无源毫米波成像雷达探测技术可以瞄准空中隐身和非隐身目标,进行全空域探测,其原理是利用毫米波辐射计完全被动的接收来自目标、背景自身辐射的亮度温度,根据温度差异来探测出目标。目标的毫米波辐射固有,无法隐藏,隐身特性越好,越容易被发现,无源毫米波雷达不发射电磁波,隐蔽特性好,体积小,重量轻,同时具备全天时以及应对各种复杂气象的工作能力。焦平面阵列天线系统是无源毫米波雷达的关键组成部分之一,利用的是反射面聚焦天线的横向偏焦特性。本课题以空中目标探测为背景,研究了无源毫米波被动雷达前端天线技术,设计了雷达前端焦平面阵列天线准光学系统,并对反射面进行了优化。本文以无源毫米波辐射探测理论作为基础,理论上分析了温度与功率的关系,着重分析了天线效率,整体的波束效率是反射面天线和馈源共同影响的结果,其中边缘照射电平在反射面焦径比较大时对效率起主要作用,选取边缘照射电平为-11dB,可以取得理想的口径效率。根据准光路设计原则,综合考虑视场、工作频率、空间分辨率等因素,设计了准光学分系统,可以将所要探测的目标所辐射的电磁波聚焦于接收辐射计。按照边缘照射电平要求,设计了35GHz喇叭天线和94GHz喇叭天线,同时按照一维线阵的排布要求,根据横向偏焦的原理对天线阵列进行了设计。仿真分析了反射面的聚焦性能,对抛物面以及偏置抛物面的偏焦特性进行了研究分析,同时对两种反射面的支架影响进行了仿真分析,综合考虑工程实际,确定偏置抛物面作为焦平面阵列天线的反射面。针对偏置抛物面偏焦性能随馈源横向偏焦角度增大而变差的情况,引入Zernike多项式设计自由曲面,通过优化设计Zernike多项式的系数来对反射面进行赋形,设计了一款Zernike多项式自由曲面,改善了馈源偏焦时反射面天线波束的焦斑畸变,增益下降,波束展宽问题。