未来通信系统要求下一代卫星通信必须具备宽角扫描能力,雷达工作的信号带宽决定了雷达波束对被探测目标的距离分辨率,传统的卫星通信和雷达探测系统存在带宽和容量缺陷。将光控波束形成技术运用到卫星通信和雷达系统中,可大幅提升系统的瞬时带宽和信道容量,并且可以克服孔径效应对于雷达带宽的限制。因此,光控波束形成技术成为了新一代卫星通信系统和雷达探测系统的研究重点,也是本文的主要研究内容。论文在研究基于微波光子的光控波束形成理论的基础上,重点展开了光控波束形成网络的实现与应用工作,论文的主要研究内容与工作重点如下:1、研究了差分真延时网络幅相一致性对天线系统的影响。通过理论推导,证明了光延时移相网络的宽带特性;通过仿真,分析了相控阵天线系统幅相一致性对系统波束指向、带宽特性和副瓣电平的影响,仿真结果说明制作高精度光纤真延时线对于天线系统尤为重要。2、研制高精度光开关差分结构真延时移相波束形成网络。基于高精度光开关延迟线测量与制作平台,研制4通道5比特的可编程光控波束形成网络,并对该网络进行实验测试,实验结果表明延时精度优于±0.5 ps,该指标高于国内已报道的同类延迟线,插损一致性优于±1 d B。为验证系统的延时移相功能与宽带特性,进行了单频与宽带信号合成与相消实验,单频信号与宽带信号的实验结果表明,与单路信号功率相比,两种情况合成时信号功率增量均接近6 d B,相消时信号抑制量均大于20 d B。3、提出并验证了一种基于干涉仪测向系统的合成波束光功率测向方案。该方案基于光开关差分真延时网络,通过测量两接收天线单元合成信号的幅度增量获取发射天线方位角;并在暗室搭建实验链路,对信号进入雷达的入射角度进行测量,通过天线的幅度校准和参考角度的选取,大大提高了测角的精确度。实验结果表明,采用单频信号和宽带信号测向,均可达到误差为0.2°的测向精度;最后对测向误差展开分析,为未来提升系统精度提供了研究思路和方向。