摘 要 人工电磁超材料具有鲜明的特点，并且是自然界中的物质所不具备的，主要就是超常电磁特性，这种电磁超材料属于复合结构。本文充分研究和分析了新型的人工电磁超材料在天线中的应用，与其特点进行相应的结合，在此基础上，不断提高和完善传统的天线的性能。
关键词 新型电磁超材料；天线；应用
在超材料中，其单元额形成主要是将周期结构作为重要的依据，同时，超材料还有着相应的分类，主要包括了两个方面的内容，分别是左手材料和单负材料，其中，左手材料主要包括了介电常数和磁导率双负，单负材料主要包括的有负介电常数和负磁导率。与入射电磁波的波长相比，这些材料的单元周期尺寸是非常小的。超材料具备了三个方面的特征，分别是新型的人工结构、超常的物理性质，除此之外，人工结构对超材料的性质有着一定的决定性。
1 新型电磁超材料的概述
对负介电常数进行相应的分析和研究。在等离子体中，正电荷和负电荷发生了相应的分离，不过，离子的质量是比较大的，所以将其看成是固定不动的，在此基础上形成了均匀带有正电荷的背景环境，在静电力的作用之下，电子带负电的时候，等离子体机会发生相应的振荡，将其振荡的频率称作等离子体谐振频率[1]。在相应的条件下，超材料会呈现出负介电常数，具体的情况就是入射電磁波的频率比等离子体的谐振频率低的时候。一般情况下，金属的等离子体的谐振频率是比较高的。
从负磁导率的角度来进行相应的阐述和分析。相关的研究人员提出了同轴开口谐振圆环结构，其中的原子和分子需要用相应的材料进行替代，主要应用的是金属结构单元，从而在宏观上表现并突出了谐振特性，在负磁导率方面得到了充分的应用，而且可以对负磁导率出现的频段进行相应的调节，实现这一目标的操作是对几何参数和结构进行一定的改变。
与谐振环结构的谐振频率相比，其频率比较低的时候，磁导率是呈现正值的，反之，就会呈现负值。同时，对相应的公式进行了一定的研究和探讨之后可知，影响谐振频率的因素是多方面的，主要包括了几何尺寸、形状和排列周期等，在此基础上，可以通过相关人员的操作来对其进行相应的调节和设计[1]。
2 石墨烯材料的特性和分析研究的方法
石墨烯是一种单层的碳原子紧密堆积成的正六边形晶格结构材料，碳原子有三个杂化轨道，分别是S、Px、Py，通相邻的三个碳原子形成了非常强的共价键，所剩下的Pz轨道的π电子和平面呈现垂直的状态，全部的π电子交叠成了π键，整个的石墨烯层都可以对其进行应用，同时，在石墨烯的平面中，π电子是可以随意移动的。在不断地研究和探索的过程中，将单层结构的石墨烯从石墨中分离了出来[2]。同时，石墨烯的结构具有很大的特殊性，在此基础上，其自身也具备了多方面的性质和特征，主要包括机械特性、导热性、电子迁移率和传导电子特征等。
首先从其机械特性的角度来说，单纯的碳原子构成了石墨烯，而且它具有非常规整的晶格排列，还有其所独有的二维晶体结构，在此基础上，具备了多方面的独特的性质。在石墨烯中碳原子之间有着非常强大的键能，而且其柔韧性也是非常突出的，那么，在这样的条件之下，将相应的机械外力对其进行施加的时候就会使其产生扭曲，它是可以恢复到原来的状态的。在不断地研究过程中，相关研究人员发现可以将石墨烯应用在相应的领域中，对其良好的机械强度进行充分的应用，在制作压力传感器和共鸣器等机器的时候可以对其进行全面的应用。
再从其导热性方面进行相应的分析。石墨烯之所有具有非常优良的导热性，是因为它具备了独特的二维晶体的特征。其中的电子是可以随意移动的，相应的晶格等是不能对其产生影响的。相关的研究人员对非接触的方法进行了相应的应用，由此定量的测量了石墨烯的导热率，所得出的结论要比钻石等的导热率还要高[2]。
3 在石墨烯基础上的THz偶极子天线
随着科学技术和社会经济的发展，人们对于石墨烯这种新型的电磁超材料在天线中的应用进行了全面的研究和探索。在石墨烯基础上的THz偶极子天线，主要是用石墨烯代替了传统的金属。石墨烯材料本身有着相应的特殊性，正是因为如此，使在THz频段下的天线也有了独特的性能。
在仿真软件CST微波工作室中进行建模操作，对石墨烯的表面阻抗模型进行了充分的应用，在此基础上，对石墨烯偶极子天线的特性进行全面的研究和探索。在仿真的过程中，利用到了CST微波工作室中的频域求解器，这种工具是建立在一定的基础上的，主要是有限元算法[3]。模型中的衬底是石英，它的介电常数是3.75，同时，在THz频段中的损耗是非常小的。在进行实际的仿真操作的时候，需要在天线的中间位置，设置相应的端口激励，石墨烯层的边缘量子效益有的时候是可以被忽略的，具体就是在石墨烯的结构尺寸处于微米量级的时候[3]。
4 结束语
随着社会经济和科学技术的发展，新型的电磁超材料出现在了人们的生活中，并且在天线中得到了充分的应用。在本文中，对超材料的谐振特性进行了相应的研究，分析了石墨烯材料的天线。传统的超材料有着很大的局限性，所发挥出的作用并不突出，它的宽带是非常窄的，不能满足日益增大的需求，所以，必须要对新型电磁超材料进行充分的研究和探索，弥补传统的超材料中的不足和漏洞，不断拓宽其宽带的宽度，使其在天线中得到更大的应用。
参考文献
[1] 姚建铨，梁兰菊. 多层电磁超材料在太赫兹技术中的应用研究进展[J]. 枣庄学院学报，2013，（05）：1-11.
[2] 徐含乐，祝小平，周洲，等.基于双向耦合补偿的超材料传输/反射法[J].电波科学学报，2014，29（01）：40-46.
[3] 弓巧侠，刘晓旻，段智勇，等.十字架型超材料吸波特性及机理研究[J].红外与激光工程，2013，42（06）：1528-1532.
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