基于立方星辐射计直接检波系统，设计并实现了中心频率分别为89 GHz和150 GHz的两款毫米波零偏置肖特基检波器。检波器设计基于ACST的零偏置肖特基二极管。为了获得稳定、优越的性能以及较好的宽带特性，并易于与前级系统集成，更适于立方星辐射计小型化，在直流接地电路与输出电路处采用扇形线结构，并通过一段可调传输线对其端口阻抗进行优化。本文对肖特基二极管及检波器电路结构进行了分析、建模和优化。测试结果表明，W波段检波器在85 ~ 95 GHz范围内具有2500 V/W的典型灵敏度，在89 GHz测试的线性度为0.9994。D波段检波器在145 ~ 155 GHz范围内的典型灵敏度约为1600 V/W，在150 GHz测试的线性度为0.9992。这些结果验证了改进电路结构在检波器设计上的优越性和在直接检波系统中应用的可行性。

基于微小卫星组网编队技术, 气象预报工作在时间和空间分辨率方面得到大幅提升.为了完成微小卫星大气微波探测仪射频部分的频率分离功能, 采用体积小、插损小的波导双工器来实现.采用等效电路法和模式匹配法优化参数, 设计了一款166/183 GHz双工器.考虑到实际加工情况, 仿真过程中具体分析了膜片陡直度和膜片厚度对双工器性能的影响.加工过程中, 通过对器件分割方式和加工缺陷的分析, 不断优化加工方案, 最终得到满意的加工样品.经测试, 166/183 GHz双工器的带内插损小于1.5 dB, 回波损耗大于15 dB, 带外抑制高于27 dB以上, 仿真结果与实测结果相吻合, 证明了双工器设计方法的可行性.

利用微小卫星组网进行对地观测, 实现微波器件小型化已成为目前空间遥感的发展趋势之一.针对微小卫星大气微波探测仪, 设计了两款高性能的太赫兹波导双工器.利用模式匹配法分析双工器中不连续单元并进行双工器参数优化.在89 GHz滤波器部分采用改变谐振腔宽度的方法来提高带外抑制.仿真结果表明, 两款双工器具有良好的插损、带外抑制、回波损耗等性能, 证明了模式匹配法对太赫兹器件设计的有效性.

微波辐射谱分析仪是具有精细频谱分析能力的微波辐射计，是近年来被动微波遥感器的技术发展方向之一。本文提出的微波辐射数字谱分析系统基于快速傅里叶变换(FFT)算法，硬件平台基于Xilinx 公司7 系列下带有4 DPS 高速模拟子卡的Kintex7-FPGA 评估开发套件，实现一个输入带宽250 MHz，探测通道数16 384，频谱分辨力15 kHz，可实时观测的微波辐射数字谱分析系统。给出了系统的电路原理设计、关键模块的设计框图及软件流程图。最后将设计的Modelsim仿真结果和MATLAB 仿真结果作对比，验证了整个设计的正确性。

依据冰云参数的多极化多散射大气亚毫米波辐射传输模型，分析了100 GHz~1 000 GHz频段内大气卷云吸收的特性，通过通道频率和带宽的不同设置，确定亚毫米波冰云成像探测仪包含15 个通道，频率覆盖范围为118 GHz~900 GHz，建立其与遥感器通道灵敏度、定标精确度、不同地理位置和海拔高度上对流层卷云中冰水总量、冰晶粒子尺寸、形状、方向性等反演参数的约束模型，为设计和研制用于测量冰云参数的星载亚毫米波成像仪提供理论分析和仿真验证。