本发明公开了一种化合物半导体器件射频热分布测试系统，包括信号源、耦合器、隔离器、热台、负载调节器和红外热像仪；器件设在热台上，采用热台设置固定的环境温度；红外热像仪采集器件未加微波激励信号和直流激励信号时的背景热辐射信号；为器件加直流激励信号使得器件工作在导通或者夹断的工作状态；信号源通过耦合器和隔离器与器件的射频输入端连接，提供微波激励信号；负载调节器与器件的射频输出端连接，调节射频输出端微波信号的驻波比和相位，从而改变器件的热辐射信号；红外热像仪实时采集器件的热辐射信号，生成器件工作状态下的射频热分布图，采用本发明的系统能够更容易掌握器件功率分布随工作环境变化的演化机制。