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移动通信已经由1G发展到4G,目前5G的建设和商用正如火如荼。微波通信技术给人们生活带来便利的同时,微波辐射导致的健康问题也逐渐引起了人们的关注,因此准确测量微波辐射强度具有重要意义。随着微电子机械系统(MEMS)技术的快速发展,借助于MEMS技术来测量微波信号的功率频率和相位参量正成为新的研究热点。MEMS微波传感器主要包括热电式MEMS微波功率传感器、电容式MEMS微波功率传感器、在线式MEMS微波功率传感器、比值式MEMS频率传感器和MEMS相位传感器。其中热电式MEMS微波功率传感器作为无源器件,具有可靠性高、工作频带宽和线性度好的优良特性,也是其他各种MEMS微波传感器的基础。在线式MEMS微波功率传感器只利用小部分输入信号进行功率检测,大部分信号可以传输至下一级而被利用。基于上述背景,本论文提出了基于MEMS热电式微波功率传感器的微波辐射仪,具体地,针对热电式MEMS微波功率传感器的频率依赖问题,提出了频率抑制算法,实验表明频率抑制算法消除了传感器的频率依赖特性,并显著提升传感器的精度,在输入信号功率0-60mW,频率5-15GHz范围内,传感器的相对误差小于1.6%;为了检测微波辐射信号的频率,设计了比值式MEMS微波频率传感器;针对在线式MEMS微波功率传感器,通过理论和实验证明了其解调功能;设计了射频-直流信号转换(RF-DC)电路,并实验验证了在线式MEMS微波功率传感器和RF-DC电路的联合结构可以实现一边AM信号解调,一边利用剩余的微波信号给充电宝充电,这种做法提升了能量的使用效率;为了更进一步提升能量的使用效率,设计了基于热电-光电集成能量收集器的电源管理电路,其集成能量收集器能够同时收集热能和光能,电源管理电路进一步将收集器的输出电压提升至3.1V,使得传感器的输出电压与一般系统的电源接口兼容;设计的微波辐射仪主要包括天线、低噪声放大器(LNA)、热电式MEMS微波功率传感器、直流放大器、低通滤波器、模拟数字转换器、单片机和液晶显示器,并使用标准的微波辐射仪对制作的微波辐射仪进行校准。本文的创新之处在于:(1)设计的频率抑制算法可以消除热电式MEMS微波功率传感器的频率依赖特性;(2)设计的RF-DC电路与在线式MEMS微波功率传感器的联合结构在实现AM信号解调功能的同时,可以收集剩余的微波能量,从而提升微波能量使用效率;(3)首次将热电式MEMS微波功率传感器作为功率检测器件应用于微波辐射仪中。