近年来,太赫兹散射成像技术因其高速、高效等优势而在生产生活中得到了广泛的应用,如反恐作战、安全检查、医疗检测等。本文设计了三种工作于太赫兹波段的多输入多输出（MIMO）阵列,并分别推导了设计规则,计算了等效误差,同时探究了阵列天线辐射区域内目标位置对等效误差大小的影响。通过对阵列结构的合理化设计,该研究实现了传统散射成像天线系统的大幅简化。基于本文设计的阵列结构,该研究分别进行了后向投影（BP）算法、距离偏移（RM）算法、伪逆（PI）算法和正交匹配追踪（OMP）算法的图像重构,从重构图像的质量和成像时间两方面详细地对比分析了各成像算法的成像性能。本论文具体工作内容如下:1.本论文首先调研了 MIMO太赫兹散射成像技术的研究背景与现状,介绍了雷达散射截面（RCS）成像技术、MIMO雷达技术、太赫兹成像技术、微波关联成像技术等技术方法以及本文中所使用的点扩散函数（PSF）、峰值旁瓣比（PSLR）、信噪比（SNR）和相对误差（RE）等成像性能表征参数。2.本论文根据相位中心近似（PCA）原理设计了三种类型的工作于太赫兹波段的MIMO阵列,并推导出各自的设计规则,随后进行了等效相位中心误差（EPCE）、双程相位误差（TWPE）、平均EPCE和平均TWPE的计算,探究了三种阵列结构的等效误差大小以及阵列天线辐射区域内目标物体位置对等效误差的影响。其中,由15个收发阵元构成的7×8阵列（阵列三）与由28个收发阵元构成的2×26阵列（阵列二）有着几乎相同的等效误差,在保证误差相同的情况下,阵列三的结构大幅提升了天线的利用率,实现了天线系统的简化。平均EPCE和平均TWPE的计算结果则为测试系统与目标物体的空间相对位置判定提供了参考和依据。3.为使传统的散射成像算法能够适用于本文设计的MIMO阵列,本论文在传统的基于单站点扫描的BP算法和单站RM算法的基础上分别进行了改进和等效。通过计算单点目标成像的PSF、PSLR和重构图像的SNR、RE等参数探究了两种算法在不同阵列结构下的成像质量。最后,通过对基于阵列二和阵列三结构的RM算法成像进行相位校准,仅用15个收发阵元就能实现高SNR的图像重构,且成像时间很短,这强有力的说明了 RM算法具有实时探测以及高质量成像的潜质。4.本论文通过参数化方法构造了成像方程,以阵列三和传统微波关联成像中常用的多发一收方位向一维阵列作为对比,进行了 PI算法和OMP算法的图像重构。由于MIMO阵列中成像通道数量的大幅增加,提高了成像方程中参考矩阵的秩,因此PI算法和OMP算法都获得了极高质量的重构图像。尤其是OMP算法,其重构图像的SNR高出其他成像算法二十几个数量级,RE与其他算法相差十几个数量级。OMP算法为实现高质量的MIMO太赫兹散射成像提供可能。