由于其直径小、强度高、韧度大等优点，碳纳米管在纳米系统中有广泛应用。强载流能力及优越的导电性能，使其能够作为信息发射及接收装置，来实现宏观系统与纳米系统之间的高速、大容量数据传输。但一直以来，由于碳纳米管具有量子力学特性，所以不能利用传统的计算软件来对其进行仿真研究，同时其阻抗高、生长不稳定，因而限制了碳纳米管在电磁领域的发展。为了从本质上对碳纳米管的电磁特性进行分析，本文从量子力学理论和电磁理论两方面出发，对碳纳米管的散射特性以及由其所构成的天线的辐射特性进行了理论分析及数值计算，得到了碳纳米管散射宽度的变化规律以及天线的空间电流分布、远场电场等，为其在光学、生物医学、天线等领域应用提供了可靠的理论基础。本文的研究内容主要分两大部分，分别为碳纳米管在平面波激励下的散射特性以及碳纳米管偶极子天线的辐射特性。首先，本文基于Mie散射理论，并结合由量子力学理论推导得出的碳纳米管电导率表达式与边界条件，推导得出了单壁碳纳米管在不同极化、不同入射角度电磁波激励下的散射场、透射场以及散射宽度的半解析表达式，并将计算结果与已有的实验结果进行比较，验证了利用Mie散射理论来分析碳纳米管散射特性的有效性。计算结果表明，当TMz极化的归一化平面波以任意角入射到碳纳米管上时，能够产生谐振频率达到太赫兹波段的反射电磁场；当TEz极化的归一化平面波以60°-120°之间任意角入射到碳纳米管上时，能够产生谐振频率达到近红外波段的反射电磁波。其次，由于单壁碳纳米管的辐射效率过低，本文对多壁碳纳米管在TMz极化波垂直入射下的散射特性进行了计算，并对不同层数的碳纳米管的散射宽度进行了比较分析。研究结果表明，增加碳纳米管的层数可以有效地提高碳纳米管天线的辐射效率，并且对辐射波频率影响不大。第三，针对实际应用中较少单独使用碳纳米管，且碳纳米管天线的辐射特性不理想的情况，本文提出并建立了7个由碳纳米管和电介质组成的模型，该模型涵盖了两种材料的所有组合形式。进一步，通过Mie散射理论，计算了碳纳米管、不同电介质组合的电磁特性，并将所得结果进行对比，从理论上验证了可以通过互相加载的方式，来提高电介质器件的材料特性以及碳纳米管器件的辐射特性。同时，也为碳纳米管在生物医学领域的应用提供了基本的理论依据。第四，由于碳纳米管具有微观特性，很难利用宏观电磁仿真软件对碳纳米管天线的辐射特性进行研究，为了解决此问题，本文首先结合碳纳米管的微观量子特性，建立了由两根碳纳米管组成的传输线的等效电路模型，根据电路理论以及传输线理论，得到了在无损耗以及低损耗条件下，碳纳米管天线的空间电流分布、远场电场以及辐射能量等辐射特性的表达式。所得到的计算结果，为碳纳米管天线实际加工及测量提供了强有力的理论基础。