为了满足视频点播、因特网移动接入以及其他新兴移动多媒体等无线业务带宽的需求,必须采用工作频率更高的微波/毫米波频段来提高无线通信系统的容量。如何降低基站的成本、实现基站的集中控制以及对不同的数据速率和调制格式的信号进行透明传输是高频段无线通信应用的关键问题。光载射频(RoF)技术采用光纤来传输无线射频(RF)信号,有效地结合了光纤通信的大容量、低损耗、抗电磁干扰以及无线通信的高度灵活等优势,无疑将在未来宽带无线通信中具有重要的应用。本文对光载射频信号的产生及其在光纤中的传输进行了较深入的研究,主要贡献如下：1.系统分析了不同基带数据调制方案下光载射频信号的抗色散性能,指出对于带有光载波的单边带(OSSB+C)调制来说,具有不同数据加载方式的RoF系统的抗色散性能是完全不同的。当基带信号OOK方式直接调制光载波时会使基带信号同时被单边带光载射频信号中的两个光分量所携带,在光纤色散的影响下,两路光信号到达光检测器的时间不同步,产生波形失真现象；当基带信号以PSK方式调制RF副载波时可以使基带数据只被单边带光载射频信号的光边带分量所携带,消除了光纤色散导致的波形失真现象。仿真结果表明,基带数据加载方式不同,RoF系统的抗色散性能也大不相同。另外,对于光载波抑制的双边带(ODSB)调制来说,当基带数据以PSK的方式调制光载波或者RF副载波时,RoF系统均无法工作。2.针对OSSB+C调制的光载射频信号中载边比较大(一般情况下为15～20 dB)的问题,提出了一种改进的三臂MZM结构,对于任意小、中和大调制指数,通过调节调制器的直流臂上的直流偏压可以控制输出的光载射频信号中光载波分量的功率,从而使光信号的载边比达到最佳值0 dB。还提出了一种利用四臂MZM来优化OSSB+C光载射频信号的方法。通过调节主MZM中的直流偏压,对于任意调制指数都能够生成具有最佳载边比的单边带光载射频信号。与现有的方法相比,这两种方法从调制的角度出发,结构简单灵活,可扩展性好。3.提出了一种基于四臂MZM的能够抗色散的ODSB RoF全双工实现方法。从四臂MZM调制器输出的ODSB光载射频信号中,一个光边带携带了基带数据,另一个光边带是纯净的,没有承载基带数据,因此避免了波形失真现象；同时,还可以利用部分纯净光边带分量,或者部分携带基带数据(其调制格式特殊)的光边带分量,作为上行链路的光源,降低基站的成本,实现全双工的RoF信息传输。4.提出了两种利用光学方式产生多倍频毫米波的方法。通过光学方式利用频率为fRF的射频信号得到频率为x×fRF的毫米波信号是一种比较有吸引力的方法,它降低了对电子器件和光学器件的带宽要求。提出了一种利用三臂MZM实现三倍频毫米波的方法,接收端通过对-1阶(-2阶)光边带与十2阶(+1阶)光边带进行拍频得到三倍频毫米波信号。还提出了一种利用基于1×4型MMI耦合器的四臂MZM实现四倍频毫米波的方法,通过对-3阶(-1阶)光边带与+1阶(+3阶)光边带拍频得到四倍频毫米波信号。这两种方法结构简单,具有可扩展性。同时,由于利用了多模干涉耦合器各输出端口之间功率相同和固有的光波相位关系的特点,调制器的耦合器数量和直流偏置数量减少,降低了调制器的复杂度。