大气温度和湿度廓线是重要的气象参数,实时探测这些气象参数对天气预报,人工降雨和飞行安全等具有重要的意义。目前存在的主要探测工具包括无线电探空气球,卫星遥感和地基辐射计等,在这几种手段中,地基辐射计作为一种大气探测设备,通过被动接收观测场景的辐射能量来探测目标特性,与其它大气探测手段相比,弥补了星载辐射计对对流层底部探测性能差的缺点,弥补了无线电探空气球空间分辨率和时间分辨率较低的缺点。另外地基辐射计具有维护成本低、运行可靠、全天候全天时观测、精确度高以及可以独立工作的优点,上世纪末期以来地基辐射计探测大气湿度和温度廓线的技术得到发展并趋于成熟,已逐渐成为了一种提供业务数据服务的手段,在气象观测和天气预报等领域得到了广泛的应用。长期以来国内地基辐射计的研究和利用相对落后,虽然国内也已进行了多年开发,并陆续有成果面世,但缺乏较为成熟的用于大气探测的地基辐射计产品,其研究与生产水平与国外相比还有较大差距。国内虽然对地基辐射计的应用与反演进行了大量的研究,但仅仅从探索原理、学术研究出发,而对系统和硬件的研制没有形成体系;因此发展地基辐射计探测系统迫在眉睫,具有广阔的应用前景。本论文的目的就是对K波段地基辐射计系统进行研究。本文完成的主要工作如下:(1)提出一种基于透镜天线的双频段地基辐射计系统方案,该系统方案具有高性能、高集成度、低重量、低功耗的优点;并基于此方案研制K波段直接检波型微波辐射计系统,对其关键技术、接收机指标和定标方法等进行测量和分析。(2)从微波网络的角度出发深入分析辐射计的注入噪声信号传输模型,对接收机的注入噪声进行了理论分析和偏差修正,然后通过实验数据与理论分析结合验证噪声注入修正方法的合理性。(3)开发基于辐射计系统的显控软件。地基辐射计系统显示与控制软件的功能是为用户提供人机交互界面,软件根据用户的指令通过串口向下位机发送命令;并且串口可接收下位机传送的遥感数据包,实现从系统电信号采样测量值到数据产品的转化;同时软件可实现对各级数据产品的处理、显示、传输、分发、归档、存储等功能。