飞行体再入大气时，后面拖着一条很长的高温非平衡等离子体尾迹，对微波信号产生强烈的散射和吸收，不同的尾迹具有不同的雷达散射截面，会对飞行体造成无法隐身或者引起通信中断等。弹道靶实验主要是为了模拟飞行体再入现象，最早由美国宇航局开展，而国内对于弹道靶尾迹电子密度的测量实验开展的较晚，弹道靶尾迹诊断技术远落后于美国等发达国家。本文主要就弹道靶尾迹电子密度的低端测量进行理论分析，应用微波闭式谐振腔诊断系统对弹道靶尾迹等离子体进行诊断测量，本文主要内容如下：首先，对课题的应用背景及国内外弹道靶尾迹诊断技术的发展现状做了介绍，分析了等离子体在电磁场作用下的介电效应，论述了电磁场在非磁化等离子体中的传播条件。微波诊断技术可实现无接触测量而不污染被测等离子体，在极短时间诊断出等离子体参量的变化，采用微波诊断技术对弹道靶等离子体尾迹进行测量。其次，分析了弹道靶尾迹的特点和增长规律，微波谐振腔方法适合弹道靶尾迹等离子体的实验测量，测量系统具有高灵敏度、良好空间分辨率及瞬态响应等特点，在微扰理论的基础上，分析了谐振腔诊断等离子体的测量理论，设计了满足指标要求的闭式谐振腔，并对谐振腔参量做了测量。最后，分析满足微扰及测量灵敏度的等离子体密度大致范围，依照测量理论，论证了在指标范围下等离子体测量的动态范围。对比了闭式谐振腔与理想封闭腔的电场分布，对闭式谐振腔做出了改进，将截止波导深入腔内一部分，使得谐振腔中心径向电场分布变的更加平坦。分析了理论存在的误差原因，结合闭式谐振腔介质微扰的仿真分析和实验测量，给出了理论的误差公式修正。本文完成了应用于弹道靶微波谐振腔诊断系统的闭式腔设计、加工和测量，并对测量理论做了分析、论证和误差修正，证明了设计方法及诊断理论的正确性。