多天线系统在军事以及民用领域都具有广泛的应用,但受限于“电子瓶颈”问题,多功能、高精度、宽带多天线系统的实现面临诸多挑战。微波光子技术具有带宽大、体积小、传输损耗低以及抗电磁干扰等优点,已经成为多天线系统中重要的使能技术。本文以多天线系统作为研究背景,基于微波光子技术,研究了微波光子辅助多天线系统中宽带信号的稳相传输、信道化接收及基于相控阵天线的波束成形等关键技术。对于分布式天线系统中传输的宽带时频信号以及本振信号的不同稳相传输精度要求,讨论了多频段宽带信号的微波光子混合稳相传输方案。同时,针对宽带信号接收中模数转换器(ADC,Analog to Digital Converter)性能的限制,采用微波光子辅助的宽带信号信道化,提出了一种宽带信号瞬时频谱分析的双倍效率微波光子信道化方案,该方案可以有效降低微波光子信道化中成本与复杂度。另一方面,对于民用领域中多天线系统的典型应用--基于相控阵天线(PAA,Phased-Array Antenna)的波束赋形系统,设计了一种可集中控制的解耦波束赋形方案,通过部署所提出的光真时延池(OTTD-P,Optical True Time Delay Pool),实现了基于光真时延PAA的集中控制波束赋形系统。本文主要创新性工作如下:1.针对无线通信中采用相控阵天线的多基站波束赋形系统,通过引入所设计的OTTD-P单元,提出了一种基于光真时延相控阵的波束赋形系统,控制单元解耦后集中部署的方案。2.针对微波光子辅助的宽带信号信道化接收,通过优化设计信道化系统中关键器件的频谱关联,实现了一种双倍效率的微波光子信道化方案,该方案中还可以实现各子信道中光载波干扰的抑制。3.对于微波光子链路中信号的稳相传输,利用波分复用(WDM,Wavelength Division Multiplexing)技术,设计了一种针对时频信号不同稳相精度要求的同时稳相复用传输方案。