本文研究了3毫米波段辐射计。系统设计方面，讨论了适合3毫米波段的全功率辐射计和Dicke型辐射计，分析了两种辐射计的工作原理，比较了两种辐射计的优缺点，在此基础上计算了超外差全功率辐射计的系统参数、讨论了单／双边带接收机、数字积分和口面定标等问题。在系统电路设计方面，讨论了毫米波多模喇叭天线、单端平衡阻性二极管混频器、加稳频腔的IMPATT振荡器；通过分析逆向辐射噪声对绝对定标的影响，讨论了增加隔离器的意义；在肖特基平方律检波二极管的基础上提出了反馈平衡平方律检波器；讨论了中频放大器增益计算原则和方法，设计了第一中频放大电路和主中频放大电路；根据系统灵敏度的要求设计了差分放大电路、增益控制电路、采样电路、USB接口电路、恒温电路等。数据处理方面，从FIR滤波器的角度对数字积分算法进行了分析和仿真；引入了艾伦方差来估计影响辐射计系统的噪声，推导了基-2艾伦方差算法，并对算法的有效性做了仿真，证明了用艾伦方差是估计影响系统的噪声源特性的有效途径。