基于石墨烯的太赫茲天線輻射性能研究

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1、Author’Ssignature：一‘●‘·Supervisor7Ssignature：ExternalReviewers：魚蛆蟲盟g)紐圣崮i塹g蔓地iY曼理i鯉№iLi墊自i墊g墮遠Y曼豎煦ExaminingCommitteeChairperson：迪g墜i叢壘圣h曼j絲墜g!=!墜iY曼!墨i鯉ExaminingCommitteeMembers：￡虹墨h金ng]區(qū)坐i垡薊i墊g墮塾iY曼!囟衄魚Q魚h曼墜g墨hiZh自ii墜g!也iy曼!墨i鯉Dateoforaldefence：2Q!壘=Q3=15⑧論文作者簽名：—玉五《丕，_—一指導

2、教師簽名：』二蠢嘩論文評閱人1：評閱人2：評閱人3：評閱人4：評閱人5：答辯委員會主席：委員1：委員2：委員3：委員4：委員5：答辯日期：2Q!壘Q315浙江大學研究生學位論文獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得澎江太堂或其他教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。學位論文作者簽名：簽字日期：年月日學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文

3、作者完全了解浙江太堂有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交本論文的復印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)浙鎏太堂可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索和傳播，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編學位論文。(保密的學位論文在解密后適用本授權(quán)書)學位論文作者簽名：導師簽名：簽字日期：年月日簽字日期：年月．日致謝在即將完成碩士階段學習之際，我首先要感謝我的導師尹文言教授與胡駿副教授。尹文言教授對我的嚴格要求使我在碩士階段過得很充實，他嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度、積極進取的科研精神以及誨人

4、不倦的師者風范是我畢生的學習楷模。我也要感謝胡駿老師在科研中給予我細心的指導，在生活中給予我?guī)椭c關(guān)心，在我心中他不僅我的是師長更是我的兄長。在此謹尹老師與胡老師致以崇高的敬意和深深的謝意。在我完成碩士研究生的學習過程中，浙江大學信電系的徐楊老師與孟楠博士給予我細心的實驗指導，對他們表示衷心的感謝。此外師兄師姐們，如趙文生、趙建堯、郭嚦、袁翔、金婧等，同一屆的王向華、張?zhí)铩⒃S瑩瑩、劉琦與劉鉆杰同學，還有師弟師妹們，張瑞、顧曉強、鄭亭、王大偉、郭宏偉等，他們也在這期間也提供了很多幫助。在此我更要感謝我的母親，母親為了我的學業(yè)挑起家庭重擔，任勞任怨

5、。還有我那已往生了的父親，父親在天堂一定也會為我高興。還有我的姐姐與姐夫，沒有他們的無私奉獻，我也不能順利完成碩士研究生階段的學習。謹以此文獻給我最深愛的家人。王旭辰2014年1月摘要太赫茲相比于微波毫米波頻段具有獨特的性能，它給雷達、通信(寬帶通信)、電子對抗、電磁武器、天文學、安全檢查、無損檢測、醫(yī)學成像等領(lǐng)域帶來了深遠的影響。隨著通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，太赫茲天線越來越受到人們的關(guān)注。近幾年來，太赫茲天線的設(shè)計從傳統(tǒng)的天線縮小尺寸到新材料天線的出現(xiàn)有了很大的進步。石墨烯具有優(yōu)秀的導電性能，在太赫茲頻段下的比金屬更具有優(yōu)勢。本文研究了基于石墨烯

6、的太赫茲天線的輻射特性，主要工作如下：l、介紹了太赫茲天線的研究現(xiàn)狀以及基于石墨烯太赫茲天線的研究進展，闡述了天線的基礎(chǔ)知識和石墨烯的電導率模型。2、設(shè)計了以石墨烯．銅復合層為輻射體的貼片天線及其陣列(包括天線的測試電極與饋線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu))。提出了兩種在工藝上容易實現(xiàn)的天線模型，仿真驗證了以石墨烯．銅復合層為輻射體的貼片天線在太赫茲頻段下也具有比較高的增益系數(shù)。根據(jù)工藝要求擬定天線的加工方案，利用半導體工藝縫隙耦合貼片天線進行加工。3、研究了石墨烯對單個碟形天線的開關(guān)作用及對陣列碟形天線的波束掃描作用。石墨烯的電導率隨其偏置電壓的變化可以從導體狀

7、態(tài)變?yōu)榉菍w狀態(tài)，利用石墨烯作為碟形天線的接地板可以使偶極子天線的開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變換。我們又將單個碟形天線組成陣列，仿真結(jié)果表明，陣列天線的方向性可以通過改變單元天線的開關(guān)狀態(tài)而發(fā)生顯著變化，從而實現(xiàn)波束可重構(gòu)功能。4、提出了一種基于石墨烯AMC的新型可調(diào)諧太赫茲天線。加載在石墨烯偏置電場的改變會引起石墨烯周期性單元之間等效電容的變化，從而實現(xiàn)對AMC諧振頻率的調(diào)控。我們把碟形天線放置在15x15個石墨烯正方形單元組成的周期性結(jié)構(gòu)上，可以發(fā)現(xiàn)天線的諧振頻率隨著加在石墨烯兩端的電壓的改變而達到動態(tài)調(diào)節(jié)的效果。這種調(diào)諧結(jié)構(gòu)可以使天線的帶寬高達75％，

8、同時天線的增益也由于AMC接地板的零相位反射特性而顯著提高。在諧振頻率附近的頻點，天線的增益可以高達9dB。相比于其他調(diào)諧方式，石墨烯AMC可以有效地