微波干涉仪广泛应用于国防、航天、生产等领域,对于微波干涉仪的设计与应用进行研究具有重要意义。本文首先简要介绍了微波干涉仪的原理,采用单天线的结构,完成了微波干涉仪的射频前端硬件电路的设计,实现了系统的小型化,并根据工程需要设计了基于AD+FPGA的双路信号采集系统,完成系统调试。其次,基于以上微波干涉仪系统,研究了微波干涉仪测量相对位移的应用。分析了测量原理,推导出测量公式,重点研究了测量过程中的三项关键技术：相位解缠、环形器泄露误差分析及校准以及正交混频器的误差分析,并经过实验测试,对数据进行分析,经过校准的微波干涉仪测量精度达到0.01mm。再次,还研究了基于微波干涉仪的微动目标特征提取技术,在此基础上对旋转机械故障检测的应用进行了分析。简要介绍了微动概念和微动特征,建立线形转动目标模型,重点推导出线形转动目标的微动特征参数提取公式,并进行实验测试,误差小于5%。针对旋转机械故障的检测,研究两种检测方法,一种是根据微动目标特征提取的方法检测机械故障,另一种是基于短时傅里叶变换(STFT)检测机械故障,并通过实验验证了方法的可行性,比较了两种方法的优劣。最后,对本文的研究工作进行了总结,并提出了进一步的改进措施。