本文通过对微波相位测量背景、原理及设计方法的调研,制定了适合S波段相对论速调管放大器的相位测量方案。设计了一个高功率定向耦合器和研制了两套鉴相系统。　　 首先设计了一个圆波导一矩形波导小孔耦合型高功率定向耦合器,该耦合器主要用于监测相对论速调管放大器产生的高功率微波。　　 其次研制了S波段短脉冲模拟I/Q鉴相系统。分析了该系统的鉴相原理、鉴相误差来源和该系统的误差校准方法,进行了硬件电路的设计与仿真优化,加工成实物并进行了实测的分析。实测结果表明该测相系统达到了工程应用的要求。该系统已经应用在了S波段相对论速调管放大器的相位测量中。　　 最后研制了S波段短脉冲数字鉴相系统。该系统主要包括硬件电路和相位测量算法两部分。通过对一些相位测量算法的比较之后选用FFT法进行测相,在理论上分析了白噪声引起的FFT法测相的相位误差。系统的硬件电路主要有振荡器,微带滤波器,微带定向耦合器,混频器和带通滤波器,对硬件电路进行了设计与仿真,加工成实物并进行实测的分析。