碳納米管束天線的建模與仿真.pdf

1、自碳納米管被發(fā)現(xiàn)以來，其優(yōu)良的電學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)特性引起了人們廣泛的研究興趣。關(guān)于碳納米管的種種應(yīng)用也已嶄露頭角，其中一個(gè)重要的方面就是碳納米管天線。在傳統(tǒng)的天線設(shè)計(jì)中，小型化、高增益難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)，而新型碳納米管天線的提出給上述問題的解決帶來了希望。然而以往的研究表明，單根碳納米管天線由于劇烈的表面波延遲以及很難實(shí)現(xiàn)的阻抗匹配導(dǎo)致其效率并不高。針對這一情況，本文提出了碳納米管束天線，并通過建模和仿真對其特性進(jìn)行了詳細(xì)的研究。
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2、文首先簡要介紹了碳納米管的結(jié)構(gòu)、特性、制備，以及碳納米管天線國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。接著基于基本的物理理論，給出了單根碳納米管和碳納米管束的等效電路及其等效參數(shù)的提取。由于碳納米管束在高頻時(shí)趨膚效應(yīng)并不明顯，當(dāng)用作天線時(shí)，管束中的每根管子都對輻射起作用，因此可將碳納米管束等效為一個(gè)多導(dǎo)體傳輸線系統(tǒng)來研究。
　　由于當(dāng)管束中碳管的數(shù)量很多時(shí)，直接求解多導(dǎo)體傳輸線方程將會非常的耗時(shí)，本文分別用兩種方法對碳納米管束天線進(jìn)行了分析：
　　

3、1）將碳納米管束的多導(dǎo)體傳輸線模型等效為一個(gè)單導(dǎo)體模型，由此給出差模激勵(lì)下兩平行放置碳納米管束的等效電路，進(jìn)而天線的性能可由兩平行管束張開來研究。為了使計(jì)算的電流更加精確，基于傳輸線理論對天線的傳播常數(shù)進(jìn)行了修正。
　　2）鑒于目前的工藝和碳納米管在天線中的實(shí)際應(yīng)用，采用線天線理論中經(jīng)典的海倫積分方程詳細(xì)研究了碳納米管束單極子天線的性能。在建立積分方程的過程中，考慮了碳納米管束的特性，包括其量子電導(dǎo)率和表面波的波數(shù)。通過利用矩量法