以聚酰亚胺为衬底,设计了一种基于石墨烯的工作在太赫兹波段的频率可重构贴片天线,该天线不需要加载电子开关,通过调节偏置电场,可动态地调控天线的谐振频率点并保持辐射性能不变。研究了石墨烯的主要特性,利用天线的等效电路模型,计算了石墨烯贴片天线的输入阻抗,理论解释了频率可调谐的原因。所设计的石墨烯天线在太赫兹波段有5个谐振频率点,覆盖了678.25~721.75 GHz的频段,辐射增益峰值可达6.92 dB,辐射效率最高可达86.48%。

为克服晶体管或者电子开关在太赫兹频段上的不足，将石墨烯应用于太赫兹可重构天线中。根据石墨烯表面电导率模型，分析了其面电导率随频率、化学势和温度的变化关系，以及表面阻抗与化学势的关系，证明了石墨烯应用于可重构天线的优势。设计了一款外加偏置电压的石墨烯方向图可重构天线，天线结构包括金属偶极子（有源振子）以及作为反射器/引向器的金属和石墨烯振子。利用改变化学势（外加偏置电压）的方式调节无源振子中石墨烯贴片的阻抗状态，改变电流分布，使得无源振子在反射器与引向器之间转换。通过HFSS软件的仿真优化，天线实现了在0°，±32°，±37°，±40°方向的辐射，工作频率在(1.07±0.06) THz范围内，相对带宽大于7.84%，辐射效率最高达89.96%。7个辐射方向中，最大辐射增益达8.312 dB。该天线具有体积小、重量轻、调控方式简便且稳定的优点，在太赫兹波束可重构天线领域有一定的应用价值。