黑体辐射规律启发人们可以根据物质的这种性质对其进行观测。微波辐射计因为其不受天气影响,不向外辐射能量等特点,使其在军事探测、公共场所安检、卫星成像等领域发挥巨大的作用。Ka和W波段是毫米波段的两个大气窗口,在这两个频段研制两套辐射计,具有重要的实际价值。为了更好地把握辐射计的运行机理,首先对微波辐射计背后的物理原理和数学原理进行简要介绍。对比各种定标方法后,将实时定标法和直接检波式结构相结合,推出本文的实时定标辐射计,从根本上降低增益波动和本机噪声波动对辐射计灵敏度的影响。辐射计输入采用高性能的SP3T,牺牲一点系统噪声来确保实现实时定标的功能。主要研制过程包括器件选型、方案论证和电路设计。针对Ka波段辐射计,根据以往毫米波检波器研发经验,由检波器线性检波范围出发反推低噪放增益要求,由辐射计灵敏度要求来决定低噪放噪声系数要求,综合选择合适的低噪放芯片和SP3T开关芯片。在电路设计阶段,分别进行低噪放供电设计,检波器仿真优化,过渡结构设计,腔体设计,视频放大电路和供电部分PCB设计,从电磁兼容的角度进行电路排布和腔体布局。W波段辐射计研制过程与此类似,但因为其低噪放芯片的带外抑制不好,所以设计80~112GHz的超宽带带通滤波器,调研各种经典设计方法如鳍线滤波器、腔体滤波器后,分析得到传统设计方法的短板和结构制约,推出结构化设计方法,结合简单的波导高通结构和抑制度好的带阻滤波器结构,设计效率大大提高,结构简单,性能良好。对Ka波段和W波段两套辐射计加工装配进行测试,测试结果:Ka波段辐射计在积分时间为0.27ms时候,亮温灵敏度为0.34K。W波段辐射计在积分时间为0.27ms的时候,灵敏度为0.39K。本文设计的毫米波辐射计性能优良,满足项目要求。