太赫兹(Terahertz,简称THz)波是指电磁波谱中频率低于可见光高于微波的一个区域。太赫兹技术与科学在近几十年来以指数趋势发展,在无损检测、军事雷达、时域光谱、安全成像和卫星通信等领域开发了多种应用。随着第五代移动通信技术的逐步成熟,各国正着手开展第六代移动通信技术的讨论和研究,这也将为太赫兹技术的发展注入新的动力。太赫兹辐射源和太赫兹探测器是太赫兹技术最为关键的两个部件。本文主要研究了基于贴片天线耦合的肖特基二极管太赫兹探测器的基本设计理论和实现方法,主要包括以下三个方面的内容:第一,设计了中心频率为101 GHz的太赫兹天线。利用基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,简称SIW)通过开槽线的方式对贴片天线进行缝隙耦合。在天线的贴片层设计了一个SIW所围成的腔,使天线单元仿真增益提高了 2.1 dBi,达到了 7.3 dBi。天线的S11参数在97-105 GHz频段内均小于-10 dB。通过仿真分析研究了缝隙和金属贴片的尺寸参数对天线性能的影响。进一步设计了 1×2阵元和2×2阵元天线,其天线的最大仿真方向增益分别为10.1 dBi 和 12.9 dBi。第二,研究设计了肖特基二极管太赫兹并联整流电路。首先从理论公式定性分析了二极管并联整流电路的相关特性。利用ADS(Advanced Design System)对整流电路进行建模仿真,当信号源功率为1 dBm时,二极管的输入阻抗为130Ω-j68 Ω。并且设计了扇形节枝低通滤波器,在52 GHz到109 GHz范围内,滤波器仿真的S21参数均小于-10dB。在此基础上设计了基于微带线阻抗匹配网络的二极管并联整流电路。功率为10dBm时,不同负载的整流电路输出电压分别为:0.075 V(50Ω),0.138 V(200Ω),0.216 V(500Ω),0.273 V(1000 Ω),0.301 V(3000Ω)。第三,基于设计的太赫兹波段的天线和整流电路,提出了可以工作在98-104 GHz频段的太赫兹探测器。根据测试结果,估算得到探测器的电压响应度可达12980 V/W,等效噪声功率(Noise Equivalent Power,简称 NEP)可达 2× 10-8 W/Hz1/2。当信号源输出的频率为101GHz,功率为10 dBm的太赫兹辐射时,单个阵元探测器的输出电压为0.048V,1×2阵元和2×2阵元探测器分别达到0.067 V 和 0.09 V。