作为水面微尺度波的主要成分，毛细波在水-气动量传递、能量交换、能量耗散过程中扮演着重要的角色。根据布拉格散射理论，海面毛细波是利用高波段雷达（如Ka波段）进行海洋微波遥感时的主要散射体。因此研究毛细波的散射调制理论在高波段雷达海洋遥感应用中具有十分重要的意义。　　针对毛细波散射调制实验数据缺少问题，本文发展了适用于水面毛细波高时空分辨率观测的水槽实验方法。分别从实验环境、实验设备、实验信号处理等方面进行分析设计，采用多波段多极化雷达观测系统和高分辨率光学CCD(Charge-Coupled Device)系统等多种传感器进行联合观测，解决了电磁干扰、信号处理等关键技术。开展了多种风浪环境下毛细波的雷达散射调制水槽观测实验，获取了大量的雷达散射、表面波、表面流场同步数据，为深入研究毛细波雷达散射调制机理提供了有力保障。　　针对目前尚无适用于表面毛细波的松弛率问题，本文提出了一种面向毛细波的松弛率计算模型并进行了实测。利用分层流风浪水槽，以内波为变化流场，测量了不同风速下毛细波范围内表面波松弛率，弥补了关于毛细波松弛率实测数据的空缺。研究结果表明，对于毛细波区域内的表面波，松弛率随着波数的增加而减小，这与传统松弛率模型的预测结果恰好相反。本文模型考虑了变化流场对毛细波的影响，很好地解释了实验中高波段雷达调制较强问题。　　针对毛细波受流场调制大于经典波流调制理论预测值问题，本文提出了一种毛细波与重力波的耦合调制模型。通过毛细波水槽调制观测实验，发现毛细波受内波调制结果远大于利用经典调制模型计算所得预测值。与重力波不同，海面毛细波的恢复力主要为表面张力。分析发现，正是这个原因导致水表面波的相速度随着波长的减小从重力波区域到毛细波区域时发生了转折。这也使得重力波的相速度和毛细波的群速度出现相等的可能。通过理论分析发现，不同的重力波对毛细波的调制不同。当重力波的相速度和毛细波群速度相等时，对毛细波的调制贡献最大。当内波存在时，内波对表面毛细波的调制主要有两种途径:一是由其引起的表层变化流场直接调制毛细波;二是通过调制更大尺度的表面重力波，继而靠重力波对毛细波产生影响来完成间接调制过程。通过更深入的分析发现，对于表面毛细波，其受到的调制主要来自于与其满足“共振”条件的重力波的贡献。通过开展毛细波调制分层流水槽观测实验，能够很好的验证该模型。该模型能够有效地解释毛细波受内波调制实测结果偏大问题，为计算海面毛细波调制和高波段雷达海面散射提供了一种新方法。　　针对高波段雷达进行内波观测时，表面毛细波的散射信号强于经典理论预测值问题，本文提出了一种基于表面三阶统计量的内波调制模型。传统的散射理论往往基于海面服从高斯分布假设，以二阶统计量对应的波浪谱计算海面雷达散射系数。而实际上这一假设并不严谨。为此，本文提出了一种基于三阶统计量的内波调制模型，考虑了海面的非对称分布信息。利用积分方程算法推导了考虑海面三阶统计量的雷达后向散射系数。并进一步得到了内波调制函数。理论分析表明，对于高波段雷达，或大风速条件下，这种非对称分布信息在计算内波调制雷达电磁波时不能忽略。利用温度分层流水槽实验数据，能够很好的验证这一模型。文章还对这一模型的适用性条件进行了分析和讨论。