火灾是目前发生频率最高、破坏力最强的重大灾害之一。但现有火灾预警探测技术在如何实现灾前、灾后阴燃火点的及时探测，如何探测浅层覆盖物下的火点，以及如何实现轰燃阶段、恶劣火场环境下的火点准确定位的问题上仍存在一定不足。而微波具有对浅层覆盖的可穿透性，同时火灾典型燃烧物质具有强微波辐射特性，因此基于微波辐射的火灾探测技术可有效补充现有火灾探测技术的不足。但现有微波辐射计的体积、成本、重量和空间分辨率均无法满足便携式火灾探测需求。为实现微波辐射火灾探测仪的可便携性，同时保证火点探测的空间分辨率、灵敏度和视场，探测仪应具有低剖面、重量轻、高增益、窄波束宽度的高性能馈源天线单元，重量轻、体积小、聚焦性能好的聚焦透镜天线以及一种适合于火灾探测的馈源天线阵列排布方式。因此本论文对探测仪天线单元及焦面阵列等关键技术展开了研究，主要完成了如下内容：
　　本文首先提出了一种新型加载SRR/Wire左手材料的共轭直线渐变缝隙天线作为火灾探测仪馈源天线单元。利用左手材料的负折射现象以及逆切伦科夫辐射效应，将SRR/Wire左手材料周期阵列加载于共轭直线渐变缝隙天线两侧，有效提高了天线性能。仿真结果表明，相比于传统共轭直线渐变缝隙天线结构，新型天线的E面方向图3dB波瓣宽度压缩6°、3dB波瓣宽度压缩6°、副瓣电平降低5dB。实测与仿真结果相比，误差在可接受的范围内。
　　然后设计并实现了双焦广角透镜作为火灾探测仪聚焦天线。基于几何光学理论推导了双焦广角透镜表面轮廓点，并对其进行MATLAB曲线拟合以及CST建模。结合单个加载SRR/Wire左手材料的共轭直线渐变缝隙天线，仿真分析并实际测试了双焦广角透镜聚焦性能。仿真与测试结果基本吻合，经双焦广角聚焦后，单个馈源天线增益达到36dB、E面方向3dB波瓣宽度压缩至1.2°、H面压缩至1°。
　　最终在馈源天线单元间相互耦合较低的限定条件下，结合双焦广角透镜，提出了一种合适的馈源天线阵列排布方式，该天线阵列视场大小为8°×7°，在10米远处形成了1.4×1.2m的视场，满足便携式微波辐射火灾探测仪设计需求。