微波输能系统能够以微波无线能量的形式将能量进行远距离、大功率的传输，整流天线是微波输能系统里的一个关键部件，目前大部分微波整流天线的工作频率都是传统微波频段，例如C波段和S波段，而对工作在毫米波的整流天线的研究较少。但是，在相同发射天线口径面积下，毫米波输能系统的传输距离比传统微波频段输能系统传输距离更远，而且由于其具有天然小型化的特点，更加适用于集成化系统设计。因此，毫米波整流天线有着巨大的发展潜力。　　本文在对国内外关于整流天线相关方面的文献进行调研的基础上，以高效率为主要指标，结合实际应用需求，对工作在Ka波段的高效率整流天线及其阵列进行了研究和设计，主要研究和创新的内容如下：　　一、对整流二极管进行了筛选，并结合仿真和实验对二极管在35GHz频率工作下的模型参数进行了修正；然后对常见的整流电路进行了仿真与分析；接下来利用电磁仿真软件设计了若干种工作在35GHz的整流电路，并对这若干种整流电路进行了加工和测试；最后根据实验结果的分析，对整流电路的馈电方式进行了创新性的改进设计。　　二、根据天线设计原理，对Ka波段的缝隙馈电微带贴片天线进行了研究和设计；然后结合实际应用的小型化需求，提出基于共轭匹配的整流天线集成式设计；并根据集成式设计理论，设计、加工并测试了若干种Ka波段的整流天线；最后，对实验结果分析，得出了集成式的整流天线相比整流电路的射频-直流转换效率有所提升的结论。　　三、根据微波输能系统的实际应用需求，提出了整流天线阵列模块化设计的思路；然后设计了8×8缝隙馈电贴片接收天线阵列，并将其作为整流天线的一部分，设计了整流天线阵列单元模块；接下来根据能量接收平面能量密度不均匀的情况，基于分区分子阵的思想，将整流天线阵列单元模块组建成整流天线阵列；最后设计了具有动态负载匹配功能的直流合成电路，完成并测试了1m×1m的整流天线阵列。