基于碳納米管的太赫茲波天線研究.pdf

1、碳納米管是繼金剛石和富勒烯之后碳的同素異形體的又一新的成員,其直徑為納米量級(jí),長(zhǎng)度一般達(dá)幾百微米或毫米、厘米量級(jí),是新型的一維納米材料。因其獨(dú)特的準(zhǔn)一維管狀分子結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性質(zhì)及其在高科技領(lǐng)域中潛在應(yīng)用價(jià)值,引起了世界各國(guó)科學(xué)家們的廣泛關(guān)注,由此引發(fā)了碳納米管的研究熱潮和近十多年來(lái)納米科學(xué)和技術(shù)的飛速發(fā)展。 本文主要研究基于碳納米管太赫茲波天線。文中從碳納米管的結(jié)構(gòu)、垂直定向生長(zhǎng)技術(shù)及其特點(diǎn)出發(fā),提出了碳納米管用

2、于太赫茲天線的可能性。在理論上初步研究了碳納米管天線的基本參量后,利用有限積分?jǐn)?shù)值方法分析了單個(gè)碳納米管天線元在太赫茲波段的輻射特性,并進(jìn)一步研究了碳納米管天線陣的結(jié)構(gòu)和經(jīng)優(yōu)化后的陣列輻射特性。 通過(guò)數(shù)值仿真和理論計(jì)算得到,半波長(zhǎng)為15μm、半徑為2.712nm的單壁碳納米管偶極天線在中心諧振頻率9.7太赫茲處,頻率從9.35～10.23太赫茲范圍內(nèi)的電壓駐波比小于2.0,反射系數(shù)低于-10dB且?guī)捊茷?％(VSWR<2.0

3、)。在工作頻段內(nèi),同時(shí)得到天線的最高增益為2.39dB。 在陣列技術(shù)方面,本文利用有限積分技術(shù)對(duì)天線陣元的間距、饋電相位以及饋電幅度加以調(diào)節(jié),在整個(gè)工作頻段范圍內(nèi)提高了陣列的輻射方向性,改善了天線陣的輻射特性。經(jīng)過(guò)本文所采取的特殊優(yōu)化方法,得到了陣列主瓣增益由原來(lái)的12.85dB增加到16.64dB,增加了31.1％。所得結(jié)果有助于在納觀域開(kāi)展高頻太赫茲波輻射源及天線的研究與設(shè)計(jì),可以促進(jìn)太赫茲技術(shù)在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域、工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域、