微波诊断系统作为一种无扰的测量技术,在等离子体诊断中具有重要的意义。微波反射计作为常用的一种微波诊断系统,可以高时空分辨地测量聚变等离子体的多个参数,越来越多地应用在了现代主流的各个磁约束聚变装置上。本文的主要工作就是围绕在中科院等离子体物理研究所的EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak)托卡马克上的先进综合微波反射计系统的测量原理、模拟设计、搭建测试、数据处理以及托卡马克物理实验测量结果等内容展开。EAST托卡马克上的先进综合微波反射计系统主要由8道多普勒背向散射仪(Doppler Backscattering System, DBS)和2道的电子密度剖面反射计这两个子系统有机结合而成。两套系统共用一套准光学前端,能够互为补充地为EAST的等离子体放电实验中提供如电子密度分布剖面、等离子体极向旋转速度分布剖面、径向电场的径向分布、湍流强度径向分布以及湍流波数谱等多个物理参量的高速高分辨率的测量,可以进行如输运与约束机理以及高约束模和低约束模之间的转换(L-H转换)机理等物理问题的研究和湍流模式鉴别。在数据处理方法上,本论文从理论、实验和数值模拟等方面进行了详细的讨论。对于剖面反射计系统,文中讨论了密度反演的方法,以及密度涨落、相对论效应、误差场、多普勒效应、极化角耦合等的影响以及与密度零点相关的注意事项。对于多普勒反射计系统,文中介绍了几种求频移的和模分析方法,讨论了模分析中采样时钟等问题。并从模拟上给出了 SOL区对测量光路的影响。在本论文的主体部分,详细地介绍了 EAST上的先进集成反射计系统的设计、搭建、校准和测试的过程。该系统包括共用的准光学收发前端、双波段(Q-band,33-50GHz 和 V-band,50-75GHz)的双极化(O-mode 和 X-mode)连续波频率调制FMCW超快扫频单发单收零差式剖面反射计以及可以同时测量8个频率位置(55,57.5,60,62.5, 67.5,70,72.5和75GHz)的单发单收外差式多普勒背向散射仪系统(8道DBS)。此外,还详细介绍了配套的子系统:数据采集存储系统、保护系统、温控系统、反射镜驱动和监测系统、供电系统等子系统。并给出了各子系统的设计、校准和测试的过程,特别是准光学测试、VCO的线性化和动态校准、8道DBS的调试和通过旋转光栅轮进行的频移校准测试。并介绍了在为搭建和测试本套集成反射计而开发的新颖的测试和校准的平台。本论文最后给出了利用该套反射计在EAST放电实验中实际测量的基本结果,包括在利用剖面反射计测量L-mode和H-mode放电时的电子密度剖面分布、台基区演化、以及用8道DBS系统在L-H放电和在低杂波加热中等实验测试结果,验证了该套反射计系统的测量能力。