太赫兹波在电磁频谱上位于毫米波和红外线之间,可以通过电子学和光子学两种思路进行研究。太赫兹波的光子能量低,在进行成像时,对被检物体如生物组织损害小,在医学检测、安保等方面具有广阔应用前景;另外由于太赫兹波的频率较高,可以被用作高速通信的载波,在无线通信领域的应用巨大。太赫兹技术的研究可以极大推动科学技术和社会的发展,世界各国各科研机构都在积极努力地投入研究。目前,太赫兹波源的研究是太赫兹技术的热点研究领域,本文的工作基于一种新型太赫兹源,即单行载流子光电二极管太赫兹源,该太赫兹源具有结构紧凑、高效高功率、可在室温下工作的优势,本文重点研究了该太赫兹源中宽带天线的设计与实现。平面蝶形天线在加工、集成、阻抗调节和宽带等方面具有优势,因此被选为太赫兹源的辐射单元。太赫兹天线由于频率较高,放置在介质上会引发表面波效应,辐射功率下降,而介质透镜可以对辐射起到聚束作用,增加天线的辐射方向性和增益。扩展半球透镜相对于椭球透镜加工简单,且满足设计需求。扩展半球透镜和平面蝶形天线的集成,通过CST电磁仿真软件进行全波分析,参数扫描得到:天线一臂长为160μw,宽为320μμm,两臂间隙为20μm,对顶角宽度为20μμm ;透镜半径为3000μm时,增益最高为25.5dB。为进一步提高太赫兹源的输出功率,采用了阵列方案。太赫兹天线阵列有两种方案:第一种是E面连接阵,通过扫描蝶形天线单元臂长,得到当天线单元臂长为80μm时,辐射方向图的栅瓣基本得到抑制,此时天线阵列的增益为18.2dB。另一种阵列排列方式是H面组阵,通过仿真实验可得,只有缩小单元间距,才能使透镜上H面排列的阵列不发生栅瓣。此时将单元的宽度也由320μm减少到160μm,间距减少为200μm,增益为21.4dB,波瓣宽度为15.5°。