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毫米波和亚毫米波技术在基础科学研究领域中起到越来越重要的作用,许多应用领域如遥感,射电天文,等离子体探测,雷达以及卫星通信系统中要求的低噪声接收机,频率已经升至THz的范围。传统的毫米波亚毫米波收发设备是由波导系统组成的,当频率超过200GHz时,这些设备的制造是十分昂贵的。一种有效的解决方案是应用由平面天线和匹配网络及探测单元集成在一起的单片接收器。与波导系统相比,单片集成的系统具有成本低,尺寸小,重量轻,适应性强,易于制造等优点。这样的集成结构同样可以应用到二维阵列的成像系统中,而对整体系统不会有太大的改变。成像阵列提供了比单一探测单元更快的成像速度,同时避免了由于机械扫描带来的精度的问题,为需要长积分时间的射电天文和遥感提供了方便。
基于上述的背景,本文开展了对太赫兹波段多像元探测器阵光学系统的数值模拟研究,应用电磁仿真软件研究了基片上双槽天线的阻抗特性,设计了工作在650GHz频率下的双槽天线,采用了几何光学和口径源辐射场的理论研究了基于介质透镜的双槽天线的辐射场。在此基础上,进一步研究了多像元天线阵列分布的,应用互阻抗的概念研究了基片上相互偏移的两个双槽天线的耦合关系,研究了偏离透镜中心轴的天线的辐射场的变化,并引入了斯特列尔比,来判断偏离透镜中心轴的天线辐射场峰值的变化。研究设计了工作在650GHz频率下的6×6的透镜阵列天线系统。本文最后结合了实验室现有的POST望远镜前端天线系统,研究了多像元应用时,POST系统的视场,在透镜底面的焦面上得到辐射信号的点扩散函数,判断整个阵列的视场,同时计算了单一天线元-透镜系统作为馈源情况的POST前端望远镜系统的辐射场。