随着物联网、电子通信等行业的迅猛发展,微电子学已经突破了摩尔定律来到了纳米时代。在这种情形下,为了满足高速发展的信息的需求,科学家们迫切需要纳米材料等领域的进一步发展。石墨烯作为纳米材料的一种,其优异的性能导致其一经发现就引起了全球范围内的广泛关注。本文采用理论建模与仿真计算相结合的方法分析了金属偶极子天线在单层石墨烯反射板结构上的辐射特性,在此基础上,创新性地将多层石墨烯薄膜引入到柔性天线压力传感器中,并对其传感性能进行了研究。论文研究工作和结果如下:首先,本文介绍了单层石墨烯和多层石墨烯的电导特性,将MATLAB仿真与理论公式相结合,对单层石墨烯的可调电导率进行了研究。通过改变化学势来调控石墨烯的电磁特性,同时还介绍了石墨烯表面等离子激元的传输特性。其次,利用单层石墨烯的可调谐性,结合理论计算与电磁仿真,介绍了一个金属偶极子天线在单层石墨烯复合介质衬底上的辐射特性。针对传统金属偶极子天线频率单一、方向性差、频带窄、增益低等缺点,本文提出的新型天线工作在35 GHz到45 GHz的范围内,与原有金属偶极子天线相比,方向性系数由0.42 dBi提升至3.75 dBi,天线增益由0.41 dBi最高增加至2.65 dBi,半功率波束宽度由78.6°增加到225°左右,从而优化了此金属天线的辐射性能。最后,在以上研究的基础上,设计了一种新型环保、低成本的基于多层石墨烯薄膜的纸基柔性天线压力传感器,并对该天线进行仿真与优化,最后进行了制备和实测分析。测试结果显示石墨烯薄膜柔性天线具有较好的辐射性能与较强的压力感应特性,与仿真结果基本吻合。通过与金属铜天线对比,同尺寸的石墨烯薄膜柔性天线具有更高的灵敏度(9.36-9.8,远大于铜天线的4.05-5.39)和更优异的稳定性能。进一步地,将此传感器附着在人体皮肤上,模拟实际应用中的可穿戴设备,结果显示提出的传感器具有灵活的机械性能、可逆的形变性以及优异的耐温性,可以应用于可穿戴设备和无线应变传感等领域。本文提出几种将石墨烯应用于微波天线的方式,既实现了天线调谐,又实现了高灵敏度传感。本文旨在为天线设计以及其他工业设计提供一种新型的材料及其设计方法与调控手段,提出了一种创新性的思路。