由于物质内部大量粒子无规则的热运动产生热辐射，而粒子不同的运动产生的电磁波能量和频段均不同。毫米波频段的辐射能量主要是由电子自转、分子旋转核反转与磁场的相互作用产生，能量大小约为10-4～10-5eV。论文网

    与所有射频接收机一样，天线是辐射计接收目标能量的入口。根据黑体谱亮度的瑞利-琼斯公式近似简化式

其中k为玻尔思曼常数，T为天线方向上的视在温度，为接收机带宽。可见天线接收到辐射功率与热力学温度呈线性关系。

    由于辐射计的自身噪声温度也是输入温度的一部分，因此可将天线温度化为

    将式2。1。2带入2。1。1可得

式中就是天线实际接收到来自目标和环境的温度。

各种目标和背景的毫米波辐射，与其毫米波发射率ε有关，而发射率ε又与物体的反射率Г、透射率τ之间存在着下列线性关系：

由于大多数物体的透射率都很小，可以近似看作是零，则：

   假设目标是在草地背景下的金属目标，则天线分别扫到目标和背景时的温度分别为

    带入式2。1。3，可得目标和背景的能量差。

2。2全功率辐射计

    典型的全功率辐射计的系统框图在图2。1中所示。它包括检波前部分、平方律检波器、低通滤波器和积分器，其中检波前部分的带宽为B增益为G。系统积分时间τ是通过检波后积分器来确定，输出电压加到终端指示器或控制系统上。输出电压不仅包括有用信号，还有接收机的内部噪声。

图2。1  全功率辐射计系统框图

检波器输出电压为 

式中，为平方律检波器功率灵敏度常数，为混频器和中频放大器的总增益，为检波前的系统总带宽，为辐射计天线温度，为系统噪声温度。

    在整个辐射计中，检波电压由直流分量、噪声分量和增益起伏分量三部分组成。低通滤波器和积分器是用来通过在积分时间内对积分，来达到减少噪声变化的目的。假设由噪声起伏所导致的温度均方根测量的起伏为，保持固定温度取样，则由一般统计平均值公式得

式中n为取样次数。

    当检波器后面有积分器

式中τ为检波后时间。

    检波前滤波器带宽B的有效值和低通滤波器的积分时间τ，一般能够通过滤波器的功率—增益谱计算，公式如下

式中为滤波器的功率增益谱。文献综述

式中为频率函数的低通滤波器功率增益。

     因为环境温度对接收机增益影响较大，由增益起伏△G引起的附加温度变化

式中△G是接收机功率增益变化的有效值。

    噪声分量和增益起伏在统计上是独立的，所以能够联合起来共同定义辐射计的灵敏度，公式如下

由式(2。2。2)式(2。2。6)和式(2。2。7)可知全功率辐射计的灵敏度是

    由以上分析可知，辐射计的灵敏度（及最小温度分辨率）可认为在接收机输出电平中产生一个直流变化（相当于起伏分量的均方根）所需的最小输入的温度变化，也可看做系统可分辨的噪声温度的最小变化值。

    所以影响辐射计灵敏度的主要因素可归纳为以下几点：

   （1）辐射计系统内部的噪声，主要是接收机的噪声。

   （2）高频、中频系统的带宽B（受高频及中频电路影响）。

    为了达到提高灵敏度的目的,可以通过增大Bτ乘积来实现，但是增加带宽B将以减低低频谱灵敏度为代价来改进辐射计测量灵敏度。频谱灵敏度Q的定义为