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在微波技术研究中，微波功率是表征微波信号特征的一个重要参数。微波功率的检测在微波发射机/接收机的功率水平的监视、增益控制、电路保护、交通控制、手提式设备以及军事领域中，都有十分广泛的应用，它已成为电磁测量的重要组成部分。而基于热电转换原理的热电式MEMS微波功率传感器是最为常用的微波测量仪器，具有高灵敏度、宽频带和数字显示等优点。但是热电式MEMS微波功率传感器也存在固有的不足，就是过载能力相对较差，容易烧毁。随着集成微波和毫米波功率传感器的发展，微波功率的无线接收检测正在得到广泛的需求。MutambaK等研究者提出了一种采用双极天线的无线功率传感器，但是它采用的是双极天线，没有采用共面波导馈线，因此它很难与GaAsMMIC系统中的其它器件兼容。
因此本文针对热电式MEMS微波功率传感器的不足，同时结合共面波导馈线天线和MEMS悬臂梁的优势，对热电式MEMS微波功率传感器及其无线接收检测进行了研究，主要内容包括:
(1)建立了傅里叶等效模型，优化了基于GaAsMMIC工艺制作的热电式MEMS微波功率传感器。利用有限元软件HFSS和ANSYS分别模拟分析了热电式MEMS微波功率传感器的微波特性和热学特性，对结构的改进和优化提供了依据。分析了热电式MEMS微波功率传感器的灵敏度与热电堆长度之间的关系、灵敏度与负载电阻和热电堆之间间距的关系。得到了热电式MEMS微波功率传感器合理的微结构尺寸:热电堆的长度为200μm，负载电阻和热电堆之间的间距为10μm;
(2)提出了一种频率补偿结构的热电式MEMS微波功率传感器，研究了热电式MEMS微波功率传感器的频率特性。在8GHz-12GHz频率下和100mW功率范围内，频率补偿前，热电式MEMS微波功率传感器输出电压的最大相对误差为5.9％。频率补偿后，输出电压的最大相对误差减小为0.96％。因此该结构可以有效的减小频率对功率检测的影响;
(3)针对热电式MEMS微波功率传感器较差的过载能力，设计了一种具有抗过载能力的热电式MEMS微波功率传感器。当微波功率过大时，MEMS悬臂梁就会产生位移，保护热电式MEMS微波功率传感器，同时该MEMS悬臂梁起着电容式MEMS微波功率传感器的作用。测试结果表明这种具有抗过载能力的热电式MEMS微波功率传感器的烧毁水平可以达到720mW;
(4)采用COB和金线绑定技术对热电式MEMS微波功率传感器设计了一种经济的金属封装方案。并对封装后的热电式MEMS微波功率传感器进行了温湿度可靠性测试，测试结果表明温度对热电式MEMS微波功率传感器的影响较大，湿度的影响较小。通过热电式MEMS微波功率传感器的温度系数的提取，其大小约为0.5mV/(W.K)，以达到温度补偿的精确标定;
(5)设计了一种基于共面波导馈线天线的无线接收式MEMS微波功率传感器，实现了微波功率从有线检测向无线检测的跨越。对制备好的无线接收式MEMS微波功率传感器进行了测试，测试包括无线接收式MEMS微波功率传感器的灵敏度特性测试、频率特性测试和方向性测试。测试范围在34GHz-36GHz频率和0.1mW-80mW功率下，无线接收式MEMS微波功率传感器的测试性能达到:灵敏度为0.246mV/mw，线性度误差小于2％，频率带宽为700MHz，H面3dB探测角度为86°，E面3dB探测角度为42°。
这些具有自主知识产权的研究成果填补了我国基于MEMS技术的微波功率检测的空白，将改变我国微波功率测量技术滞后，和微波功率计中的传感器以国外进口为主的状态，具有较好的学术意义和经济潜力。