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基于纳米技术的天线的应用与研究 卢桂琳1王绍红2 (1．广西工学院，广西柳州市545006；2．空军95275部队，柳州545005) 摘要：本文阐述了基于纳米材料的天线的基本原理，包括量子力学的第一原理和EPR佯谬， 指出采用密度泛函理论可解析分析纳米天线的电学性质，磁学性质，为纳米天线设计奠定设计 基础，通过设计天线的一个基本单元，分析了纳米天线的性能参数，按三维组阵布排纳米管阵 列，采用小波神经网络的算法，对馈电电路设计中的引导信号的函数表达式能很好的逼近。 实验结果表明，根据本文提出和所运用的纳米技术的天线基础理论和，对纳米天线的电磁结 构模型及参数优化设计有着重要的参考价值． 关键词：EPR佯谬；密度泛函理论；纳米管阵列；小波神经网络 1 引言 天线是在传输线中传播的导波与在自由空间传播的电磁波之间过渡的区域．，对通信质量 有着重要的影响，随着对天线小型化的参数和功能的要求日益严格，纳米技术在通信领域的可 行性得到验证，并在应用方面取得重大突破，纳米器件在天线的性能方面也获得极大改善，， 特别是新型的一维纳米材料碳纳米管的研制成功，使得用纳米器件制作的天线具有广泛的应用 前景，纳米器件应用的关键在于能掌握纳米与光之间相互干扰制造的作用效果，并获得稳定的 可复制的制造方法．终极目标是高增益和小型化，将集成电路进一步减小，直至到一个单原子或 单一分子就是一个多功能器件为止。 针对频率更高、波长更短、器件尺寸要求更小因此天线制作以纳米技术为主，由于天线 的极低的功耗及大增益等功效，、得到世界各国的普遍重视和迅猛发展，如何改善现有的天线 算法，以利于天线向”更小、更快、更冷”方向发展成了纳米天线技术的重点和关键。 2基于纳米材料的天线基础理论 典型的纳米天线以碳纳米天线为例，其频率属于远红外、亚毫米波段，在0．1THz～ 10THz，其波段在微波和红外光之间，是处于微观量子理论和电子学向光子学的交叉领域。 1 述了EPR思想，用两个自旋分量代替原来的坐标和动量，并指出在量子世界中粒子仍然是沿着 一条精确的连续轨迹运动的，只是这条轨迹受到了一种由波函数产生的量子势的影响，超出了 平常受到的力，它通过提供整个环境的能动信息来引导粒子运动。种局域隐变量理论暇设 由隐变量事先确定的力学量测量值不依赖于其他和这个力学量类空分隔的被 同时测量的力学量。纠缠所导致的物理影响虽然没有完全弄清楚，但由此得出量子汁算比 ·416· 古典计算强大的多。 1964年，Bell提出了一个不等式，给出了一个可以进行实验检验的判据：隐变量理论不 会违背这一不等式，而量子力学在某些情况下会违背。 目前量子算法主要有大数因子分解的Shor量子算法和GROVER提出的量子有哪些信誉好的足球投注网站算法两 种，在通信中逐步得到推广和应用。 量子理论的另一种表述方式是泛函理论，密度泛函理论也是一种基于量子力学的从头算 法(曲一on让沁)理论，应用于纳米天线器件的解析分析，通过自洽迭代求解薛定谔方程，根据已有 的势函数解析地计算纳米天线的性质，密度泛函理论将3Ⅳ维波函数问题简化为三维粒予密度 问题。 3纳米天线理论初步分析 纳米天线的工作原理是基于原子尺度的动力模块理论，纳米层次的变尺度分析方法主要 是密度泛函理论和重整化群方法，主要目的是寻求等效的能量函数数学表述。 一定温度下利用单电子输运是库仑阻断(CoulombBlockade)及隧道(T咖eling)量子效应， 单个纳米粒子的行为可认由单电子库仑阻塞效应来表征，一个单电荷e，将改变纳米微粒表面 静电势V，其变化为： △y=二 C 由于电子转移过程至少需要有一个电子来完成，前一个电子对后一个电子具有库仑排斥 能，即库仑堵塞能，电子强烈地排斥每一次加入多于一个以上的电子，且电子在运动时保持电 子的“自旋”态，导致了小体系的充放电过程，从而保证通过改变电压的方式能操纵电子一 个一个地运动。电流随电压的升高不再是直线上升，而是呈现出锯齿状的台阶。 一维势阱中的运动的粒子； 矿(x)=O(OxD y(z)=o。(x≤O蜀没≥，)． 因而薜定谔方程为： 警+鲁￡y=。c№，， 能级为：