突发性气象灾害的巨大破坏性使得世界各国都对极端气候的准确预报提出了非常迫切的需求。该需求重点涉及在地球静止轨道实现对大气温度和湿度的高空间分辨遥感问题。而受限于实孔径微波辐射计和综合孔径微波辐射计各自的技术瓶颈,目前在地球静止轨道还没有能够有效解决空间分辨率的测量方法。针对地球静止轨道气象卫星对大气温度和湿度被动微波遥感的高分辨需求,镜像综合孔径微波辐射测量被提出,其核心思想是利用小型阵列和二维镜像综合孔径原理形成大孔径虚拟天线阵列,通过孔径综合以低的系统复杂度获得高的空间分辨率。该方法经过南昌大学与华中科技大学的联合研究,其基本理论已通过仿真与实验验证,但在研究过程中发现对镜像综合孔径测量中的极化影响尚未进行比较充分的理论分析与实验验证。本文围绕极化问题,分析了电磁波极化对镜像综合孔径相关输出测量的影响,推导了不同极化波在理想介质-理想导体分界面上的反射信号模型以及双天线相关输出的理论公式。针对镜像综合孔径辐射测量中的极化影响,本文采用了南昌大学Ka波段天馈系统搭建35GHz8通道一维/二维阵列镜像综合孔径样机系统,并开展仿真及干涉条纹验证实验。实验结果与理论推导以及仿真结果基本一致,验证了不同电磁极化波对镜像综合孔径测量的影响,进一步完善了镜像综合孔径的理论基础。针对阵列测向中的极化问题,本文研究了镜像综合孔径实现全极化测向的可行性,进行了单点源成像极化实验以及双点源成像极化模拟实验,实验结果表明基于镜像综合孔径系统,采用一组圆极化线阵即可接收全极化信号,实现辐射源的高精度测向,并获知辐射源的极化状态。