且生成的多种调制信号的EVM值良好。第五章,针对光载射频（RoF）系统需要生成毫米波信号的需求,利用强度调制器（IM）的偏振敏感特性,提出并实现了一种无滤波器的四倍频上变频方案。通过调整DP-QPSK调制器级联的偏振控制器（PC）实现+2阶光边带与-2阶光边带分别位于两个相互正交的偏振方向,利用IM不同偏振光调制指数不同的特性实现可抑制功率周期性衰落的四倍频上变频技术。实验结果显示,载频为2 GHz,带宽为100 MHz的QPSK信号可以上变频至26 GHz,通过25 km光纤传输后,信号的EVM小于7%,说明此方案可以实现毫米波信号的高质量长距离传输。