从微波技术最早在军事中的应用到逐渐普及到民用,微波技术得到了长足的发展。作为一项非常成熟的技术,微波技术在与化学,医学,材料学等学科的碰撞中,继续焕发着无穷的生命力,本课题即来源于微波技术与材料学科的交叉领域。随着电子器件越来越多的工作在大功率环境下,介质的非线性现象逐渐引起科研人员的重视,本文旨在构建微波强电场强磁场环境,主要通过理论数值计算与硬件实验条件的搭建,研究在同样输入功率的情况下,获得更高的微波频段电场与磁场强度。笔者从电磁场数值计算部分,实验硬件实现两方面开展。在谐振腔物理结构的基础上,我们提出了压缩矩形谐振腔窄边高度、选取合适的耦合结构减小反射功率、降低耦合至负载功率、金属表面加工处理,选取特殊的高品质因数谐振腔工作模式等措施,结合理论与工程实验来提高谐振腔内部能够获取的微波电场与磁场强度最大值的大小。还提出了微扰法,测量线法两类微波测试方法来验证文中研制的谐振系统能够获得的电场与磁场强度数据并分析了测试方法的误差来源。通过对搭建微波强电场与磁场环境的理论与实验研究,文中提出的几种措施能够有效的在固态激励源的前提下提高谐振腔内部部分区域的电场与磁场强度最大值。并利用研制的谐振系统成功检测出介质材料中的介电常数非线性现象。在本文所提供的实验硬件基础上,能够对介质材料的非线性现象开展进一步的研究。