基于石墨烯的太赫兹天线辐射性能研究

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1、Author’Ssignature：一‘●‘·Supervisor7Ssignature：ExternalReviewers：鱼蛆虫盟g)纽圣崮i堑g蔓地iY曼理i鲤№iLi垫自i垫g堕远Y曼竖煦ExaminingCommitteeChairperson：迪g坠i丛垒圣h曼j丝坠g!=!坠iY曼!墨i鲤ExaminingCommitteeMembers：￡虹墨h金ng]区坐i垡蓟i垫g堕塾iY曼!囟衄鱼Q鱼h曼坠g墨hiZh自ii坠g!也iy曼!墨i鲤Dateoforaldefence：2Q!垒=Q3=15⑧论文作者签名：—玉五《丕，_—一指导

2、教师签名：』二蠢哗论文评阅人1：评阅人2：评阅人3：评阅人4：评阅人5：答辩委员会主席：委员1：委员2：委员3：委员4：委员5：答辩日期：2Q!垒Q315浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得澎江太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文

3、作者完全了解浙江太堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙鎏太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月．日致谢在即将完成硕士阶段学习之际，我首先要感谢我的导师尹文言教授与胡骏副教授。尹文言教授对我的严格要求使我在硕士阶段过得很充实，他严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度、积极进取的科研精神以及诲人

4、不倦的师者风范是我毕生的学习楷模。我也要感谢胡骏老师在科研中给予我细心的指导，在生活中给予我帮助与关心，在我心中他不仅我的是师长更是我的兄长。在此谨尹老师与胡老师致以崇高的敬意和深深的谢意。在我完成硕士研究生的学习过程中，浙江大学信电系的徐杨老师与孟楠博士给予我细心的实验指导，对他们表示衷心的感谢。此外师兄师姐们，如赵文生、赵建尧、郭呖、袁翔、金婧等，同一届的王向华、张田、许莹莹、刘琦与刘钻杰同学，还有师弟师妹们，张瑞、顾晓强、郑亭、王大伟、郭宏伟等，他们也在这期间也提供了很多帮助。在此我更要感谢我的母亲，母亲为了我的学业挑起家庭重担，任劳任怨

5、。还有我那已往生了的父亲，父亲在天堂一定也会为我高兴。还有我的姐姐与姐夫，没有他们的无私奉献，我也不能顺利完成硕士研究生阶段的学习。谨以此文献给我最深爱的家人。王旭辰2014年1月摘要太赫兹相比于微波毫米波频段具有独特的性能，它给雷达、通信(宽带通信)、电子对抗、电磁武器、天文学、安全检查、无损检测、医学成像等领域带来了深远的影响。随着通信系统的快速发展，太赫兹天线越来越受到人们的关注。近几年来，太赫兹天线的设计从传统的天线缩小尺寸到新材料天线的出现有了很大的进步。石墨烯具有优秀的导电性能，在太赫兹频段下的比金属更具有优势。本文研究了基于石墨烯

6、的太赫兹天线的辐射特性，主要工作如下：l、介绍了太赫兹天线的研究现状以及基于石墨烯太赫兹天线的研究进展，阐述了天线的基础知识和石墨烯的电导率模型。2、设计了以石墨烯．铜复合层为辐射体的贴片天线及其阵列(包括天线的测试电极与馈线系统的结构)。提出了两种在工艺上容易实现的天线模型，仿真验证了以石墨烯．铜复合层为辐射体的贴片天线在太赫兹频段下也具有比较高的增益系数。根据工艺要求拟定天线的加工方案，利用半导体工艺缝隙耦合贴片天线进行加工。3、研究了石墨烯对单个碟形天线的开关作用及对阵列碟形天线的波束扫描作用。石墨烯的电导率随其偏置电压的变化可以从导体状

7、态变为非导体状态，利用石墨烯作为碟形天线的接地板可以使偶极子天线的开关状态发生变换。我们又将单个碟形天线组成阵列，仿真结果表明，阵列天线的方向性可以通过改变单元天线的开关状态而发生显著变化，从而实现波束可重构功能。4、提出了一种基于石墨烯AMC的新型可调谐太赫兹天线。加载在石墨烯偏置电场的改变会引起石墨烯周期性单元之间等效电容的变化，从而实现对AMC谐振频率的调控。我们把碟形天线放置在15x15个石墨烯正方形单元组成的周期性结构上，可以发现天线的谐振频率随着加在石墨烯两端的电压的改变而达到动态调节的效果。这种调谐结构可以使天线的带宽高达75％，

8、同时天线的增益也由于AMC接地板的零相位反射特性而显著提高。在谐振频率附近的频点，天线的增益可以高达9dB。相比于其他调谐方式，石墨烯AMC可以有效地