石墨烯是由单层碳原子组成的一种呈蜂窝状的结构。现在，由于技术的提高，已经能够制造出直径高达30cm的石墨烯片，开启了石墨烯在微波毫米波领域应用的可能性。石墨烯结构中独特的原子结构导致了它零带隙的线性电子能带结构，进而形成了石墨烯独特的特性。与光子在自由空间的色散关系类似，石墨烯的线性能量-动量色散关系使得石墨烯中的电子就像零质量的粒子一样，因此电子的迁移率高达15000cm2/Vs。另外，石墨烯的零带隙结构引起一个独特的场双极性，即能量载体类型的反转，从电子转化为空穴或者是从空穴转化为电子。由于具有这些特性石墨烯已经被应用于晶体管、倍频器等多种结构。将石墨烯应用于天线及其它无源元件中有助于结构的小型化、并实现高效的动态调谐和柔性电路。近期研究表明单层或者多层石墨烯片在磁场的偏置作用下会呈现出法拉第旋转效应，这可应用于微波频段的波导中，改变电磁波的模式传播。基于这一背景，本文主要研究磁偏作用下石墨烯对矩形波导中各模式传输耦合特性的影响。本文的主要内容及创新点可以归纳为以下两点：1．矩形波导中磁偏作用下石墨烯的回旋磁性研究。主要工作有：建立一个石墨烯与矩形波导组成的传输系统模型，其中石墨烯放置于矩形波导的横截面上，并且加有一个垂直于石墨烯平面的静磁场。根据矩形波导横截面的尺寸确定在某一频段内导通的模式数，由矩形波导中各模式的本征函数计算这些模式的耦合矩阵，进一步得到石墨烯的等效电导矩阵，然后根据ABCD矩阵计算S参数。仿真研究了石墨烯偏置静磁场和电化学势对波导模式的传输、反射以及模式之间的耦合的影响。2．加载有石墨烯和石英衬底的矩形波导中波导模式特性的研究。其内容主要包括：建立了多片石墨烯和石英衬底的结构模型，在矩形波导的横截面上有一个偏置静磁场垂直穿过石墨烯和衬底。由于石英衬底的介电常数较空气高，因此有些模式能够在石英加载矩形波导中导通，但是在空气中截止。在石墨烯、石英衬底以及矩形波导组成的系统中，一些高阶模式在空气波导中的波阻抗表现为纯虚数。本文中把波导系统等效为一个广义多端口网络，对于各模式对应的广义端口端接其空气填充矩形波导中的波阻抗。本文主要研究了H10模和H01模之间的传输、反射以及模式耦合效应受垂直穿过石墨烯的偏置静磁场和电化学势的影响。通过研究表明，矩形波导中各模式的传输、反射以及耦合受多种因素的影响，包括石墨烯的偏置静磁场、电化学势以及石英衬底。在有衬底的情况下，各模式自身的传输和反射会变大，模式之间的耦合变小。可以通过调节这些参数使矩形波导的模式达到较优的传输效果。