太赫兹成像技术在安检、医疗等领域具有广泛的应用前景，已成为当下的热点研究领域。本文主要研究用于太赫兹成像系统收发前端的集成透镜天线技术，即由片上天线和介质透镜组成的探测单元，充分利用了单片集成系统成本低、尺寸小、重量轻、适应性强等优点。本文沿着单像素透镜天线向多像素透镜天线阵列扩展的研究思路，在多像素系统方面，扩展半球透镜和复眼微透镜是透镜天线阵列的两种主要探究方案。本文结合理论与电磁仿真对比了几种工作于340GHz频点的太赫兹片上天线，并选择对数周期天线作为辐射单元。对扩展半球透镜的原理进行了分析，给出了硅、石英和聚酯材料透镜的设计规律，结合对数周期天线给出了单像素透镜天线系统的仿真优化结果，并完成方向图测试，仿真和测试结果基本吻合。基于扩展半球透镜和复眼微透镜，仿真设计了2×2透镜天线阵列，仿真结果显示两种系统波束分离特性和增益均良好。对于扩展半球透镜天线阵列，在斯特列尔比不小于0.63以及现有加工条件下30mm直径硅透镜最大可容纳2×2天线阵列、30mm直径石英透镜最大可容纳4×4天线阵列。对于复眼微透镜天线阵列，加工是主要难点，晶体材料加工难度大、成本高，而非晶体材料（聚酯类）可利用3D打印技术实现，因此对于复眼微透镜方案利用非晶体材料是更合理的选择。对比两种方案，基于扩展半球透镜的方案加工相对容易且阵单元方向性更好，而基于复眼微透镜的方案加工相对困难但波束分离特性和可拓展性更具优势。