太赫兹频率范围为0.1-10THz,介于微波和光频之间,兼具微波通信和光通信优点,具有传输速率高、容量大、方向性强、安全性高及穿透性好等优势,太赫兹通信将成为未来通信系统发展趋势。首先,本文介绍了超材料和石墨烯,超材料是具有人工结构的复合材料,其性质不仅取决于材料本身,更取决于人工结构以及人工结构的几何尺寸。石墨烯具有高电导率、高热导率、高载流子迁移率等特性,控制掺杂程度或调节偏置电压都可以改变石墨烯化学势,进而改变石墨烯表面电导率。将石墨烯和超材料结合,用于改进太赫兹天线性能具有重大研究意义和价值。其次,本文设计并仿真了三种太赫兹频段超材料,分别是金属环超材料、石墨烯单环超材料和石墨烯—金属环复合超材料,左手频段分别为0.622-1.160THz、2.74-5.29THz和4.06-6.42THz,左手频段内传输系数S₂₁分别大于75%、95%和60%,通带特性良好,非常适合设计天线。最后,将三种超材料用于对应频段太赫兹天线的设计,研究发现加入超材料后太赫兹天线频带得到扩展,石墨烯加载在所设计太赫兹天线上,天线频带得到进一步扩展,采用外加偏置电压方式调节石墨烯表面电导率,实现了太赫兹天线频带动态可调。本文所设计的宽频带且频带动态可调的太赫兹天线为高质量太赫兹通信提供保障,可在风沙、烟雾等恶劣自然条件下实现定向、抗干扰、高保密的太赫兹通信。