人们研究毫米波成像技术主要是因为毫米波具有“穿透能力”,它可以对隐匿物体或者是在雨雾烟尘等恶劣环境下成像,这是光学成像系统无法实现的。作为成像系统前端接收天线,毫米波成像天线影响着成像系统的空间分辨率,因此提高空间分辨率是设计毫米波成像天线的目标,也是技术关键所在。本课题系统地研究了W波段成像介质透镜天线技术,其主要研究内容包括：毫米波介质透镜天线聚焦成像特性研究与透镜设计、透镜焦平面馈源天线阵列研究。具体内容如下：第一,根据辐射计系统对天线的要求和毫米波天线理论,自定义毫米波透镜天线空间分辨率：透镜天线馈源在物方平面上形成的半功率光斑尺寸为毫米波透镜天线的分辨率,该尺寸即为透镜天线能分辨的最小尺寸。根据这一分辨率指标,先后设计了两种介质透镜天线,第一种是传统的双曲面-双凸透镜天线,通过实际加工测试验证了这种传统的透镜天线无法满足毫米波近程成像的空间分辨率要求。第二种为偶次非球面-双凸透镜天线,这种透镜是光学成像透镜技术在毫米波成像天线领域的应用,它成功解决了其它曲面形式的透镜,如双曲面透镜在焦平面上聚焦光斑大、偏焦特性差的问题。实际加工测试表明,偶次非球面-双凸透镜天线的空间分辨率光斑尺寸为2.9cm,各馈源增益差小于1dB,能满足毫米波近程成像的分辨率要求。第二,对位于透镜焦平面上的馈源进行了系统的研究。本课题根据透镜天线对馈源的要求设计了矩形角锥喇叭天线、双模圆锥喇叭天线和直线渐变槽线天线三种馈源。角锥喇叭天线增益为16.3dB,副瓣电平-17dBc,主瓣E面和H面对称性良好；双模圆锥喇叭天线增益为14dB,副瓣电平-20dBc,主瓣E面和H面对称性良好；直线渐变槽线天线增益为16dB,副瓣电平-16dBc,主瓣E面和H面对称性良好。三种天线都满足聚焦透镜对馈源尺寸限制的要求,实现了天线的小型化,根据三种馈源天线的电性能、机械性能和加工成本对比分析,最后选择角锥喇叭天线作为介质透镜天线的馈源天线。最后进行辐射计成像测试,测试辐射计系统的空间分辨率和视场范围,结果表明：系统能够分辨2.5cm × 2.5cm的金属物体,在物距为S0=3000mm的物平面上视场范围为70cm × 190cm。