在大信号条件下,微波器件通常工作在非线性区,传统的S参数已不能满足非线性器件建模和电路设计的要求。本文在对非线性理论深入研究的基础上,提出了一个新的表征非线性特性的参数——非线性散射函数。根据这一思想,我们定义了非线性散射函数矩阵和非线性散射函数,这一概念扩展了S参数的概念,完整的表达了器件大信号状态下的非线性特性。本论文主要对功率二极管和场效应管的建模技术、仿真技术进行了研究。首先从二极管和场效应管的传统建模方法入手,建立了非线性二极管模型和场效应管的小信号和大信号模型。然后用伏特拉级数法对上述器件模型进行了非线性分析,其中对功率二极管本文采用谐波输入法进行分析,并对二极管在不同输入功率电平下的非线性现象进行了比较;对场效应管本文采用非线性电流法进行分析,仿真了场效应管在单音和双音激励下的谐波特性和三阶交调特性。最后本文首次提出了以伏特拉级数法为基础的非线性散射函数建模的方法,实现了对功率二极管和场效应管的非线性散射函数的建模。从传统的大信号和小信号建模到利用伏特拉级数法进行非线性分析,并进一步进行非线性散射函数的建模,我们都利用MATLAB语言编写了程序,建立了伏特拉级数仿真平台和非线性散射函数的仿真平台,实现了从分析到建模、到仿真的整个流程。说明基于非线性散射函数的非线性器件的建模、仿真是切实可行的。