随着探测与反探测技术的不断进步,目标材料逐渐朝着多波段兼容的方向发展。目标表面通常涂敷有多层复合材料以实现对各波段的探测和追踪进行有效躲避。毫米波无源探测作为一种新型信息获取手段,可作为其它探测方式的有效补充。不同目标具有不同的辐射特性,这是使用毫米波辐射计进行被动探测的理论依据,而作为无源探测的基础,对多层复合材料的毫米波辐射模型进行理论与实验研究具有重要的意义和价值。本文的主要工作是围绕多层复合材料在毫米波波段下的辐射模型开展相关的理论研究与实验验证。首先概述了毫米波辐射基本理论,对均匀介质剖面分布媒质辐射计算模型以及非均匀介质剖面分布媒质的相干法和非相干法辐射计算模型分别进行了推导分析,作为本文工作的理论研究基础。接着,针对多层复合材料的等效电磁参数反演方法进行了研究,提出了一种基于非线性最小二乘拟合的多层复合材料等效单层电磁参数反演方法,为多层复合材料辐射模型的研究和应用提供一条简化计算的途径。然后,为准确的获取各层材料在相关波段的复介电常数和复磁导率,基于自由空间法测量理论推导了涂层柔性介质材料S参数—电磁参数理论计算模型,并开展了相关实验进行验证。最后,使用弓形法实验测量系统对各类材料进行不同入射角、不同极化方式下辐射率的测量,并将辐射模型计算结果和实验测量数据进行对比分析,验证了毫米波波段辐射模型及等效电磁参数反演方法的准确性。