基于石墨烯材料的太赫兹波段频率可重构天线*

李佳宁, 李春树, 刘 煜, 李泽丕

(宁夏大学 物理与电子电气工程学院,宁夏 银川 750021)

0 引 言

太赫兹(terahertz,THz)频段范围为0.1～10 THz，在红外和微波频段之间占据相当大的电磁频谱。 在过去的十年中，太赫兹波由于其独特的性能而引起了越来越多的关注，与微毫米波相比，太赫兹波传输速率快、容量大，具有较宽的瞬时带宽，波束更窄，方向性更好，波长更短，太赫兹器件可以做得更小更紧凑。太赫兹研究在太赫兹成像、天文学检测、遥感、太赫兹雷达和无损检测等各个领域都至关重要。

同时，太赫兹也是6 G通信的关键技术[1]。新一代通信一方面要求在低时延下进行大容量数据的传输，另一方面要求通信元件在更小的空间内实现更多的通信功能。可重构天线可以满足空间最大利用化的需求，传统的可重构天线一般采用二极管开关、微电子机械系统[2](micro-electro-mechanical system，MEMS)开关等电调控方法改变天线的辐射结构，但在电调控方式中，电控元件自身会对天线的辐射性能产生极大的影响，同时在器件设计中还需考虑偏置电路和能源供给部件的问题，因此,电调控方式虽然可以赋予天线可重构的功能，却给天线设计增加了难度[3]。尤其在太赫兹波段，传统的可重构方式存在切换速度慢、难以集成，容易产生电磁干扰等问题[4]，这使得电调控方式已不再适用于高频段的可重构天线设计。近年来，由于材料学科的发展，石墨烯表现出了独特的力学、电学特性，可依靠自身的性质实现天线的可重构功能[5]，减少复杂的电子开关带来的电磁干扰。……