随着回旋管等大功率毫米波功率源技术的发展,毫米波系统输出的功率越来越大,天线辐射波束在传输过程中受环境反射和多径效应的影响越发明显,使波束时间、空间分布畸变,严重影响了波束性能。本文采用毫米波检波测试方法准确、实时测试大功率密度波束的时空分布。本文以3mm波束探测阵列研究及测试为背景,采取检波测试方法完成波束探测阵列方案设计。论文详细研究了接收用天线,完成了单元天线的选型、阵列天线的布局,最后给出探测阵列系统设计和部分实验测试。主要包括以下四方面内容:(1)分析了单元天线:结合微带天线的理论分析,完成3mm微带天线设计,满足S参数及方向图要求;采用CST电磁仿真软件对开口波导天线不同开口形式、不同长度、不同壁厚和含法兰仿真,总结出开口波导结构参数对增益的影响规律。(2)设计了阵列天线:分别仿真分析微带天线和开口波导天线单元间的耦合度,结合两单元天线各自的优缺点,选定开口波导天线作为阵列用单元天线。再通过仿真分析开口波导阵列天线的增益、方向图和接收功率,确定了布局基本参数。综合考虑被测波束直径大小及效费比,完成1m×1m的阵列天线布局。(3)设计了探测阵列系统:首先,提出了探测阵列系统工作原理;其次,给出了接收系统中开口波导天线、衰减器、检波器的参数指标;再次,设计完成系统的支撑结构,并完成组装;第四,设计完成五选一开关阵列,将305路信号分5次切换到64路采集卡上完成数据采集;最后,设计完成数值信号处理系统,可实时采集单通道的信号波形、实时显示电压值和功率值。回放可显示2D波束效果。(4)完成了测试实验:首先,完成了一个100 mm×100 mm(分布为4×4)的探测阵列,验证了理论、方案的正确性和实验的可行性。最后,完成1m×1m的305通道的3mm波束探测阵列的初步实验,取得了一定的实验效果。本文提出了另一种思路来研究大功率波束的时空分布。该3mm波束探测阵列系统可实现空间分辨率为25 mm,采样频率为200 Hz,对进一步研究毫米波大功率波束的应用具有一定的参考价值。