为替代矢量网络分析仪，形成一套专用于闭式谐振腔的测量系统，本文采用频谱分析仪模块和跟踪发生器模块，基于C++和VISA 库函数进行系统控制，使两模块可以同步收发射频信号，实现闭式谐振腔谐振频率和Q 值的测量功能，最终实现微波介质材料的介电常数的测量，形成一套一体化闭式谐振腔介电常数测量系统。该系统与矢量网络分析仪对比测量微波介质陶瓷材料K65， 介电常数的相对误差为5.5×10- 3， tanδ 的相对误差为-3.74×10- 2； 对比测量材料K35，介电常数的相对误差为-1.69×10- 3，tanδ 的相对误差为1.08×10- 1。测量结果相对误差较小，介电常数的相对误差小于0.01，tanδ 的相对误差小于0.5，说明一体化介电常数测量系统的测量结果准确，可用于闭式谐振腔方法下的介电常数测量，也可推广用于其他介电常数测量系统。

为满足高功率微波测量需求, 设计一种 X波段宽带的波导定向耦合器。为达到宽带设计要求, 该耦合器采用多孔耦合结构, 利用切比雪夫分布函数得到每组耦合系数, 同时修正耦合臂引入的截止衰减影响, 根据耦合理论得到每组小孔的初始尺寸, 最后基于软件优化后得到满足预期设计要求的宽带耦合器。根据仿真结果, 该耦合器在 8.2~12.4 GHz频带范围内的耦合度为 40 dB, 带内波动小于 1 dB, 方向性优于 30 dB, 连续波功率容量达到 0.84 MW; 实测耦合度为 38~ 39 dB, 端口反射小于 -20 dB, 可满足 MW级高功率微波脉冲测量系统的应用需求。

为解决高功率微波源传输线内能量的测量, 研制了一种全吸收式液体高功率微波能量计。能量计采用乙醇、去离子水等混合液作为吸收液, 吸收液吸收微波后体积膨胀, 探测器内的液面升高, 通过控制系统得到液面升高引起的电压变化值, 从而得到被测能量的大小。该套能量计具有结构简单、测量准确度高等特点, 经过实验, 测得能量计端口的电压反射系数小于-20 dB, 具有较好的匹配性, 能够开展10~600 J能量的测量, 5次测量结果标准偏差优于3%, 可满足高功率微波源传输线内或空间辐射能量的测量。

有源器件的端口反射系数是器件的主要参数，端口反射系数的大小直接影响信号的输出功率。为实现有源器件在“射频开”状态下端口反射系数的测量，开展了阻抗调谐器法和网络分析仪频率偏移法的源端口反射系数测量方法研究，并针对信号源和放大器开展了相应的实验。测量结果表明， 10 dBm输出时2种方法测得反射系数模值的差别小于 0.06，相位变化差别优于 10°，为有源器件端口反射系数的测量提供了可行的方法。