随着电子技术的发展,微波电路已经广泛的应用在通信、雷达、电子对抗以及仪器仪表等各个领域。如何精确地设计和分析微波电路变得非常关键。传统的设计和分析方法都是建立在弱非线性基础上,对于强非线性的微波电路不再适用。因此,急需提出一种新的理论来解决这一问题。本文详细介绍了传统的微波非线性表征方法,以及安捷伦公司的大信号模型,在这些方法的基础上对小信号S参数进行了拓展,进而提出了一种新的微波非线性的表征方法,即非线性散射函数。而且,我们还研究了它的物理意义以及相关的性质,搭建了微波非线性散射函数测试系统,提取出了半导体器件的非线性散射函数测量数据。基于黑箱模型的神经网络方法,在理论上可以很好地逼近非线性映射关系。因此,本文采用BP改进算法结合小波神经网络对微波半导体器件的非线性散射函数模型进行建模,得到了较好的结果,并采用测试系统提取出的非线性散射函数数据设计微波功率放大器,对理论的准确性进行了验证。