太赫兹（THz）波广义上是指频率范围在0.1THz-10THz（波长为3mm-30μm）范围内的电磁波。THz波在频谱上处于微波和红外光之间，是宏观电子学向微观电子学过渡的区域，具有许多独特的优越性。与可见光和红外光相比，THz波可穿透诸如塑料、衣物、木板等非极性媒质；与低频段的微波和毫米波相比，THz波成像可以获得更高的图像分辨率；与X射线相比，THz波光子能量低，安全性更高。由于具备上述众多优点，THz技术在安全检查、无损检测、生物医学和宽带通讯等领域具有广泛的应用前景。

本文在国家自然科学基金、中科院知识创新工程和国家863计划等支持下，开展了LFMCW体制下THz雷达发射机的实现方案、电路设计、预失真方法和系统验证等方面的研究。论文的主要工作和创新点如下：

1.对THz雷达的基本理论进行了深入研究，包括高斯波束理论、太赫兹波的产生、探测以及系统分辨率分析等。对不同工作体制下THz雷达的特征进行了分析和对比，重点讨论了线性调频连续波（Linear Frequency-Modulated Continuous-Wave, LFMCW）体制下THz雷达的工作方式和解线频调技术；

2. 如何获得THz频段的宽带捷变调频信号是集成研制THz实时探测与成像雷达的主要技术难点之一。本文对此做了深入研究，提出了基于直接数字波形合成（Direct Digital Waveform Synthesis, DDWS）技术的THz频段捷变调频信号的产生方法，实现了工作频段220GHz，调频带宽14.4GHz，调频时间40us的宽带捷变调频信号，并且具有预失真补偿的能力。在此基础上完成了0.22THz发射机的整机集成调试与测试；

3. 对基于DDWS技术的THz雷达发射机中各个环节构建了数学模型并分析了其非线性误差来源；利用DDWS技术可灵活调节输出波形的优势，研究了有效的预失真补偿方法，用于补偿THz雷达发射机中多个环节的调频非线性误差，并通过实验测试对补偿效果进行验证与优化。本文对预失真方法的主要研究工作如下： 

(1) 对THz雷达中倍频环节和变频环节的复频域模型分别进行了分析建模，针对其不同的工作原理提出了不同的补偿方法，并开展了相位误差测试和脉冲压缩实验，结果表明本文方法可大大降低相位误差并提高脉冲压缩效果；

(2) 针对THz雷达中多个环节级联所形成的复杂非线性误差，提出了混合预失真模型，并利用混合模型实现了有效的非线性补偿；

4. 提出了基于Hilbert变换的零差拍THz雷达方案，其系统结构相比于传统的超外差体制大大简化；研究并提出了零差拍体制下的非线性校准方法；设计并开展了零差拍THz雷达的成像探测实验，验证了零差拍体制THz雷达方案及其校准方法的有效性。并对超外差体制THz雷达和基于Hilbert接收机的零差拍体制THz雷达进行了对比分析，较为全面地比较了两者的优缺点，对THz雷达系统的实际工程设计具有指导意义。