NV色心是由金刚石中一个氮原子(Nitrogen)取代其中一个碳原子,并且捕获其临近位碳原子空位(Vacancy)形成的点缺陷。金刚石NV色心具备优异的光学特性,是一种优异的单光子源,广泛应用于量子光学、量子计算、量子成像和生物医学等领域。金刚石氮空位色心具有人工可制备、电子自旋相干时间长、发光明亮且稳定等优点。通过光学方法的形式对其量子态进行初始化和读取,基于外部电磁场、温度、应力对其量子态的作用,实现对这些物理量的精密测量,即金刚石NV色心量子精密测量。本文提出了一种基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)架构的光纤金刚石NV色心量子精密测量系统。该系统用于对微波集成电路、微波天线等微波器件进行非破坏、高分辨率微波场成像。本文提出了一种基于锥形光纤金刚石NV色心的微波探头。该探头采用微米尺寸的金刚石晶体,可贴近微波器材样品表面,且对微波器材的微波场不会造成干扰。本文探索了一种基于调幅(AM)脉冲调制方法的光电脉冲控制系统。该系统依据NV色心基态自旋在共振微波场中的量子态演化规律来设置和产生微波脉冲,并对微波脉冲信号调幅调制来优化探测到的NV色心发出的荧光信号的信噪比。为了提高该量子精密测量系统的集成度,本文研究了一种结合基于FPGA架构的数据采集系统来收集并处理微弱的荧光信号。主要功能是对雪崩光电二极管探测的荧光信号进行数字采样,提取出来转化成数字信号,然后用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)进行信号滤波和处理。为了验证该系统的可行性和准确性,本文对小型螺旋天线和超宽带天线进行测量和HFSS软件仿真,并将仿真结果与实验结果相对比,对比结果一致性良好。