随着太赫兹成像技术、通信技术和频谱技术的发展,新的发射机技术和接收机技术是解决这些难题的关键技术。系统兼容,天线的互联,在太赫兹成像,通信和光谱学领域中起到了举足轻重的作用,对未来的发展至关重要。对于这些传统的超宽带天线,例如对数螺旋天线,对数周期天线,由于尺寸过大使得在成像应用上带来技术瓶颈,因此一些双缝天线等紧凑型天线成为了有效的解决办法。在太赫兹频段,波导器件由于其高昂的价格使得其发展受到限制。偶极子天线已经有几十年的研究历史,并在有效的尺寸内扩宽其工作频带和辐射范围。多种偶极子天线,如碟形天线,双子天线已经应用于太赫兹领域,但是它们粤准光系统的耦合效率很低。这些天线都是线性极化的,对于日常的通信系统,圆极化天线是个重要的需求。本文论述了两种新颖的圆极化宽带太赫兹天线,应用于太赫兹成像和通信系统中。宽频带的圆极化碟形天线在太赫兹频率范围内具有稳定的辐射方向图。设计的天线的反射系数低于-10dB,3dB轴比带宽达到50%。天线的几何模型针对以上的要求进行了设计和优化,并降低了相邻天线的耦合系数。另一种新颖的圆极化天线为苜蓿叶形天线,具有很好的对称性和高增益特性。通过基于有限元算法的HFSS软件,该平面苜蓿叶形天线在W波段的性能得以验证。通过HFSS软件进行参数扫描,研究了天线尺寸对性能及工作频率的影响,使其获得更好的性能,并应用在其它频率范围内。本文对传统的圆极化对数螺旋天线进行了研究,通过对比来验证新型天线的性能。准光技术的引入可以消除由于介质模带来的损耗。本文介绍了一种综合算法,采用有限元算法计算平面天线的远场方向图,并作为准光系统的输入,通过射线追踪计算输入到透镜内表面的场分布。然后通过菲涅耳衍射理论来计算透镜外表面的电场导磁场强度,进而计算整个准光天线系统的远场方向图。仿真结果表明,基于平面的准光集成天线有效地减少了介质模损耗并提高了天线增益。为了验证该算法的有效性,与其他商业软件的仿真结果进行了对比。对比结果表明,对于大口径天线系统,该综合算法具有较高的准确性。本文研究了基于石英介质透镜的阵列系统。该共焦阵列系统包含新颖的交叉碟形天线,苜蓿叶形天线和石英超半球介质透镜。通过对高频段及低频段的新能分析,研究了共焦天线阵列的阵元数量和阵元间距。偏轴共焦阵列天线的研究表明,其具有更紧凑的阵元排列和更均匀的增益特性,可用于高分辨率的成像系统中。为了改进阵元的辐射方向图并减少透镜反射,阵列的尺寸进行了进一步优化。通过与传统自互补天线进行对比,该天线系统具有更加紧凑的阵列和更高的天线增益。阵元天线远场的均匀性可以通过优化阵元间距来实现。文中大部分前期工作基于线极化双缝天线作为石英或硅透镜的输入,由于频带较窄,其性能在高频范围内有所变化。因此,研究了数款介质透镜圆极化天线。接下来,研究了基于石英透镜的圆极化阵列天线系统。这些研究包括极化特性随介质透镜的变化；针对特定应用的圆极化天线的偏轴摆放；由透镜内部反射带来的远场辐射变化；内部反射和透镜损耗带来的增益变化。根据特定的应用需要,课题研究了天线结构对辐射效率的影响。本文最后介绍了未来工作。文中介绍的天线系统具有紧缩的结构和很好的辐射特性,它的实施对大型成像系统具有重要的意义。同时,基于反射镜或腔体的平面天线系统对无线通信系统也起到了重要的作用。