本发明公开了一种光子型倍频微波信号相移装置，该装置包括依次连接的基频射频信号源、光电调制模块、检偏器、光电探测器；光电调制模块可对基频信号进行电光调制，且其所输出的调制光信号由两束偏振正交、相位相差的光信号组成，两束光信号均为载波抑制的±1阶边带信号，其中一束光信号的+1阶边带和-1阶边带同相，而另一束光信号的+1阶边带和-1阶边带反相，两束光信号的+1阶边带、两束光信号的-1阶边带的幅度分别相等，其中k为整数。本发明还公开了该装置的相移控制方法。本发明能够实现对倍频微波毫米波信号的连续相位控制，实现高性能的高频率的相位控制。