大功率电磁脉冲冲击下，射频集成微系统内部容易产生负载失配问题，严重者可能导致系统失效甚至损毁。采用实时的波形测试方法，对射频器件的负载失配进而导致器件损毁的机理进行了分析。该方法以矢量网络分析仪作为主要测试仪器，结合回波信号注入和相位参考模块获得待测器件实时电压电流波形，进而分析其负载失配影响机制。采用有源负载牵引技术模拟大功率耦合电磁脉冲注入，进行了电压驻波比39∶1的失配测试，大幅提升了测试范围。创新性地采用了谐波信号源注入模拟杂散谐波电磁干扰，评估器件的谐波阻抗失配特性。通过实际异质结双极型晶体管（HBT）器件测试的结果表明，基波的失配会造成负载端电压过大，增加器件的易损性；基波和谐波频率的干扰分量组合使得输出电压瞬态峰值升高，造成器件的损毁。在进行电磁安全防护时，应同时考虑基波和谐波频率的防护。

基于500 nm 磷化铟双异质结双极晶体管（InP DHBT）工艺，设计了一种工作在33~170 GHz频段的超宽带共源共栅功率放大器。输入端和输出端的平行短截线起到变换阻抗和拓展带宽的作用，输出端紧密相邻的耦合传输线补偿了一部分高频传输损耗。测试结果表明，该放大器的最大增益在115 GHz达到11.98 dB，相对带宽为134.98%，增益平坦度为±2 dB，工作频段内增益均好于10 dB，输出功率均好于1 dBm。

基于单光子探测的距离选通成像系统中，需发射短脉冲激光并进行发射器和接收器之间的同步控制，使探测器工作在光子计数模式并在时间上进行积分，以完成成像操作。为了获得满足系统要求的短脉冲激光，同时减小系统体积、降低系统成本，本文提出将基于射频双极晶体管和基于阶跃恢复二极管SRD(结合短路传输线)两种产生窄脉冲电路应用于单光子距离选通成像系统。介绍了二者的原理与设计方法，进行了仿真验证、实物制作及测试，对脉冲发生器的特点、影响脉宽幅值的因素进行了分析。实物测试结果表明，基于晶体管方式可以产生上升时间为903.5 ps、下降时间为946.1 ps、脉冲宽度为824 ps、幅度为2.46 V的窄脉冲。基于SRD方式可以产生上升时间为456.8 ps、下降时间为458.3 ps、脉冲宽度为1.5 ns、幅度为2.38 V的窄脉冲，二者重复频率皆可达到50 MHz。利用这两种设计方法的任何一种配合外部电流驱动激光二极管都能够获得性能优良的短脉冲激光输出。

为了验证电路的可靠性，对InP异质结双极晶体管的微波特性进行了基于蒙特卡洛方法的波动分析。器件微波特性的波动程度不同，波动范围越大说明对本征参数的提取精度要求越高，可以通过输出特性推断测量可允许的精度范围。微波特性由模型S参数、电流增益截止频率和最大振荡频率组成，根据π型拓扑结构小信号模型本征参数的不确定度曲线，可以导出蒙特卡洛数值分析所需的标准差。蒙特卡洛分析结果表明，在不同的频率不同的偏置条件下，对测量参数准确性的要求差异较大，验证了电路在不同情况下的可靠性。

对不添加镇流电阻的非均匀发射极条间距的多发射极条异质结双极晶体管（HBT）的射频功率性能和表面温度分布进行了测量，并与常规采用镇流电阻的多发射极条功率HBT进行了比较。实验结果表明，对具有非均匀发射极条间距的多发射极条HBT，采用US QFI TMS红外测量系统测得的最高表面温度、温度分布均匀性以及采用射频测量系统测得的射频功率增益和功率附加效率，分别低于、好于和高于具有镇流电阻的多发射极条功率HBT的情况。这些结果的取得，得益于采用非均匀发射极条间距改善了多发射极条HBT的热电正反馈和不同发射极条之间的热耦合，以及摆脱了传统HBT加镇流电阻带来的对射频功率性能的负作用。