最基本的目标探测场景如图7-11所示，接收天线面积为Ar，工作波长为λ，形成了指向目标的理想天线波束，对应立体角为Ωp=λ2/Ar。当天线与目标间距离为R时，天线波束在目标处的投影面积为

图7-11　毫米波辐射目标探测示意图

假设均匀环境背景辐射亮温为Tbkgd，目标亮温为TB，则定义目标与背景亮温差为

式中，ΔTB常称为目标背景亮温差（或亮温对比度），单位为K。

当目标亮温高于环境背景亮温时，毫米波辐射探测需要在“冷”背景上检测“热”目标；当目标亮温低于环境背景亮温时，毫米波辐射探测的任务则是在“热”背景上检测“冷”目标；若目标与环境背景亮温相同，则无法从亮温差异上区分目标和背景。

毫米波辐射探测系统的作用距离与“波束平滑效应”有关。当接收波束的投影面积A大于目标面积At时，定义目标波束占空比（又称填充因子）为

当目标面积At大于等于波束投影面积A时，目标波束占空比ηfill=1。(www.daowen.com)

因此，波束指向目标区域的接收天线测量到的视在亮温可以表示为

此时，天线测量输出的目标与环境辐射的视在亮温差为

当目标能占满整个接收波束时ηfill=1，天线测量输出的目标与环境辐射的视在亮温差ΔTAP就等于目标亮温对比度ΔTB。当目标较小时，目标波束占空比ηfill＜1，ΔTAP显然小于ΔTB。

以图7-12为例，假设环境背景辐射亮温Tbkgd=100 K，目标辐射亮温TB=300 K，目标亮温对比度ΔTB=200 K。当目标宽度小于波束宽度，目标波束占空比ηfill=0.6时，根据式（7-75）可知接收天线对目标区域测量后输出的视在亮温TAP=220 K，则与环境背景辐射的视在亮温差ΔTAP=120 K。换句话说，波束平滑导致观测到的目标与环境背景间的亮温对比度变小了，这就是所谓的“波束平滑效应”，ΔTAP也常被直观地称为波束平滑亮温差。

图7-12　波束平滑效应