极化微波辐射计可以提供目标极化辐射信息,在环境监测、生物医疗及公共安全等方面得到了广泛的应用,本论文开展极化微波辐射计的研究具有重要意义。首先,在介绍极化辐射测量和极化辐射计相关原理基础上,设计了双极化辐射计接收机系统结构,对接收机参数进行了理论计算。其次,研究了正交模耦合器(OMT)的基本原理和波导的基本理论,基于一般窄带OMT模型设计了一款结构简单、调节方便的OMT并进行仿真,仿真结果表明:单模端口的回波损耗小于-15d B,端口隔离度大于60d B;传输损耗小于0.33d B;交叉极化比大于25d B。再次,基于反射面天线、口径场分布及馈源天线的基本原理,设计了两种馈源天线与OMT一体化的天馈系统。设计的天馈系统分别采用径向、轴向开槽波纹喇叭馈源天线,通过仿真结果对比了两种天馈系统性能。利用3D打印工艺和表面金属化技术实现了轴向开槽波纹喇叭与OMT一体化的天馈系统,测量结果表明:总增益达到14.6d B,1端口回波损耗小于-20d B,2端口回波损耗小于-13d B,端口隔离度大于60d B;交叉极化比大于30d B;边沿锥削电平小于-10d B。最后,设计了辐射计接收机系统的中频放大、检波、低频放大和电源电路,并开展了极化辐射计接收机系统的水面、柏油路面和草地观测实验。将观测实验结果与理论仿真结果进行了对比,结果表明:辐射计接收机在不同角度下对目标观测得到的水平、垂直极化反射率与仿真基本一致。