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自然界中所有物体都会自发的向外辐射电磁波,被动毫米波（Passive Millimiter Wave,PMMW）成像系统正是通过检测物体所辐射的毫米波能量进行成像,在人体隐匿物品检测以及安检等方面得到了广泛的应用。PMMW成像天线系统由馈源天线和聚焦天线组成,馈源天线的小型化、高增益和聚焦天线的高分辨率是PMMW成像天线的研究热点,本文开展的研究工作主要如下:首先,针对Ka波段（30～40 GHz）被动成像系统对馈源天线的小型化、高增益、低副瓣等性能要求,设计了角锥喇叭天线、圆锥喇叭天线两款馈源天线,它们都具有较大的回波损耗和较好的辐射特性,但口径较大,不适用于低频毫米波成像系统。对此,设计了一款新型的对跖直线渐变缝隙天线（Antipodal Linear Tapered Slot Antenna,ALTSA）,将超材料结构引入到直线渐变缝隙天线的辐射前端,有效地提升了天线的增益,天线采用基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide,SIW）结构馈电,实现了宽带特性。仿真与测试结果表明,该天线在工作频带（30～40 GHz）内S11皆低于-10 d B,阻抗特性较好,并且具有较高且稳定的增益（14.5～16.8 d Bi）。整个天线尺寸较小,能够满足PMMW成像系统对馈源天线的小口径的需求。其次,针对Ka波段被动成像应用,将高斯准光理论与几何光学知识结合进行准光路分析,设计了一款具有高分辨率的双曲介质透镜,其口径大小为500 mm,仿真结果与理论计算值较为吻合。在此基础上完成了焦平面馈源天线阵列设计并与透镜进行联合仿真,仿真结果表明焦平面天线阵列可以在物平面形成直径约为51 mm的焦斑,焦斑间隔约为50 mm,具有较高的空间分辨率。最后,为了解决传统介质透镜体积大、加工困难等缺陷,本文开展了对超表面透镜的研究。采用共轴环形结构,设计了一种具有极化不敏感特性的超表面单元,利用该单元结构完成了基于平面波入射的高分辨率超表面透镜设计;然后借鉴近场聚焦介质透镜的设计方法,完成了能实现近场聚焦的高分辨率超表面透镜设计,在距离透镜70 mm处3 d B焦斑直径约为9 mm,具备较高的空间分辨率,可用于被动毫米波成像系统中实现系统的小型化及高分辨率成像。