项目名称: 基于碳纳米材料的可调谐滤波器与天线研究

项目编号: No.61331004

项目类型: 重点项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 张跃平

作者单位: 上海交通大学

项目金额: 285万元

中文摘要: 滤波器与天线是构建电子系统的关键部件,可调谐也已成为其重要技术发展方向。但随着工作频率上升到毫米波和太赫兹,以及小型化程度的提高,基于传统电磁材料的滤波器和天线损耗越来越大,工作效率和可靠性显著降低,传统调谐方式也已无法满足集成度和调谐速率等要求。这成为限制小型化超高速电子系统发展的技术瓶颈之一。本项目拟采用基于碳纳米管和石墨烯等碳纳米材料的新型可调谐滤波器与天线,突破传统器件性能极限,系统研究其工作机理、设计优化与工艺实现,具体包括:1)碳纳米管和石墨烯的多物理耦合机制和可调电感、电导和纳机电电容的精确模型;2)碳纳米材料高频和可调特性; 3)高性能碳纳米可调谐滤波器和天线的工作模式、设计原理、优化方法和制备手段。本项目拟解决低损耗、高效率、大调谐范围、高可靠性的碳纳米可调谐滤波器和天线设计与实现的关健科学问题,为基于新型电磁材料的高性能小型化电子系统提供坚实的理论基础和关键技术储备。

中文关键词: 碳纳米管;石墨烯;滤波器;天线;可调谐

英文摘要: Filter and antenna play critical roles in an electronic system. An important development of filter and antenna is towards frequency tunability. However, as the frequency of operation increases to millimeter-wave and terahertz and degree of miniaturization grows continuously, the loss of filter and antenna based on traditional electromagnetic materials is becoming higher and higher and their efficiency and reliability are getting worse and worse. Accordingly, conventional tunable methods cannot satisfy the requirement of high-level integration and fast-speed tunability any longer, appearing to be one of bottlenecks in the development of high-speed electronic systems. Hence, we propose to develop tunable filters and antennas based on novel Carbon nano materials such as Carbon nanotube and graphene, hoping to breakthrough the performance limits of tunable filters and antennas based on traditional electromagnetic materials. Generally, we plan to systematically study their operation mechanisms, design optimization, and technology implementation. Specifically, we will investigate into 1) multi-physics coupling of Carbon nanotube and grapheme and modeling of tunable inductance, conductance, and capacitance; 2) high-frequency and tunable characteristics of Carbon nano materials; 3) operation modes, design principles, optimization methods, and fabrication techniques. Clearly, the proposal has identified key problems in the way to realize low-lossy, high-efficient, high-reliable, and large-tunable filters and antennas based on Carbon nano materials. The solutions to them will lay a solid foundation for Carbon nano electronics and will offer technological know-how for emerging nano electronic systems.

英文关键词: Carbon Nanotube;Graphene;Filter;Antenna;Tunability

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