随着科技的进步,电子信息系统也得到了飞速的发展,人们对于其传输速率、功能性、集成化程度的要求越来越高,这就使得通信系统中各种电子元器件所处的工作频率日益升高,其物理尺寸的减小也必将存在的另一个发展趋向。由于工作频率的提高以及器件的缩小,我们面临着电子器件性能恶化方面各种各样的问题:趋肤效应更加明显,欧姆损耗日益增强,能耗增加,可靠性降低等,这些问题俨然已经成为了电子信息系统向更先进层次发展的一大障碍。天线作为通信系统中不可或缺的器件,在有限的空间内完成高性能天线设计已经成为了一个迫切需要解决的问题。石墨烯材料所具备的电磁、热力学以及光学方面相关的卓越特性,使得其逐渐被当作是各个学科前沿的热点研究方向,其在电磁学领域的应用前景十分广阔,涉及射频到光波波段的多种器件的设计制作。然而,现如今针对石墨烯在天线设计方面尚未完善,难以适应未来电子信息领域的高要求。本文以石墨烯材料为基础对其在天线设计方面的应用展开研究,本文的主要内容及创新性成果总结如下:首先,本文简单介绍了石墨烯材料的物理特性及其在其他方面的应用,并且大致整理了近几年部分国内外与石墨烯相关的天线设计科研成果。其次,针对石墨烯的数学计算模型做了简单的介绍,针对其在电磁仿真软件中的设置做出了详细的说明。接下来,本文介绍了一种以石墨烯为基础的新型双频带MIMO天线,该天线附着在多层介质基板上。该天线工作于0.8THz和1THz,其使用了基于石墨烯的超材料结构增强了工作带宽,并通过调节该超材料结构层上加载的直流偏置电压实现了所述天线辐射方向图可重构。然后,本文提出了一种基于石墨烯的双频带THz方向图可重构天线。该天线由石墨烯和金属寄生枝节混合结构构成,其支持两个主要谐振频点,分别为1.6THz和5.4THz。通过调节加载在金属寄生枝节嵌入的石墨烯上的直流电压实现天线辐射方向图的180~?翻转。最后,本文设计出了一款基于加载石墨烯高阻抗表面的波束可重构天线。首先设计了一种谐振频率在1THz的高阻抗表面,而且其在1THz范围内表现出了同相反射的特性。然后本文把一个蝶形THz天线加载到该高阻抗表面上,并通过改变高阻抗表面中加载到石墨烯上的偏置电压进一步使得其电导率产生变化,从而实现该天线波束可重构特性。本文最后简单总结了本论文的具体内容,并且针对现有石墨烯天线的不足对以后石墨烯在天线设计方面的应用做了简单的展望。