5G时代下新设备新业务带来的数据流量的暴增与日益紧缺的频谱资源形成矛盾，同时同频全双工通信是解决这一困境的关键技术之一。该技术面临的主要挑战是收发天线间严重的自干扰问题，目前实现自干扰消除主要从天线域、模拟域以及数字域三个层次共同进行。在各类模拟自干扰消除技术中，微波光子学由于其天然的优势，成为了一种有效解决方案。本文围绕基于微波光子学的射频自干扰消除技术开展了理论分析与实验研究，主要研究内容和创新成果如下：
　　(1)研究了微波光子学自干扰消除系统非线性和自干扰消除性能的量化指标——无杂散动态范围(SFDR)和干扰消除比。分析了直接调制和马赫曾德尔(MZ)型调制两类常用电光调制类型的基本原理，从集成度、器件、稳定性以及功能延伸四个方面对比了双调制器和单调制器两类系统。
　　(2)研究了基于双平行马赫曾德尔调制器(DP-MZM)的自干扰消除系统的工作原理，在传统方案的基础上提出了偏置点优化方案，增大了期望信号输出功率和系统稳定性。实验结果表明，该方案实现了对2.5~6GHz频段内200MHz宽带自干扰信号35dB以上的消除，且接收信号和参考信号臂的SFDR均达到96dB·Hz2/3以上。提出了面向DP-MZM自干扰消除系统的自动控制方案，完成了自动控制模块设计与制备。
　　(3)提出了基于DP-MZM的集成自干扰消除、光电振荡器(OEO)以及下变频的多功能射频前端方案，实验验证了其可行性。实验结果表明，该方案产生了频率10GHz、相位噪声-108.66dBc/Hz@10kHz的本振(LO)信号，实现了期望信号从中心频率12.6GHz到2.6GHz的下变频，并完成了对带宽150MHz/300MHz的自干扰信号27dB以上的消除。