亚毫米波(0.3-3 THz)超导外差接收机具有很高的频率分辨率和检测灵敏度，其噪声温度可以达到3-10倍量子极限。超导外差接收机不仅可以应用于射电天文观测研究，而且还可以应用到许多其它领域(如大气科学和生物化学)。外差接收机中关键器件为混频器。在1 THz以上频段，目前使用最广泛的超导混频器是超导热电子混频器(Hot Electron Bolometer Mixer)。在超导热电子混频器中，纳米尺度超导薄膜中的准粒子将被输入射频信号快速加热形成“热点(HotSpot)，”使超导薄膜具有强非线形R-T特性，从而实现高灵敏度和宽瞬时带宽的混频特性。实验已经证实，氮化铌(NbN)材料的声子致冷型超导热电子混频器在频率高达10 THz仍然具有卓越的噪声性能。　　 本论文重点研究了一种适用于多像元焦面阵的新的HEB混频器耦合技术：混频器和接收天线被制备在一个非常薄(1-3μm)的介质基片上，然后通过放在介质基片后面的反射板实现信号耦合。本文首先利用热点模型理论分析了基于超薄基片的声子致冷型超导HEB混频器的性能，并与基于厚基片的超导HEB混频器性能进行了比较。结果显示，基于超薄基片的声子致冷型超导HEB混频器不仅保持了很高的灵敏度，而且在相同噪声温度和变频增益时对LO泵浦功率的要求更低。为了研究这种新的耦合方式的信号传输特性，本文利用基于不同计算方法的三种电磁场仿真软件(HFSS，Microwave studio CST，FEKO)模拟仿真了基于超薄基片的准光学天线在THz频段的辐射特性。利用物理光学射线追踪的方法，研究了抛物面反射镜对整个天线系统特性的影响。本论文还实验表征了一个基于厚基片的超导HEB混频器在0.3THz频段的混频特性，包括在不同本振泵浦功率和不同直流偏置下的噪声温度和变频增益。该混频器的实测最低噪声温度约为1400K，修正准光学损耗后的噪声温度约为480K。