相对于光波、红外线和微波,毫米波具有一些十分优良的特性。目前,在雷达技术、毫米波成像以及卫星通信等领域,毫米波技术正日益成为研究热点,对毫米波应用系统的需求也越来越迫切。鉴于此,本文对两个毫米波系统:毫米波单脉冲天馈和毫米波焦面阵成像系统及其元部件,进行了一些相关的研究。在研究工作中,将一种兴起于上世纪80年代并在光学领域的得到广泛应用的新型器件-衍射元件应用到毫米波器件的设计中,设计了用于单脉冲天馈系统的衍/折射透镜天线以及用于毫米波焦面阵成像的矩形波束变换器,分析了衍射透镜的焦区场分布,进行了探测隐蔽武器的成像实验,并达到了较好的效果。论文主要包括以下内容:　　 在毫米波单脉冲天馈方面:　　 1、用有限元法分析了多种二维衍/折射透镜天线,并计算了WFMPC透镜天线和SL透镜天线的和差波束、频率特性和方向性。　　 2、提出了一种小焦径比、厚度薄的衍/折射透镜天线的设计方法,设计了低副瓣石英衍/折射透镜天线；研究了表面分区透镜天线的设计方法,并设计了厚度较薄的 Teflon低副瓣表面分区透镜天线。　　 3、研究了针对旋转对称体的BOR-FDTD方法,并对几种衍/折射透镜天线进行了全波分析,结果表明,辐射性能较好的几个天线的副瓣电平低于-30dB。　　 4、采用模式匹配法与模拟退火算法相结合的方法设计了平面结构的魔T并由此构造了结构紧凑的平面型和差器。　　 5、采用边界元法分析了二维波导不连续性问题,采用矢量有限元法分析了三维波导不连续性问题,并从力学领域引入了一种加快矢量有限元线性方稗组求解速度的方法,较大地提高了线性方程组的求解效率。　　 在毫米波焦面阵成像方面:　　 1、用有限元法结合模拟退火算法设计了空间馈电传输方法的关键部件一矩形波束变换器。　　 2、用体积分矩量法分析了阵列透镜分束器,用有限元法分析了周期阵列透镜结构的单元透镜的焦面场分布；基于阵列透镜分束器,提出了毫米波亚毫米波准光多工器结构。　　 3、分析了电大尺寸的衍射成像透镜的焦面场,计算结果与实验结果吻合；进行了探测隐蔽武器的成像实验。