Thz技术在通信、安全、医疗卫生、环境、工业化过程控制以及安全保障等领域具有重要意义。到目前为止，由于自身能隙以及电子传输速率的限制，仅有的几种能够直接产生Thz的方法都不能提供可靠、高功率、连续的Sub-Thz(0.1Thz～1Thz)的输出。而基于交流约瑟夫森效应的约瑟夫森结自辐射在这个领域内是极富竞争力的，这为制作Sub-Thz辐射源提供了一个可能。本论文就是基于这样一个背景下，对约瑟夫森结阵列中的混沌现象，以及高温超导双晶约瑟夫森结阵列和薄膜本征约瑟夫森结阵列的毫米波自辐射的性质进行了深入研究。本论文的主要研究成果如下：　　 1．在Multisim中建立了约瑟夫森结的模型。首先，利用RCSJ模型拟合了低温隧道结的Ⅰ-Ⅴ曲线以及台阶高度随微波辐照强度的变化曲线，得到了低温结的RCSJ模型的参数。随后，对RCLSJ模型中的非线性动力学行为进行了研究，观测到了处于准周期态的约瑟夫森结动力学行为。接着，利用RCSJ模型研究了约瑟夫森结的非线性动力学行为，发现了处于混沌状态的约瑟夫森结，其微波辐照下的夏皮罗台阶要比那些处于非混沌状态下的台阶要粗糙很多，甚至在有些情况下会出现台阶缺失的现象。与此同时，利用软件计算了在热噪声对约瑟夫森结的Ⅰ-Ⅴ曲线以及夏皮罗台阶的影响，得到了与理论分析一致的结果。接下来，搭建了RSFQ电路，成功的实现了直流脉冲信号与单磁通量子信号之间的转换。最后，搭建了约瑟夫森结阵列的模型，得到了偏置电流-正常态电阻以及McCumber参数-正常态电阻平面上结阵列相位锁定的参数空间。　　 2．设计并制作了含有534个约瑟夫森结的YBCO高温超导双晶约瑟夫森结阵列并对其毫米波的自辐射进行了检测，得到了在78.1Ghz附近的32pW的毫米波辐射。根据电磁场仿真软件中建立的约瑟夫森结的模型进行数值仿真，发现介质基片起到了介质谐振器的作用。约瑟夫森结阵列在介质基片以及Fabry-Perot谐振器的帮助下，实现了与外部检测电路之间的耦合。　　 3．利用在斜切20°的LaAlO3上生长的TBCCO高温超导薄膜制备的薄膜本征约瑟夫森结阵列，观测到了Ⅰ-Ⅴ曲线的电压跳变，但是未观察到微波辐照下的夏皮罗台阶。然后，利用介质基片的介质谐振天线的作用，在电磁场仿真软件中建立了介质谐振天线的模型并进行数值仿真。通过与实验结果的对比，得到了近场的谐振模式以及远场天线增益对于约瑟夫森结和微波的耦合强度的依赖关系。随后，利用介质谐振天线的模型进行了近场谐振模式与接收机的模式匹配分析，以及远场天线模型与接收系统的极化匹配问题，解释了约瑟夫森结与检测设备的耦合强度随着电场与约瑟夫森结的相对位置的不同而发生变化的原因。最后，利用超外差接收的方式对薄膜本征约瑟夫森结的自辐射进行检测，得到了液氮温度下，76.8Ghz的pW量级的非相干自辐射。