毫米波成像技术是近年来毫米波技术研究的热点之一,而无源被动毫米波成像技术是通过检测物体的热辐射能量而得到图像,具有不需要发射源,可以避免有源技术方案中目标闪烁等优点。焦平面成像是无源毫米波成像的主要体制之一,它可以实时成像,尤其对快速移动目标,且结构简单,易于实现,广泛应用于反恐安检、场面监视、军事侦察等领域。焦平面成像系统是将多个接收单元排列在聚焦天线的焦平面上,利用各馈元的偏焦不同,产生多个不同指向的波束覆盖一定区域。本文所设计的焦平面多波束介质透镜天线,具有不存在馈源遮挡、设计灵活、结构紧凑、易于加工等优点,在较宽频带内,实现了宽视场角的均匀多波束指标要求。本文设计中克服了普通软件求解电大尺寸问题较为困难的缺陷,利用FEKO软件中等效馈源与GO(几何光学)的优势,对电大尺寸的多波束分区介质透镜天线各方面性能进行分析研究,主要包括以下几个方面:1)对3mm波段馈源喇叭的排列方式及其对方向图的影响进行研究,设计出了一种在焦曲面上三角形交错排列的多边形馈源阵列,有效的补偿了由于馈源偏焦而引起的口径相位差,实现了宽视场角相邻波束的3dB交越;2)合理的选择透镜曲面尤为重要,通过比较各种形状透镜的辐射特性,选择并优化了一种可以实现均匀多波束宽视场角扫描的介质双凸透镜;3)利用菲涅尔原理对透镜进行分区设计,不仅改善了波束的均匀性同时也减轻了透镜重量,为实际的加工测试带来很大方便;4)分析设计了一种500mm口径的透镜天线,采用4×4馈源交错排列分布,通过动态扫描实现了较大范围内更为准确的采样,提高了成像质量;5)对多波束间的互耦进行了整体分析,为实验研究做好理论基础。