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星载微波散射计通过测量海面后向散射系数(σ~0)反演风场,是一种重要的微波遥感仪器。未来散射计的发展要求:首先,提供高质量的风场数据,为数值天气预报服务;其次,快速重复覆盖全球海面,即要有大的观测刈幅。扇形波束扫描微波散射计(RFSCAT,Rotating Fan-beam SCATterometer)能够对刈幅内同一面元实现多次观测,观测获得的σ~0信息比较丰富,而且它的刈幅是连续的,因此具备满足这两点需求的条件。本文采用了一种“端到端”的系统仿真方法,并以中法海洋卫星(CFOSAT,Chinese French Oceanography SATellite)Ku波段散射计为例建立了仿真模型,通过仿真对CFOSAT微波散射计风场反演性能进行了评估,优化系统参数设计。仿真结果表明CFOSAT微波散射计现有的系统参数条件能够满足风场反演的需求,风场反演的性能与SeaWinds相当,只是在风速低于6 m/s时比SeaWinds的反演结果稍差,在风速大于15 m/s时CFOSAT散射计的风向反演性能优于SeaWinds。论文建立了一种信号分析模型并分析RFSCAT分辨率形成的方式以及Doppler频移的影响。分析结果表明RFSCAT发射脉冲应该采用线性调频信号,接收机采用全去斜加FFT的处理方式。利用该信号分析模型可方便地得出条带的σ~0传递误差以及组合之后风单元的σ~0传递误差。此外,论文还简要分析了RFSCAT的定标误差以及模型误差的来源和大小。这些误差分析公式可用以改进系统仿真模型。改进的模型对CFOSAT散射计的仿真结果与原有模型的仿真结果基本一致。论文设计了一种刈幅大、可迅速覆盖全球海面,并能够满足未来业务应用及科学研究的主要需求的双频RFSCAT。利用改进的仿真模型分析了这种散射计的风场反演性能。仿真分析结果表明,相对于CFOSAT散射计,本文提议的RFSCAT能够较大程度提高风场反演的性能。最后,论文对微波散射计系统定标方法进行讨论,给出了可用于外定标的亚马逊热带雨林的新地图,研究了陆地面目标定标分析的后向散射模型和定标校正算法。