毫米波辐射计作为一种接收并检测物体热辐射的被动式接收机,凭借毫米波的频带宽、波长短、穿透力强等优势和辐射计本身具有的灵敏度高、隐蔽性好、全天时全天候工作等特点,被广泛应用于资源探测、气象观测、环境监测、军事侦察和安检成像等领域。而且近年来辐射计系统对阵列化和小型化提出了很高的要求,因此本文对多通道宽带毫米波辐射计的研究具有重要的工程应用价值。为了研制出工作频带更宽、温度灵敏度更高的辐射计,本文首先对高性能宽带毫米波检波器进行研究。从检波器的工作原理出发,通过分析检波器中各部分的作用与性能要求,设计出阻带范围更宽的高性能低通滤波器,进而实现宽带匹配。最终设计出的检波器在27～50GHz范围内,电压灵敏度高于3m V/μW,最高值达到8.2m V/μW,在视频带宽为3.3k Hz的条件下,切线灵敏度约为-54d Bm。然后针对应用于视频传输中的毫米波高速率解调检波器,由矩形波导的高通特性出发,确定检波器的并联结构,再通过详细的计算过程,确定低通滤波器的仿真指标,然后设计合理的直流回路。最终研制出的解调检波器在载波频率30～40GHz范围内,解调速率达到10Gbps。然后由辐射计的基本原理出发,分析了辐射计分辨物体的本质和影响辐射计温度灵敏度的主要因素,通过比较不同结构的优缺点,进而确定双通道辐射计的结构。设计内容包括根据低噪放芯片的选型,视频放大电路的设计,直流电源的设计,低噪放外围偏压电路的设计和满足小型化和电磁兼容的腔体结构的设计。最终研制出的双通道宽带毫米波辐射计的两个通道在暂态时间20ms时,温度灵敏度分别达到0.058K和0.059K。最后针对广泛应用于毫米波系统包括毫米波辐射计中的毫米波开关,从微波控制器件中常用的PIN二极管原理和开关原理及主要技术指标出发,确定开关芯片的选型,设计合理的开关驱动电路和满足要求的腔体结构,最终研制出一款W波段单刀三掷开关。实测结果表明:该W波段SP3T三个通道的插损在88.5～89.5GHz范围内均小于3d B,其中一个通道在81.5～96.5GHz范围内插损小于3d B,最小插损仅为1.49d B;三个通道的隔离度在88～100GHz范围内均大于25d B。