基于石墨烯器件和大带宽频率选择表面的研究

【摘要】近年来,随着无线通信市场的竞争,通信朝着多波段、宽频带方向发展。对能够多功能工作的移动通信设备的需求日益增大。而且,无线通信技术的迅速发展,对现代无线通信系统提出了更高的要求,多频段、多功能的无线器件成了国内外学者研究的热点本文首先介绍了石墨烯器件及ku波段的频率选择表面的研究背景和国内外发展现状。随后介绍了本文的理论基础,首先,研究了石墨烯电导率模型,推导出石墨烯电导率可调的公式原理。然后研究了本文主要的研究对象之一的微带贴片天线理论,为THz石墨烯微带贴片天线奠定理论基础。最后,介绍了开口谐振环的分析理论,研究了其等效电路和互补结构的等效电路。本文提出了石墨烯偶极子天线及其阵列天线,通过调节电导率,实现频率和增益可调,并且实现了一种新型具有开关特性的THz天线,对于石墨烯偶极子阵列天线,实现了增益可调。然后研究了将石墨烯应用于单个微带贴片天线和其阵列,实现了频率和增益可调。之后研究了分形贴片石墨烯天线,将石墨烯赋予阻抗表面的条件,通过石墨烯电导率理论,准确的研究了石墨烯分形天线根据不同电导率、不同阶数的变化曲线。最后研究了微波波段的石墨烯FSS,采用阻抗表面法,实现了频率选择表面的吸收强度可调。针对ku波段,本文的第四章分别设计了不同结构的频率选择表面(FSS)。先通过开口谐振环(SRR)做具有阻带和通带特性的FSS,研究了线宽、介电常数、基底厚度和层数对这种SRR-FSS的频率响应特性影响。并设计了工作在12-15GHz的通带基于开口谐振环的频率选择表面。然后研究了不同形状、不同线宽、不同周期长度、不同线长对频率选择表面的频率响应特性的影响,并进行实验加工测试,与仿真结果进行对比,均获得了良好的结果。
【作者】许莹莹；
【导师】胡骏；
【作者基本信息】浙江大学，光学工程，2014，硕士
【关键词】石墨烯；可调；宽带宽；频率选择表面；开口谐振环；互补开口谐振环；分形天线；贴片天线；偶极子天线；

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