太赫兹波兼顾毫米波与红外光的特性,广泛应用在通信、生物医学、公共安全及军事等领域。未来不论是基于地面还是空间的太赫兹系统都希望接收机能够同一时间采集多个像素点,这就要求天线能够提供多波束。在反射面的焦平面上放置多个馈源是一种产生多波束的简单方式,焦面阵馈源要具有较高的方向性、良好的旋转对称性,以及宽的工作频带。本文主要围绕微小透镜单元、阵列以及作为单反射面馈源的应用进行研究。本文第一部分,首先阐述了介质透镜天线和抛物反射面天线的工作原理,并对准光理论中的高斯束进行了介绍,配合堆叠式太赫兹接收电路设计,采用基于扩展半球透镜的微小透镜作为该类型电路天线单元。微小透镜由漏波波导馈电,易于和采用波导端口的太赫兹接收电路连接,同时采用硅微工艺的微小透镜口径面小,可以实现大规模组阵。文中具体开展了透镜单元结构设计,分析了匹配层对透镜天线反射系数和增益的影响,以及透镜辐射波束的高斯束耦合效率等关键问题。另外,还开展了可实现极化分集、收发复用的双极化微小透镜天线单元设计研究。这部分最后简要介绍了微机械工艺,讨论了可行的微小透镜工艺加工步骤。文中第二部分,首先介绍了几种产生多波束的天线系统,这里选取单抛物反射面天线,通过对比分析微小透镜和喇叭两类馈源的性能,采用微小透镜作为抛物面焦面阵馈源;针对正馈抛物面天线会存在馈源遮挡问题,开展了微小透镜阵列馈源+离轴抛物面的光路设计,微小透镜馈源呈蜂窝状排列,七单元馈源阵列产生七组独立波束,波束增益高于40dB,抛物面天线口径效率大于50%;为获得良好的远场覆盖,通过选取合适的馈源间距以及抛物面焦径比,使得各个波束在3dB半功率处交叠,仿真结果验证了设计的正确性。文中第三部分,针对太赫兹频段基于波导的功分网络损耗较大,开展了反射式傅里叶相位光栅研究,用于将本振信号分为多个相等的子波束,以实现信号的空间功率分配。采用遗传算法对一维傅里叶相位光栅结构进行了优化设计,分析了相栅周期和单元数目对衍射方向图的影响,生成3波束的一维相位光栅衍射效率为92.5%。从一维结构出发,完成3×3阵列形式的9波束的二维光栅设计,仿真结果与理论计算吻合较好。