本文提出的在线监测式微波功率传感器是一种可以实现功率监测、增益控制和电路保护的新型微波功率传感器。在MEMS技术兴起的推动下，当微波功率传感器的制造工艺与GaAs MMIC工艺兼容时，可以将微波功率传感器嵌入到微波和毫米波单片集成电路中，实现功率的在线测量。 本文的在线监测式微波功率传感器是由微波功率耦合器和间接加热式微波功率传感器组成，微波功率耦合器结构类似于MEMS电容式开关，其在共面波导上方有一个MEMS膜，当没有直流控制电压时，它与共面波导的信号线构成一个很小的电容，从而几乎不耦合微波功率，而当加入直流控制电压时，MEMS膜由于静电力被拉下而与其下方的支撑结构接触，导致它与共面波导的信号线之间的电容变大，从而可以将共面波导上传输的微波功率耦合出一小部分，耦合出的微波功率被匹配电阻吸收而转化为热量，通过在电阻附近的热电堆将热信号转变为电信号实现微波功率的测量。该传感器可以实现平均功率的测量，且与输入波形无关、测量频率范围宽、线性度好、测量的功率范围大。 本文提出的在线监测式微波功率传感器的独特之处在于它有监测和不监测两种状态，这就使得在不需要对微波功率进行测量的时候可以将传感器对电路的影响减到最小，并避免不必要的功率消耗。本文所设计的传感器的主要性能指标是：功率范围0.1-500mW;频率范围8-12GHz；阈值电压20V左右；不监测状态下的插入损耗小于0.2dB，反射系数小于-20dB;监测状态下的插入损耗小于0.5dB，反射系数小于-15dB：灵敏度大于20mV/W：单位功率信噪比大于1.0×10<6>W<-1>。 本文对微波功率耦合器主要根据阈值电压、插入损耗和反射系数三个指标进行设计，通过有限元分析软件HFSS和CoventorWare对微波功率耦合器结构进行了S参量分析和阈值电压及电容分析，设计出了符合性能指标要求的MEMS膜的尺寸；对间接加热式微波功率传感器主要根据灵敏度和信噪比两个指标进行设计，通过有限元分析软件CoventorWare对间接加热式微波功率传感器进行了温度分布的模拟，确定了热电堆的位置和热偶臂的尺寸，并结合模拟结果和有关理论估算出了传感器的灵敏度和信噪比，其结果符合性能指标的要求。此外，本文还对一些可能会对传感器性能产生影响的因素进行了分析，以优化结构，提高性能。 在结构设计的基础上，根据信息产业部55所的工艺条件，对本文的在线监测式微波功率传感器进行了工艺和版图设计，设计出了几组可以对比的试验结构，以得出各种设计参数对传感器性能的影响。本文所设计的在线监测式微波功率传感器工艺与GaAs MMIC工艺完全兼容。