为了研究电容式MEMS微波功率传感器悬臂梁的非线性运动, 建立了MEMS悬臂梁在空间域上的弯曲特性模型, 综合考虑静电力、轴向应力以及残余应力对悬臂梁非线性运动的影响, 求解得到动力学微分方程。在此基础上研究在不同杨氏模量、驱动电压和残余应力下悬臂梁的弯曲特性, 解析得到对应的悬臂梁弯曲特性曲线与轴向应力曲线。使用有限元分析软件ANSYS对不同驱动电压下的悬臂梁下拉位移进行仿真, 并对仿真结果与解析结果进行比较。结果表明, 在驱动电压从10 V到20 V的变化过程中, 仿真结果与模型解析结果具有一致的趋势, 两者间的最大误差仅有8.81%。对电容式MEMS微波功率传感器的悬臂梁弯曲特性的研究具有一定的参考价值和指导意义。

为了改善在线式MEMS微波功率传感器的灵敏度特性，设计了一种新型双悬臂梁结构的MEMS微波功率传感器。该结构将测试电极和锚区设计在中心信号线的两侧。建立了双悬臂梁集总电路等效模型，研究了双悬臂梁结构的微波功率传感器的微波特性。构建了枢纽式双悬臂梁静力学模型，研究并分析了新型悬臂梁结构的过载功率与灵敏度。结果表明，相比于测试电极和锚区位于信号线同侧的传统单悬臂梁结构，新型双悬臂梁结构的灵敏度提升了6~8倍。这在一定程度上解决了电容式微波功率传感器检测灵敏度较低的问题。

为了研究热电式MEMS微波功率传感器封装后的性能,提出了一种COB技术的封装方案。首先,采用有限元仿真软件HFSS仿真封装前后的微波特性;然后,基于GaAs MMIC技术对热电式MEMS微波功率传感器进行制备,并对制备好的芯片进行封装。最后,对封装前后传感器的微波特性及输出特性进行测试。实验结果表明,在8~12 GHz频率范围内,封装后回波损耗小于-10.50 dB,封装前的灵敏度为0.16 mV/mW@10 GHz,封装后的灵敏度为0.18 mV/mW@10 GHz。封装后的热电式微波功率传感器输出电压与输入功率仍有良好的线性度。该项研究对热电式MEMS微波功率传感器封装的研究具有一定的参考价值和指导意义。

耦合式MEMS微波功率传感器的集**数模型可用于分析并计算器件的微波特性，是设计传感器相关结构尺寸的重要参考依据。针对目前传感器日益复杂化的阻抗匹配结构，对现有的集**数模型进行了优化，并进行了相关理论推导。实验结果表明，优化后的模型计算出的反射系数最大误差为6.0 dB，插入损耗最大误差为0.7 dB，模型准确度相较于优化前有了明显的提升。因此，优化的集**数模型对耦合式MEMS微波功率传感器的设计与优化具有一定的应用价值与参考意义。

基于真空二极管设计了一种X波段大功率微波检波器,该检波器主要由真空二极管、BJ-100波导、调谐螺栓、低通滤波器和直流电源组成,其工作频率可根据需要在8.6~9.8 GHz范围内调谐。重点阐述该型大功率微波检波器的结构设计、实验室标定及辐射场测量实验结果,研究了不同脉宽和不同灯丝电压与检波特性的依赖关系。实验结果表明: 该型检波器具有承受微波脉冲功率高(大于7 kW)、响应快(响应时间小于2.0 ns)、动态范围大、输出信号幅度高(可达数十V)、不需要同步信号等特点,适用于在高功率微波干扰环境下的单次和高重复频率脉冲功率测量。

为了克服传统微波功率传感由于失配和热损耗带来的微波功率测量误差，提出了一种基于MEMS技术的对称式微波功率传感器，对该微波功率传感器的微波损耗、温度分布以及微波功率的精确测量进行了研究。首先，根据提出的损耗模型推导了微波损耗功率和损耗电压的表达式，并建立了该传感器的传热解析模型；接着，设计并制作了该微波功率传感器；最后，对该功率传感器的补偿因子、灵敏度和频率依赖特性进行了测试和分析。测试结果显示：该传感器在5,10，15 GHz频率下的补偿因子分别是1.56，2.12和2.56 dBm,灵敏度可达到0.18 mV/mW，输出电压与微波频率的相对偏差<2%。结果表明，对称式微波功率传感器可通过测量直流功率来实现测量微波功率的目的，且明显地提高了微波功率测量的精确度。

提出了一种基于塞贝克效应的终端式MEMS微波功率传感器,该传感器的制作工艺与GaAs单片式微波集成电路(MMIC)工艺兼容。利用热电偶检测温度差,生成与微波功率成比例的直流电压,由GaAs/Au热电偶串联构成热堆。传感器将电功率转化为热,再间接测量热堆生成的直流电压。采用微机械加工技术,去除了器件底部的GaAs衬底,从而减小了热损耗和电磁损耗,提高了灵敏度。测试结果表明,在0~20 GHz内,HFSS模拟的S11＜-22 dB;测试输入功率为-20~20 dBm时,频率为0~20 GHz;在20 GHz时,灵敏度高于0.15 mV/mW;在整个频率范围内,回波损耗低于-26 dB。