專利名稱：：基于超材料結(jié)構(gòu)的天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本申請涉及超材料(metamaterial,MTM)結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：電磁波在大多數(shù)材料中的傳播都遵守(E,H，P)矢量場的右手定則，其中，E是電場，H是磁場，而(3是波矢量。相速度(phasevelocity)方向與信號能量傳播(群速度(gro叩velocity))的方向相同，且折射率是正數(shù)。這種材料是"右手的"UH)。大多數(shù)自然的材料是RH材料。人造材料也可以是RH材料。超材料是一種人造結(jié)構(gòu)。當(dāng)設(shè)計為具有比超材料所傳導(dǎo)的電磁能量的波長小得多的結(jié)構(gòu)平均單位單元(unitcell)尺寸p時，該超材料可以對所傳導(dǎo)的電磁能量表現(xiàn)得好像均勻介質(zhì)。不同于RH材料，超材料可以呈現(xiàn)出負(fù)折射率其中，相速度方向與信號能量傳播的方向相反，其中，(E,H,P)矢量場的相對方向遵守左手定則。僅支持負(fù)折射率的超材料是"左手"(LH)超材料。許多超材料是LH超材料和RH超材料的混合，因此是復(fù)合左右手(CompositeLeftandRightHanded)(CRLH)超材料。CRLH超材料可以在低頻表現(xiàn)為LH超材料，而在高頻表現(xiàn)為RH超材料。在Caloz和Itoh的"電磁超材料傳輸線理論和微波應(yīng)用(ElectromagneticMetamaterials:TransmissionLineTheoryandMicrowaveApplications)，，JohnWiley&Sons(2006)中描述了各種CRLH超材料的設(shè)計和屬性。在TatsuoItoh的"特約"i侖文超才才并牛6勺前景(Invitedpaper:ProspectsforMetamaterials)，，ElectronicsLetters,Vol.40,No.16(2004年8月)中描述了CRLH超材料和它們在天線中的應(yīng)用?？梢詷?gòu)造和制造CRLH超材料以呈現(xiàn)適應(yīng)特定應(yīng)用的電磁屬性，且CRLH超材料可以用于其中可能難于使用其它材料、使用其他材料不實(shí)際或不可行的應(yīng)用中。另外，CRLH超材料可以用于開發(fā)新的應(yīng)用和構(gòu)造可能用RH材料不可能構(gòu)造的新設(shè)備。
發(fā)明內(nèi)容本申請描述在處理和對待電磁波信號時使用一個或多個復(fù)合左右手(CRLH)超材料結(jié)構(gòu)的技術(shù)、裝置和系統(tǒng)等?？梢曰贑RLH超材料結(jié)構(gòu)來形成天線、天線陣列和其他RF設(shè)備。例如，可以在無線通信RF前端和天線子系統(tǒng)中使用所描述的CRLH超材料結(jié)構(gòu)。在一個實(shí)施例中，一種天線設(shè)備包括介電基板，具有在第一側(cè)上的第一表面和在與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)上的第二表面；單元導(dǎo)電貼片，在所述第一表面上形成；單元接地導(dǎo)電電極，在所述第二表面上形成、且在由所述單元導(dǎo)電貼片投影到所述第二表面上的覆蓋區(qū)中；主接地電極，在所述第二表面上形成，且與所述單元接地導(dǎo)電電極分離；單元導(dǎo)電通路連接器，在所述基板中形成，以將所述單元導(dǎo)電貼片連接到所述單元接地導(dǎo)電電極；導(dǎo)電饋線，在所述第一表面上形成，且具有末端，該末端靠近于所述單元導(dǎo)電貼片且電磁耦合到所述單元導(dǎo)電貼片，以向或從所述單元導(dǎo)電貼片引導(dǎo)天線信號；以及導(dǎo)電條帶線，在所述第二表面上形成，且將單元接地導(dǎo)電電極連接到所述主接地電極。所述單元導(dǎo)電貼片、所述基板、所述單元導(dǎo)電通路連接器和所述單元接地導(dǎo)電電極以及被電磁耦合的導(dǎo)電饋線被構(gòu)造以形成左右手(CRLH)超材料結(jié)構(gòu)。所述單元接地電極可以具有大于所述單元導(dǎo)電通路連接器的橫截面且小于所述單元導(dǎo)電貼片的面積的面積。所述單元接地電極也可以具有大于所述單元導(dǎo)電貼片的面積的面積。在另一實(shí)施例中，一種天線設(shè)備包括介電基板，具有在第一側(cè)上的第一表面和在與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)上的第二表面；單元導(dǎo)電貼片，在所述第一表面上形成，彼此分離且相鄰，以允許在兩個相鄰單元導(dǎo)電貼片之間的容性耦合；主接地電極，在由所述單元導(dǎo)電貼片共同投影到所述第二表面上的覆蓋區(qū)外部的所述第二表面上形成；以及單元接地電極，在所述第二表面上形成以空間上對應(yīng)于所述單元導(dǎo)電貼片，一個單元接地電極分別對應(yīng)于一個單元導(dǎo)電貼片。每個單元接地電極位于由相應(yīng)單元導(dǎo)電貼片投影到所述第二表面上的覆蓋區(qū)內(nèi)，且其中，所述單元接地電極與所述主接地電極空間上分離。該設(shè)備還包括導(dǎo)電通路連接器，在所述基板中形成，用于將所述單元導(dǎo)電貼片分別連接到所述單元接地電極，以形成構(gòu)成復(fù)合左右手(CRLH)超材料結(jié)構(gòu)的多個單位單元；以及至少一個導(dǎo)電條帶線，在所述第二表面上形成，以將所述多個單元接地導(dǎo)電電極連接到所述主接地電極。在另一實(shí)施例中，一種天線設(shè)備包括第一介電基板，具有在第一側(cè)上的第一頂部表面和在與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)上的第一底部表面；以及第二介電基板，具有在第一側(cè)上的第二頂部表面和在與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)上的第二底部表面。所述第一和第二介電基板彼此堆疊以使第二頂部表面與第一底部表面接合。該設(shè)備包括單元導(dǎo)電貼片，在所述第一頂部表面上形成，彼此分離且相鄰，以允許在兩個相鄰單元導(dǎo)電貼片之間的容性耦合；以及第一主接地電極，在所述第一表面上形成，且與所述單元導(dǎo)電貼片空間上分離。所述第一主接地電極被構(gòu)造圖案以形成共面波導(dǎo)，該共面波導(dǎo)被電磁耦合到所述單元導(dǎo)電貼片中所選擇的單元導(dǎo)電貼片，以向或從該所選擇的單元導(dǎo)電貼片引導(dǎo)天線信號。第二主接地電極在所述第一基板和第二基板之間形成，且在第二頂部表面和第一底部表面上。單元接地電極在所述第二底部表面上形成以空間上對應(yīng)于所述單元導(dǎo)電貼片，一個單元接地電極分別對應(yīng)于一個單元導(dǎo)電貼片，且每個單元接地電極位于由相應(yīng)單元導(dǎo)電貼片投影到所述第二底部表面上的覆蓋區(qū)內(nèi)。該設(shè)備還包括底部接地電極，在所述第二主接地電極之下的第二底部表面上形成；接地導(dǎo)電通路連接器，在所述第二基板中形成，用于將所述底部接地電極分別連接到所述第二主電極；以及底部表面導(dǎo)電條帶線，在所述第二底部表面上形成，用于將所述多個單元接地電極分別連接到所述底部接地電極。在另一實(shí)施例中，一種天線設(shè)備包括介電基板，具有在第一側(cè)上的第一表面和在與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)上的第二表面；單元導(dǎo)電貼片，在所述第一表面上形成；理想磁導(dǎo)體(PMC)結(jié)構(gòu)，包括理想磁導(dǎo)體(PMC)表面且與所述基板的第二表面接合以將PMC表面按壓到第二表面；單元導(dǎo)電通路連接器，在所述基;tl中形成，用于將所述單元導(dǎo)電貼片連接到所述PMC表面；以及導(dǎo)電饋線，在所述第一表面上形成，且具有末端，該末端靠近于所述單元導(dǎo)電貼片且電》茲耦合到所述單元導(dǎo)電貼片，以向或從所述單元導(dǎo)電貼片引導(dǎo)天線信號。在該設(shè)備中，所述單元導(dǎo)電貼片、基板、單元導(dǎo)電通路連接器、電》茲耦合的導(dǎo)電饋線以及PMC表面被構(gòu)造以形成復(fù)合左右手(CRLH)超材料結(jié)構(gòu)。這些和其他實(shí)施方式可以被用于實(shí)現(xiàn)在各種應(yīng)用中的一個或多個優(yōu)點(diǎn)。例如，可以構(gòu)造緊致的天線設(shè)備來提供寬帶寬諧振和多模式天線操作。圖1示出了CRLH超材料的頻散(dispersion)圖。圖2示出了具有1維陣列的四個MTM單位單元的CRLHMTM設(shè)備的例子。圖2A、2B和2C圖示了在圖2中的每個MTM單位單元中的各部分的電磁屬性和功能以及相應(yīng)等效電路。圖3圖示了基于2維陣列的MTM單位單元的CRLHMTM設(shè)備的另一例子。圖4示出了包括以l-D或2-D陣列且按CRLHMTM結(jié)構(gòu)形成的天線元件的天線陣列的例子。圖5示出了具有四個單位單元的CRLHMTM傳輸線的例子。圖6、7A、7B、8、9A和9B示出了在傳輸線模式或天線模式的不同條件下的圖5中的設(shè)備的等效電路。圖10和11示出了沿著圖5中的設(shè)備的beta曲線的諧振位置的例子。圖12和13分別示出具有截短的(truncated)接地導(dǎo)電層設(shè)計的CRLHMTM設(shè)備的例子及其等效電路。圖14和15分別示出了具有截短的接地導(dǎo)電層設(shè)計的CRLHMTM設(shè)備的另一例子及其等效電路。圖16到37示出了基于各種截短的接地導(dǎo)電層設(shè)計的CRLHMTM天線設(shè)計和基于仿真和測量的相應(yīng)性能特性的例子。圖38、39A、39B、39C和39D示出了具有理想磁導(dǎo)體(perfectmagneticconductor,PMC)表面的CRLHMTM天線的一個例子。圖40示出了給圖38的設(shè)備提供PMC表面的PMC結(jié)構(gòu)的例子。圖41A和41B示出了圖38中設(shè)備的仿真結(jié)果。圖43-48示出了用于CRLHMTM設(shè)備中頂部單元金屬貼片(patch)和對應(yīng)發(fā)射臺(launchpad)的接合部邊界的非直線邊界的例子。具體實(shí)施例方式純的LH材料遵循三重向量(E,H，P)的左手定則，且相速度方向與信號能量傳播相反。介電常數(shù)和磁導(dǎo)率都是負(fù)的。取決于工作的范圍(regime)或頻率，CRLH超材料可以呈現(xiàn)左右手兩種電》茲傳播模式。在某些情況下，當(dāng)波矢量是0時，CRLH超材料可以呈現(xiàn)非零的群速度。當(dāng)在左手和右手兩種模式平衡時發(fā)生該情形。在不平衡的模式中，存在其中禁止電磁波傳播的帶隙(bandgap)。在平衡的情況下，頻散曲線在左和右手模式之間的轉(zhuǎn)變點(diǎn)P(co。)=0處不會顯示任何不連續(xù)性，其中，所傳導(dǎo)的波長無窮大入^2TT/|PI—w,而群速度為正該狀態(tài)對應(yīng)于在LH左手區(qū)域中的傳輸線(TL)實(shí)施中的零階模式m=0。該CRHL結(jié)構(gòu)支持具有遵循負(fù)P拋物區(qū)域的頻散關(guān)系的低頻精細(xì)頻譜，該P(yáng)拋物區(qū)域允許建立具有操縱和控制近場輻射圖案的獨(dú)特能力的電磁上大的物理上小設(shè)備。當(dāng)該TL被用作零階諧振器(ZOR)時，它允許在整個諧振器上的恒定幅值和相位諧振。該ZOR模式可以用于建立基于MTM的功率組合器/分離器，定向耦合器、匹配網(wǎng)鄉(xiāng)各和漏波天線(leakywaveantenna)。在RHTL諧振器中，諧振頻率對應(yīng)于電長度0^PJ,:,其中，l是TL的長度，且m-l、2、3……。該TL長度應(yīng)該長，以到達(dá)諧振頻率的低且更寬的頻譜。純LH材料的工作頻率是低頻。CRLH超材料結(jié)構(gòu)非常不同于RH和LH材料，且可以被用于達(dá)到RH和LH材料的RF頻譜范圍的高和低兩種頻鐠區(qū)域。圖1示出了平衡CRLH超材料的頻散圖。該CRLH結(jié)構(gòu)可以支持低頻的精細(xì)頻譜，并產(chǎn)生更高的頻率，包括對應(yīng)于無窮大波長的m=0的轉(zhuǎn)變點(diǎn)在內(nèi)。這允許CRLH天線元件與定向耦合器、匹配網(wǎng)絡(luò)、放大器、濾波器和功率組合器和分離器的無縫整合。在一些實(shí)施例中，RF或微波電路和設(shè)備，諸如定向耦合器、匹配網(wǎng)絡(luò)、放大器、濾波器和功率組合器和分離器可以由CRLHMTM結(jié)構(gòu)組成?；贑RLH的超材料可以被用于建立電控漏波天線作為其中漏波傳播的單個大天線元件。該單個大天線元件包括被隔開以便生成可以被操縱(steered)的窄波束的多個單元。圖2示出了具有1'維陣列的四個MTM單位單元的CRLHMTM設(shè)備200的例子。介電基板201用于支撐MTM單位單元。在基板201的頂部表面上形成四個導(dǎo)電貼片211,且該四個導(dǎo)電貼片211彼此分開，而不直接接觸。設(shè)置兩個相鄰貼片211之間的間距220,以允許它們之間的容性耦合。該相鄰貼片211可以以各種幾何形狀彼此接合。例如，每個貼片211的邊緣可以具有交指型(interdigitated)形狀以與另一貼片211的相應(yīng)交指型邊緣交插，來實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型貼片到貼片耦合。在該基板201的底部表面上，形成接地導(dǎo)電層202，該接地導(dǎo)電層202為不同的單元提供公共電接觸(contact)。接地導(dǎo)電層202可以被構(gòu)造圖案以實(shí)現(xiàn)該設(shè)備200的期望的屬性或性能。在基板201中形成導(dǎo)電通路連接器(conductiveviaconnector)212以分別將導(dǎo)電貼片211連接到接地導(dǎo)電層202。在該設(shè)計中，每個MTM單位單元包括具有在頂部表面上的各自導(dǎo)電貼片2H、和將各自導(dǎo)電貼片211連接到接地導(dǎo)電層202的各自通路連接器212的一套(volume)。在該例子中，在頂部表面上形成導(dǎo)電饋線230,且該導(dǎo)電饋線230具有靠近位于l-D陣列的單位單元的一端處的單位單元的導(dǎo)電貼片211但與其分離的末端(distalend)。可以在該單位單元附近形成導(dǎo)電發(fā)射臺，且饋線230連接到該發(fā)射臺且電磁耦合到該單位單元。構(gòu)造該設(shè)備200,以由單位單元形成復(fù)合左右手(CRLH)超材料結(jié)構(gòu)。該設(shè)備200可以是經(jīng)由貼片211發(fā)送或接收信號的CRLHMTM天線。還可以通過在l-D陣列的MTM單元的另一端上耦合第二饋線來由該結(jié)構(gòu)構(gòu)造CRLHMTM傳輸線。圖2A、2B和2C圖示了在圖2中的每個MTM單位單元中的各部分的電磁屬性和功能和各自的等效電路。圖2A示出了在每個貼片211和接地導(dǎo)電層202之間的容性耦合，以及由于沿著頂部貼片211的傳播而導(dǎo)致的電感。圖2B示出了在兩個相鄰貼片211之間的容性耦合。圖2C示出了通過通路連接器212的感性耦合。圖3圖示了基于2-維陣列的MTM單位單元310的CRLHMTM設(shè)備300的另一例子。每個單位單元310可以被構(gòu)造為圖2中的單位單元。在該例子中，單位單元310具有不同的單元結(jié)構(gòu)，且包括金屬-絕緣體-金屬(MIM)結(jié)構(gòu)形式的在頂部貼片211下面的另一導(dǎo)電層350，以便增強(qiáng)兩個相鄰單元310之間的左手電容CL的容性耦合。這種單元設(shè)計可以通過使用兩個基板和三個金屬層來實(shí)現(xiàn)。如所示，導(dǎo)電層350具有對稱地圍繞通路連接器212且與其分離的導(dǎo)電蓋(cap)。在基板201的頂部表面上形成兩個饋線331和332,以分別沿著CRLH陣列的兩個正交方向耦合到該CRLH陣列。在基板201的頂部表面上形成饋線發(fā)射臺341和342，且該饋線發(fā)射臺341和342與饋線331和332所分別耦合的其各自單元貼片211隔開。該2-維陣列可以用作包括雙頻帶天線在內(nèi)的用于各種應(yīng)用的CRLHMTM天線。除了上述MIM結(jié)構(gòu)設(shè)計以外，還可以通過使用交指電容器設(shè)計或其他彎曲的形狀來增加兩個相鄰單元的頂部貼片之間的接合部面積而在維持單元小尺寸的同時增加兩個相鄰單元之間的容性耦合。圖4示出了天線陣列400的一個例子，該天線陣列包括支撐基板401上以l-D和/或2-D陣列形成的天線元件410。每個天線元件410是CRLHMTM元件，且包括每個具有特定單元纟吉構(gòu)的一個或多個CRLHMTM單位單元412(例如在圖2或3中的單元)。每個天線元件410中的CRLHMTM單位單元412可以直接在天線陣列400的基板401上形成，或可以在接合到(engagedto)基板401的分離的介電基板411上形成。每個天線元件中的兩個或多個CRLHMTM單位單元412可以以各種配置、包括1-D陣列或2-D陣列來排列。圖4中還示出了每個單元的等效電路?？梢灾圃煸揅RLHMTM天線元件以支持天線陣列400中的期望功能或?qū)傩?，例如，寬帶、多頻帶或超寬帶操作。CRLHMTM天線元件還可以被用于構(gòu)造多輸入多輸出(MIMO)天線，其中，通過使用由多個發(fā)射器/接收器使能的多個無關(guān)聯(lián)的通信路徑來在同一頻帶上同時發(fā)送或接收多個流(stream)。可以設(shè)計CRLHMTM天線，以減少天線元件的尺寸并允許在兩個相鄰天線元件之間的近距離間隔，同時最小化在不同天線元件和它們對應(yīng)RF鏈(chain)之間的不期望的耦合。例如，每個MTM單位單元可以具有小于與CRLH超材料結(jié)構(gòu)諧振的信號的波長的六分之一或十分之一的尺度，且兩個相鄰MTM單位單元可以彼此間距該波長的四分之一或更少。這種天線可以被用于實(shí)現(xiàn)以下效果中的一個或多個l)天線尺寸減少，2)最佳匹配。3)匹配網(wǎng)絡(luò)來減少相鄰天線之間的耦合并恢復(fù)圖案(pattern)正交性的手段，以及4)濾波器、雙工器(diplexer)/雙工機(jī)(duplexer)和放大器的可能的整合。用于無線通信的各種無線電設(shè)備包括模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、振蕩器(單個用于直接轉(zhuǎn)換、或多個用于多步RF轉(zhuǎn)換(multi-stepRFconversion))、匹配網(wǎng)絡(luò)、耦合器、濾波器、雙工器、雙工機(jī)、移相器和放大器。這些組件趨于是昂貴的元件，難以靠近地整合，且經(jīng)常呈現(xiàn)出信號功率上的顯著損失?？梢詷?gòu)建基于MTM的濾波器和雙工器/雙工機(jī)，并且當(dāng)供以形成RF鏈時與天線和功率組合器、定向耦合器和匹配網(wǎng)絡(luò)整合。僅直接連接到RFIC的外部端口需要符合50Q規(guī)范。在天線、濾波器、雙工器、雙工機(jī)、功率組合器、定向耦合器和匹配網(wǎng)絡(luò)之間的內(nèi)部端口可以不同于以便最優(yōu)化這些RF元件之間的匹配。因此，MTM結(jié)構(gòu)可以用于以高效且成本經(jīng)濟(jì)的方式來整合這些組件。MTM技術(shù)可以用于設(shè)計和開發(fā)如下射頻(RF)組件和子系統(tǒng)這種射頻(RF)組件和子系統(tǒng)大小為現(xiàn)有尺寸的幾分之一、例如天線尺寸縮小差不多入/40,而性能類似于或超過傳統(tǒng)RF結(jié)構(gòu)。各種MTM天線和諧振器的一個局限是無論在單頻帶還是多頻帶天線中的諧振頻率周圍的窄帶寬。關(guān)于這一點(diǎn)，本申請描述了設(shè)計要在諸如天線的RF組件和子系統(tǒng)中使用的基于MTM的寬帶、多頻帶、或超寬帶傳輸線(TL)結(jié)構(gòu)的技術(shù)。這些技術(shù)可以用于確定適當(dāng)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)成本低，容易制造，同時維持高效、高增益和小尺寸。還提供使用諸如HFSS的全波仿真工具的這種結(jié)構(gòu)的例子。在一個一實(shí)施例中，設(shè)計算法包括(1)確認(rèn)結(jié)構(gòu)諧振頻率，以及(2)確定在諧振附近的頻散曲線斜率以便分析帶寬。該方法不僅為TL和其他MTM結(jié)構(gòu)而且為以其諧振頻率輻射的MTM天線提供帶寬擴(kuò)展的洞察和指導(dǎo)。該算法還包括(3):—旦確定BW大小為可實(shí)現(xiàn)的，則找到用于饋線和邊緣端接(edgetermination)(當(dāng)存在時)的適當(dāng)匹配機(jī)制，這呈現(xiàn)在諧振周圍寬帶上的恒定匹配負(fù)載阻抗ZL(或匹配網(wǎng)絡(luò))。通過使用該機(jī)制，BB、MB和/或UWBMTM設(shè)計通過使用傳輸線(TL)分析而被優(yōu)化，且然后通過使用諸如HFSS的全波仿真工具而在天線設(shè)計中被采用。MTM結(jié)構(gòu)可以用于增強(qiáng)和擴(kuò)展RF組件、電路和子系統(tǒng)的設(shè)計和能力。其中可能出現(xiàn)RH和LH諧振兩者的復(fù)合左右手(CRLH)TL結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出期望的對稱性，提供設(shè)計靈活性，且可以解決諸如操作頻率和帶寬的具體應(yīng)用需求。本申請中的MTMID和2D傳輸線的設(shè)計可以用于構(gòu)造ID和2D寬帶、多頻帶(MB)和超寬帶(UWB)TL結(jié)構(gòu)，以用于天線和其他應(yīng)用。在一個設(shè)計一實(shí)施例中，求解N-單元頻散關(guān)系和輸入/輸出阻抗，以便設(shè)置頻帶和它們對應(yīng)的帶寬。在一個例子中，設(shè)計2-DMTM陣列以包括2D各向異性的圖案，且2-DMTM陣列^:用沿著該陣列的兩個不同方向的兩個TL端口以在端接(terminate)剩余的單元的同時激勵不同的諧振。已經(jīng)對具有一個輸入和一個輸出的傳輸線(TL)進(jìn)行了2D各向異性的分析。在公式II-1-1中標(biāo)出了矩陣符號。顯著地，進(jìn)行偏心TL饋電分析來匯總(consolidate)沿著x和y方向上的多個諧振，以增加頻帶。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>可以設(shè)計CRLHMTM以展現(xiàn)出寬帶諧振并包括以下特性中的一個或多個(1)1D和2D結(jié)構(gòu)，具有在該結(jié)構(gòu)下的縮小的接地面(GroundPlane,GND)，(2)具有偏移饋電的2D各向異性結(jié)構(gòu)，具有在該結(jié)構(gòu)下的全GND，和(3)改進(jìn)的端接(termination)和饋電阻抗匹配?；诒旧暾堉忻枋龅募夹g(shù)和例子，可以構(gòu)造各種1D和2DCRLHMTMTL結(jié)構(gòu)和天線來提供寬帶、多頻帶和超寬帶能力。CRLHMTM元件的1D結(jié)構(gòu)可以包括在具有并聯(lián)(LL,CR)和串聯(lián)(LR,CL)參數(shù)的線性陣列中的N個相同的單元。這五個參數(shù)確定了N個諧振頻率、對應(yīng)的帶寬、和在這些諧振周圍的輸入和輸出TL阻抗變化。這五個參數(shù)還決定了結(jié)構(gòu)/天線尺寸。在此，仔細(xì)地考慮與入/40尺度一樣小的目標(biāo)小型設(shè)計，其中入是自由空間中的傳播波長。在TL和天線兩種情況下，當(dāng)在這些諧振附近的頻散曲線的斜率很陡時，擴(kuò)展在諧振上的帶寬。在1D的情況下，證明了斜率公式獨(dú)立于單元的數(shù)量N，這引出各種方式來擴(kuò)展帶寬。具有高RH頻率cor的CRLHMTM結(jié)構(gòu)(即，低并聯(lián)電容CR和串聯(lián)電感LR)展現(xiàn)出更大的帶寬?？梢酝ㄟ^例如截短在通過通路連接到GND的貼片下面的GND面積來實(shí)現(xiàn)低的CR值。一旦指定了頻帶、帶寬和尺寸，則下一步是考慮將該結(jié)構(gòu)匹配于饋線和邊緣單元的適當(dāng)端接，來達(dá)到目標(biāo)頻帶和帶寬。給出如下具體例子其中，BW隨著更寬的饋線和添加端接電容器而增加，其具有在期望的頻率處的匹配值附近的值。在設(shè)計CRLHMTM結(jié)構(gòu)中的一個挑戰(zhàn)是確認(rèn)獨(dú)立于期望頻帶上的頻率或隨其緩慢改變的適當(dāng)?shù)酿伨€/端接匹配阻抗。進(jìn)行全面的分析來選擇在諧振周圍具有類似的阻抗值的結(jié)構(gòu)。進(jìn)行的分析和運(yùn)行的FEM仿真示出了在頻率間隙中的不同;^莫式的存在。典型的LH(n《0)和RH(n>0)是TEM模式，而在LH和RH之間的模式是TE模式，其被視為混合的RH和LH模式。這些TE模式與純LH模式相比具有更高的BW,且可以被操縱以對于相同結(jié)構(gòu)達(dá)到更低的頻率。在本申請中，我們給出了展現(xiàn)出混合模式的結(jié)構(gòu)的一些例子。2DCRLHMTM結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計在一些方面與1D結(jié)構(gòu)類似，且通常復(fù)雜得多。2D的優(yōu)點(diǎn)在于它所提供的超過1D結(jié)構(gòu)的額外自由度。在設(shè)計2D結(jié)構(gòu)時，可以如同在1D設(shè)計中一樣按照類似的步驟擴(kuò)展帶寬，且可以組合沿著x和y方向的多個諧振來擴(kuò)展設(shè)備帶寬。2DCRLHMTM結(jié)構(gòu)包括分別沿著x和y方向的單元的列和行的Nx和Ny數(shù)量，且提供總共NyxNx個單元。每個單元由以下特性刻畫分別沿著x和y軸的其串聯(lián)阻抗Zx(LRx，CLx)和zy(LRy，CLy),以及并聯(lián)導(dǎo)納Y(LL，CR)。每個單元由四分支RF網(wǎng)絡(luò)來代表，其中兩個分支沿x軸，兩個分支沿y軸。在1D結(jié)構(gòu)中，由兩個分支RF網(wǎng)絡(luò)來代表單位單元，其分析沒有2D結(jié)構(gòu)那么復(fù)雜。這些單元通過其四個內(nèi)部分支來像Lego結(jié)構(gòu)一樣相互連接。在1D中，通過兩個分支來相互連接單元。在2D結(jié)構(gòu)中，外部分支，也被稱為邊緣，被外部源(輸入端口)激勵以用作輸出端口，或者被"端接阻抗，，端接。在2D結(jié)構(gòu)中存在總共NyxNx個邊緣分支。在1D結(jié)構(gòu)中，僅存在可以用作輸入、輸出、輸入/輸出、或端接端口的兩個邊緣分支。例如，在天線設(shè)計中使用的1DTL結(jié)構(gòu)具有用作輸入/輸出端口的一個端，和用Zt阻抗端接的另一端，該Zt阻抗在大多數(shù)情況下是無窮大，表示延伸的天線基板。(省去——以上和以下提到的)。在2D結(jié)構(gòu)中，每個單元可以由其塊狀(lump)元件Zx(nx,ny)、Zy(nx,ny)和Y(nx，ny)的不同值來刻畫特性，且所有端接Ztx(l,ny)、Ztx(Nx,ny)、Zt(nx,1)、和Zt(nx，Ny)和饋電是不同質(zhì)的(inhomogeneous)。雖然，這種結(jié)構(gòu)可以具有適用于一些應(yīng)用的獨(dú)特屬性，但其分析是復(fù)雜的，且實(shí)施方式遠(yuǎn)遠(yuǎn)比更對稱的結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)。這當(dāng)然是除了開發(fā)在諧振頻率周圍的帶寬擴(kuò)展之外的。在本申請中的2D結(jié)構(gòu)的例子是針對分別沿著x方向、y方向具有相等的Zx、Zy和Y、以及直通并聯(lián)(throughshunt)的CRLHMTM單位單元的。還可以在各種應(yīng)用中使用具有CR的不同值的結(jié)構(gòu)。在2D結(jié)構(gòu)中，該結(jié)構(gòu)可以由最優(yōu)化沿著輸入和輸出端口的阻抗匹配的任何阻抗Ztx和Zty端接。為了簡化，無窮大的阻抗Ztx和Zty用于仿真中，且對應(yīng)于沿著這些端接的邊緣的無窮大基板/接地平面。可以使用本申請中描述的相同分析方法來分析具有非無窮大的Ztx和Zty值的2D結(jié)構(gòu)，且該2D結(jié)構(gòu)可以使用替代的匹配約束。這種非無窮大端接的例子是操縱表面電流來在2D結(jié)構(gòu)中容納電磁(EM)波，以慮及另一向量2D結(jié)構(gòu)，而不導(dǎo)致任何干擾。有趣地，當(dāng)在沿著x或y方向上與邊緣單元之一的中心的偏移的位置處放置了輸入饋電時，這轉(zhuǎn)化為EM波在x和y方向上不對稱地傳播，盡管該饋電僅沿著這些方向之一。在Nx-l且Ny=2的2D結(jié)構(gòu)中，該輸入可以沿著(l,l)單元，該輸出可以沿著(2,l)單元?？梢郧蠼鈧鬏擺ABCD]矩陣來計算散射系數(shù)Sll和S12。對于截短的GND、混合RH/LHTE模式、和代替E場GND的理想H來進(jìn)行類似的計算。1D和2D兩種設(shè)計都印刷在其間具有通路的、基板的兩面(2層)上，或者印刷在上和下金屬化層之間夾入額外的金屬化層的多層結(jié)構(gòu)上。具有寬帶(BB)、多頻帶(MB)、和超寬帶(UWB)諧振的1DCRLHMTMTL和天線圖5提供了基于四個單位單元的1DCRLH材料TL的例子。這四個貼片放置在介電基板上方，通過處于的中心通路連接到地。圖6示出了在圖11中的設(shè)備的等效網(wǎng)絡(luò)電路模擬。ZLin，和ZLout，分別對應(yīng)于輸入和輸出負(fù)載阻抗，且歸因于在每個端處的TL耦合。這是印制的2層結(jié)構(gòu)的例子。參考圖2A到2C，圖示了圖5和圖6之間的對應(yīng)關(guān)系，其中(1)，RH串聯(lián)電感和并聯(lián)電容器歸因于在貼片和接地平面之間夾入的電介質(zhì)。(2)，串聯(lián)LH電容歸因于兩個相鄰貼片的存在，且通路引起了該并聯(lián)LH電感。個體內(nèi)部單元具有對應(yīng)于串聯(lián)阻抗Z和并聯(lián)導(dǎo)納Y的兩個諧振cose和coSH。它們的值由以下關(guān)系給出<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula>其中，,且jMX(n-i-2)圖6中的兩個輸入/輸出邊緣單元不包括CL電容器的部分，這是因?yàn)樵揅L電容器代表兩個相鄰MTM單元之間的電容，而在這些輸入/輸出端口處沒有兩個相鄰MTM單元。在邊緣單元處的CL部分的不存在防止了cosE頻率諧振。因此，僅cosH顯現(xiàn)為n=0的諧振頻率。為了筒化計算分析，我們引入ZLin，和ZLout，串聯(lián)電容器的部分以補(bǔ)償不存在的CL部分，如圖8所示，其中所有N個單元具有相同參數(shù)。困7A和圖9A分別提供沒有負(fù)載阻抗的、在圖6和8中的電3各的2-端口網(wǎng)絡(luò)矩陣表示。圖7B和9B提供當(dāng)使用TL設(shè)計作為天線時對于圖6和8中的電路的模擬天線電路。在類似于公式II-l-l的矩陣符號中，圖9A表示如下關(guān)系<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula>設(shè)置條件AN=DN，這是因?yàn)楫?dāng)從Vin和Vout端看去時圖8中的CRLH電路是對稱的。參數(shù)GR是結(jié)構(gòu)對應(yīng)的輻射電阻，且ZT是端接阻抗。端接阻抗ZT基本上是具有額外的2CL串聯(lián)電容器的圖7A中結(jié)構(gòu)的期望端接。這同樣適用于ZLin，和ZLout，，換句話說<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula>由于參數(shù)GR是通過建立天線或用HFSS仿真它而得到的，因此，難以與該天線結(jié)構(gòu)協(xié)作以最優(yōu)化該設(shè)計。因此，優(yōu)選地采用TL方法并然后用各種端接ZT來仿真其對應(yīng)的天線。公式I1-1-2符號還適用于具有如下^f多改的值A(chǔ)N，、BN，、CN，的圖6中的電路該修改的值A(chǔ)N，、BN，、CN，反映了在兩個邊緣單元處的不存在的CL部分。在1DCRLHMTM結(jié)構(gòu)中的頻帶通過使NCRLH單元結(jié)構(gòu)以njT傳播相位長度來諧振，從所得到的頻散公式來確定頻帶，其中n=0、±1、±2.......±N。N個CRLH單元的每個由公式II-l-2中的Z和Y來表示，這不同于在其中末端單元不存在CL的情況下的圖6中所示的結(jié)構(gòu)。因此，人們可能預(yù)期與這兩個結(jié)構(gòu)相關(guān)的諧振是不同的。但是，大量的計算顯示所有的諧振都是相同的，除了n=0的情況其中cose和COsH在第一結(jié)構(gòu)中諧振，且僅COsH在第二結(jié)構(gòu)中諧振(圖6)。正相位偏移(n〉0)對應(yīng)于RH區(qū)域諧振，且負(fù)值(n<0)與LH區(qū)域相關(guān)。由以下關(guān)系給出在公式II-l-2中定義的、具有Z和Y參數(shù)的N個相同的單元的頻散關(guān)系<formula>formulaseeoriginaldocumentpage20</formula>其中在偶數(shù)諧振R—環(huán)"u，z^"二x皿i、了丌的情況下，An=12xlnt''—1)1的情況下，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage20</formula>且在奇數(shù)諧振n=2m+l€i，3,,.(II+5)1其中，Z和Y由公式II-l-2給出，AN從N個相同的CRLH電路的線性級聯(lián)(linearcascade)或圖8所示的電路得出，且p是單元尺寸。奇數(shù)n(2m+l)和偶^tr^2m諧振分別與AN=-1和AN=1有關(guān)。對于圖6和7A中且歸因于CL在末端單元處缺乏CL的AN，，不管單元的數(shù)量如何，n=0模式僅在0)。=coSH處諧振，而不在(OsE和COsH兩者處諧振。對于在表l中指定的x的不同值，由以下公式給出更高的頻率<formula>formulaseeoriginaldocumentpage20</formula>表1提供N4、2、3和4的x值。有趣地，無論在邊緣單元處存在(圖8)還是不存在(圖6)完整的CL,更高的諧振lnlW都是相同的。另外，靠近n-O的諧振具有小的x值(接近于x的下限0)，而更高的諧振趨于達(dá)到如公式II-1-5中表明的x的上限4。<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>表l:N=l、2、3和4個單元的諧振對于COsE-COsH平衡(圖10)和C0se^COsh不平衡(圖l)兩種情況，在圖12中提供了作為co函數(shù)的頻散曲線P的圖示。在后一種情況下，在min(cose，cosh)和max(cose,coSH)之間存在頻率間隙。由在公式II-1-6中的相同的諧振公式來給出極限頻率co^和co,值，其中如以下公式中表明的，x到達(dá)其上限x-4:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage21</formula>圖10和圖11提供了沿著(3曲線的諧振位置的例子。圖10圖示了在LRCL=LLCR的情況下的平衡例子，圖11示出了在LH和RH區(qū)域之間具有間隙的不平衡例子。在RH區(qū)域(W0)中，結(jié)構(gòu)尺寸l=Np(其中p是單元尺寸)隨著頻率減少而增加。相比于LH區(qū)域，用Np的較小值來實(shí)現(xiàn)較低的頻率，因此尺寸減少。(3曲線提供在這些諧振周圍的帶寬的某種指示。例如，很清楚:由于P曲線在LH制式中幾乎是平的，因此LH諧振遭受窄帶寬。在RH區(qū)域中，因?yàn)?3曲線更陡峭，因此帶寬應(yīng)該更高，或換句話說<formula>formulaseeoriginaldocumentpage22</formula>'且P:單元尺寸以及(II-1-8)其中，x在公式n-i-5中給出，on在公式n-i-2中定義。從公式n-i-5中的頻散關(guān)系可知，當(dāng)IAN卜1時發(fā)生諧振，這導(dǎo)致在公式II-l-8的lstBB條件(CONDI)中的零分母。提醒一下，AN是N個相同的單元的第一傳輸矩陣項(xiàng)目(entry)(圖8和9A)。該計算顯示了CONDI實(shí)際上與N無關(guān)，且由公式II-l-8中的第二公式給出。實(shí)際上是分子和在表l中定義的、在諧振處的x的值定義了頻散曲線的斜率，和因此定義了可能的帶寬。目標(biāo)的結(jié)構(gòu)在尺寸上至多Np=X/40,其中BW超過4y。。對于具有小單元尺寸p的結(jié)構(gòu)，公式II-1-8清楚地指示了高的on值滿足CONDI,即低的CR和LR值，這是因?yàn)閷τ趎〈0，諧振發(fā)生在靠近4的x值(表l)、換句話說(1-x/4—0)處。在1DCRLHMTM傳輸線和天線中的阻抗匹配如前所示，一旦頻散曲線斜率具有陡峭的值，則下一步是標(biāo)識適當(dāng)?shù)钠ヅ洹＠硐氲钠ヅ渥杩咕哂泄潭ㄖ?，且不需要大的匹配網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)(footprint)。在此，在諸如天線的單側(cè)饋線的情況下，術(shù)語"匹配阻抗"指的是饋線和端接。為了分析輸入/輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，對于圖9A中的TL電路，需要計算Zin和Zout。由于在圖8中的網(wǎng)絡(luò)是對稱的，因此滿足以下條件Zin=Zout。另夕卜，如以下公式指示的，Zin與N無關(guān)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage22</formula>b1/c1大于零的原因是因?yàn)樵诠絠i-1-5中uni《1的條件，這導(dǎo)致了以下阻抗條件2edBB條件是針對Zin隨著頻率接近諧振而輕微地變化，以便維持恒定的匹配,請記得，實(shí)數(shù)匹配Zin，包括如公式II-1-4中所表明的CL串聯(lián)電容。1《11-1—10〗C0ND2:218條件接近諧振，和圖5和圖7A中的TL例子不同，天線設(shè)計具有帶有無窮大阻抗的開口端側(cè)，該無窮大阻抗通常很差地匹配結(jié)構(gòu)邊緣阻抗。由以下公式給出電容端接Z-，.t—CM，這取決于N且是純虛的(imaginary)(II-l-ll)由于LH諧振通常窄于RH諧振，因此所選的匹配值更接近于在n<G的情況下導(dǎo)出的那些而不是在n〉0的情況下導(dǎo)出的。在本申請中的l-D和2-DCRLHMTM天線的例子例示了用于阻抗匹配的若干技術(shù)。例如，可以控制在饋線和單位單元之間的耦合以通過適當(dāng)?shù)剡x擇饋線的端接的尺寸和形狀、在饋線和單位單元之間形成的發(fā)射臺的尺寸和形狀來輔助阻抗匹配?？梢耘渲冒l(fā)射臺的尺度以及發(fā)射臺與單位單元的間隙以提供阻抗匹配，以便可以在天線中激勵目標(biāo)諧振頻率。對于另一例子，可以在MTM天線的末端處形成端接電容器，以用于輔助阻抗匹配。還可以結(jié)合上述兩個示例的技術(shù)以提供適當(dāng)?shù)淖杩蛊ヅ?。另外，其他適當(dāng)?shù)腞F阻抗匹配技術(shù)也可以用于實(shí)現(xiàn)一個或多個目標(biāo)諧振頻率的期望的阻抗匹配。具有截短的接地電極的CRLHMTM天線在CRLHMTM結(jié)構(gòu)中，可以降低并聯(lián)電容器CR來增加LH諧振的帶寬。如在公式II-1-8中所解釋的，該減少導(dǎo)致了更陡峭的beta曲線的更高的wj直。存在各種方式來降低CR,包括l)增加基板厚度，2)減少頂部單元貼片面積，或3)減少在頂部單元貼片下面的接地電極。在設(shè)計CRLHMTM設(shè)備中，這三個方法之一可以被使用，或可以與一個或兩個其他方法組合，來產(chǎn)生具有期望屬性的MTM結(jié)構(gòu)。圖2、3和5中的設(shè)計使用導(dǎo)電層來覆蓋MTM設(shè)備的基板的整個表面，作為完整的接地電極。可以使用構(gòu)造圖案以暴露基板表面的一個或多個部分的截短的接地電極來將接地電極的尺寸減少為小于完整的基板表面，以增加諧振帶寬并調(diào)諧諧振頻率。在圖12和14中的截短的接地電極設(shè)計是兩個例子，其中減少了在基板的接地電極側(cè)上的MTM單元的覆蓋區(qū)中的面積中的接地電極的量，且使用條帶線(stripeline)來將MTM單元的單元通路連接到在MTM單元的覆蓋區(qū)外部的主接地電極?？梢栽诟鞣N配置中實(shí)施該截短的接地電極方法來實(shí)現(xiàn)寬帶諧振。例如，CRLHMTM諧振裝置可以包括介電基板，具有在第一側(cè)上的第一表面和在相對于第一側(cè)的第二側(cè)上的第二表面；單元導(dǎo)電貼片，在第一表面上形成，且彼此分離以電容地耦合兩個相鄰單元導(dǎo)電貼片；單元接地電極，在第二表面上形成，且分別位于頂部貼片之下；主接地電極，在第二表面上形成；導(dǎo)電通路連接器，在該基板中形成，用來將導(dǎo)電貼片分別連接到該導(dǎo)電貼片之下的對應(yīng)單元接地電極；以及至少一個接地導(dǎo)體線，連接在每個單元接地電極和主接地電極之間。該裝置可以包括在第一表面上的饋線，且該饋線容性耦合于單元導(dǎo)電貼片之一，以提供該裝置的輸入和輸出。該裝置被配置以形成復(fù)合左右手(CRLH)超材料結(jié)構(gòu)。在一個一實(shí)施例中，單元接地電極等于或大于通路橫截面面積，且就位于該通路下方以通過GND線將其連接到主GND。在另一實(shí)施例中，單元接地電極等于或大于單元導(dǎo)電貼片。圖12圖示了截短的GND的一個例子，其中該GND在頂部單元貼片下方沿著一個方向具有比頂部貼片更小的尺度。接地導(dǎo)電層包括條帶線1210,該條帶線1210被連接到單位單元的至少一部分的導(dǎo)電通路連接器，并穿過單位單元的部分的導(dǎo)電貼片的下方。條帶線1210具有小于每個單位單元的導(dǎo)電貼片的尺度的寬度。在基板厚度小且由于更低的天線效率而不能減少頂部貼片面積的情況下，在商業(yè)設(shè)備中，使用截短的GND可能比其他方法更實(shí)際地實(shí)現(xiàn)。當(dāng)截短底部GND時，從圖14A中的將通路連接到主GND的金屬化條帶出現(xiàn)另一電感器Lp(圖13)。圖14和15示出了截短GND設(shè)計的另一例子。在該例子中，接地導(dǎo)電層包括公共接地導(dǎo)電區(qū)1401和條帶線1410,該條帶線1410在該條帶線1410的第一末端處連接到該公共接地導(dǎo)電區(qū)1401,且該條帶線1410的第二末端連接到在單位單元的部分的導(dǎo)電貼片下方的單位單元的至少一部分的導(dǎo)電通路連接器。該條帶線的寬度小于每個單位單元的導(dǎo)電貼片的尺度?？梢酝茖?dǎo)出用于截短的GND的公式。諧振遵循如公式II-1-6中的相同公式和如下說明的表l:__^_方法l(圖12和13):諧振在用LR+Lp替換了LR之后與公式II-1-2、6、7和表1中相同CR變得非常小另外，對于lnl^0,每個模式具有對應(yīng)于如下的兩個諧振1),對于LR—LR+LP2)②'力'，對于LR—LR+LP/N，其中N是單元的數(shù)量(II-1-12)該阻抗/>式變成"CNCl.Y卜d)—■(i二ui4—,—Jp/Al,其中義=一2,且^=—J^r,Zp=j,P,且z，Y在公式n-l-3中定義在公式II-l-12中的阻抗等式示出了兩個諧振co和co，分別具有低阻抗和高阻抗。因此，更容易在co諧振附近調(diào)諧。_方法2(圖14和15):諧振在用LL+Lp替換LL之后與公式II-1-2、6、7和表1相同CR變得非常小_(11+13)在第二種方法情況下，當(dāng)并聯(lián)電容器降低時，組合的并聯(lián)電感(LL+Lp)增加，導(dǎo)致更低的LH頻率。在一些實(shí)施方式中，基于CRLHMTM結(jié)構(gòu)的天線可以包括在頂層上的50-Q共面波導(dǎo)(co-planarwaveguide,CPW)饋線、在頂層上圍繞CPW饋線的頂部地(GND)、在頂層中的發(fā)射臺、以及一個或多個單元。每個單元可以包括在頂層中的頂部金屬化單元貼片、連接頂層和底層的導(dǎo)電通路、以及將通路連接到底層中的主底部GND的窄條帶。可以使用HFSSEM仿真軟件來仿真這種天線的一些特性。在2007年4月27日提交的題為"ANNTE麗AS,DEVICESANDSYSTEMSBASEDONMETAMATERIALSTRUCTURES(基于超材料結(jié)構(gòu)的天線、設(shè)備和系統(tǒng))"的U.S.專利申請No.11/741674,公開文本為_日的U.S.專利公開No._(需要填寫)中描述了CRLHMTM結(jié)構(gòu)的各種特征和設(shè)計。該U.S.專利申請No.11/741674的公開通過引用并為本申請的說明書的一部分。圖16示出了具有可調(diào)諧端電容器的1-D陣列的四個CRLHMTM單元的例子。四個CRLHMTM單元1621、1622、1623和1624沿著線性方向(y方向)在介電基板1601上形成，且彼此以間隙1644隔開。容性耦合CRLHMTM單元1621、1622、1623和1624以形成天線。在單元陣列的一端處，沿著x方向其寬度基本上等于每個單元的寬度的的導(dǎo)電饋線1620在基板1601的頂部表面上形成，且沿著y方向與第一單元1621隔開間隙1650。饋線1620容性耦合到單元1621。在該陣列的另一端上，容性調(diào)諧元件1630在基板1601中形成，其包括金屬貼片1631，且容性耦合到單元1624以電端接該陣列。底部接地電極1610在基板1601的底部表面上形成，并被構(gòu)造圖案以包括主接地電極區(qū)域，其不與單元1621-1624重疊；以及接地條帶線162，其沿著y方向且平行于y方向延伸以在空間上與單位單元1621-1624的線性陣列和容性調(diào)諧元件1631的金屬貼片1631的覆蓋區(qū)(footprint)重疊。接地條帶線1612的沿著x方向的寬度小于單位單元的寬度，因此接地電極是截短的接地電極，且小于每個單位單元的覆蓋區(qū)。這種截短的接地電極可以增加LH諧振的帶寬，以及減少并聯(lián)電容器CR。因此，可以實(shí)現(xiàn)更高的諧振頻率co"圖17A、17B、17C和17D圖示了圖16中的天線設(shè)計的細(xì)節(jié)。每個單位單元包括三個金屬層在基板1601底部上的公共接地條帶線1612、在基板1601頂部上形成的頂部單元金屬貼片1641、和在基板1601的頂部表面附近且在頂部單元金屬貼片1641下方形成的容性耦合的金屬貼片1643。在頂部單元金屬貼片1641的中心處形成單元通路1642以連接頂部單元金屬貼片1641和接地條帶線1612。單元通路1642與容性耦合元件1630隔開。參考圖17B,三個容性耦合的金屬貼片1643形成沿著y方向的金屬貼片的線性陣列，且以金屬-絕緣體-金屬(MIM)結(jié)構(gòu)位于頂部單元金屬貼片1641下方以增強(qiáng)在兩個相鄰單元之間的左手電容CL的容性耦合。注意，每個金屬貼片1643位于兩個相鄰單元之間以與單元間的間隙1644的覆蓋區(qū)重疊，且與這兩個單元的頂部單元金屬貼片1641隔開，以增強(qiáng)這兩個單元之間的容性耦合。相鄰的金屬貼片1643彼此間隔足夠允許單元通路1642穿過而不與單元通路1642接觸的間隙。容性耦合元件1630包括金屬貼片1631和通路1642。金屬貼片1631至少部分地與單元1624的頂部單元金屬貼片1641的覆蓋區(qū)重疊。與不直接與單元通路1642接觸的金屬貼片1643不同，該通路1632直接與金屬貼片1631接觸，且將金屬貼片1631連接到接地條帶線1612。因此，金屬貼片1631和最后一個單元1624的頂部單元金屬貼片形成電容器，且與該單元1624的容性耦合的強(qiáng)度可以作為設(shè)計工藝的一部分通過設(shè)置在金屬貼片1631和最后一個單元1624的頂部單元金屬貼片1643之間的適當(dāng)間隙來控制。圖17A示出了頂部金屬層，該頂部金屬層被構(gòu)造圖案以形成頂部饋線1620、頂部單元金屬貼片1621-1624。間隙1650和1644將這些金屬元件隔開以防止彼此直接接觸，并允許在兩個相鄰元件之間的容性耦合。圖17C示出了位于單元1621-1624的覆蓋區(qū)外部的底部接地電極1610和被連接到底部接地電極1610的接地條帶線1612。在圖17B中，示出了容性耦合的金屬貼片1643位于與容性調(diào)諧元件1630的金屬貼片1631相同的金屬層中。替代地，金屬貼片1631可以位于與耦合的金屬貼片1643不同的層中。因此，在圖16中的1-D天線使用"蘑菇狀，，單元結(jié)構(gòu)以形成分布式CRLHMTM。在微帶(microstrip)貼片1641之間的間隙下方使用由容性耦合的金屬貼片1643和頂部單元金屬貼片1641組成的MIM電容器，來實(shí)現(xiàn)高的C_L值。饋線1620經(jīng)由間隙1650容性耦合到MTM結(jié)構(gòu)，且可以調(diào)整間隙1650以實(shí)現(xiàn)最佳匹配。使用容性調(diào)諧元件1630來精細(xì)調(diào)諧天線諧振到期望的操作頻率，且實(shí)現(xiàn)期望的帶寬(BW)。通過改變該元件相對于微帶片的高度來完成調(diào)諧，因此實(shí)現(xiàn)與GND的更強(qiáng)或更弱的容性耦合，這影響諧振頻率和BW?？梢詮陌▉碜訰ogers公司的商標(biāo)名為"RT/Duroid5880"的材料在內(nèi)的材料范圍選擇用于基板1601的介電材料。在一個一實(shí)施例中，基板可以具有3.14mm的厚度，且MTM天線元件的整體尺寸可以為寬8mm,長18mm,高3."mm,如由基板厚度所設(shè)置的。單位CRLH單元的頂部貼片1641可以為在x方向上8mm寬，且在y方向上4ram長，且在兩個相鄰單元之間的單元間間隙是O.lmm。通過使用如下MIM貼片來增強(qiáng)在相鄰單元之間的耦合該MIM貼片可以是8mm寬，2.8mm長，定位上與這兩個貼片的中心等距且在下方5mil的高度。饋線被耦合到天線，與第一單位單元的邊緣具有0.lmm的間隙。端接單元頂部貼片與單位CRLH單元一樣寬，且長為4。在第四CRLH單元和端接單元之間的間隙是5mil。將所有頂部貼片與底部單元-GND連接的通路都是直徑O.8mm,且位于頂部貼片的中心。使用上述設(shè)備參數(shù)，對圖17的設(shè)計進(jìn)行全波HFSS仿真，來表征天線的特性。圖18圖示了用于HFSS仿真的、圖17中的對稱設(shè)備的一半的模型，圖19A-19E示出了仿真結(jié)果。圖19A示出了天線的回波損耗(returnloss),Sll。Sll在-10dB級別以下的區(qū)域用于量度天線的BW。Sll頻語示出了兩種定義明確的頻帶中心在3.38GHz的第一頻帶，其BW為15麵z(4.4%的相對BW)，和開始于4.43GHz的第二頻帶，且延展超過6GHz,其相對BW大于30t圖19B和19C示出了分別在3.38GHz和5.31GHz的xz平面和yz平面中的天線輻射圖案。在3.38GHz，天線呈現(xiàn)出類似雙極性輻射圖案，其最大增益G-max為2dBi。在5.31GHz，該天線示出了不成形的片狀(patch-like)圖案，其G—max=4dBi。還使用HFSS仿真來評估將饋線匹配到MTM結(jié)構(gòu)的效果和容性調(diào)諧端接(termination)的效果。圖19D和19E示出了作為信號頻率函數(shù)的天線的回波損耗的繪圖。這種繪圖可以被用于確定諧振的位置和它們的帶寬。圖19D示出了通過改變饋線的寬度而獲得的天線的回波損耗。圖19E示出了通過改變端接電容器的高度(例如，金屬貼片1631和頂部單元金屬貼片1641之間的間距)調(diào)諧該天線而獲得的天線的回波損耗。該仿真表示，無論調(diào)諧所述寬設(shè)計相位期間可以獨(dú)立或組合地使用這兩個參數(shù)來調(diào)諧天線的諧振頻率和帶寬，以實(shí)現(xiàn)期望或最佳性能。圖20和21A到21D示出了具有可調(diào)節(jié)的饋線寬度的2層3單元天線的例子。類似于圖16中的天線設(shè)計，該天線也使用了截短的接地電極設(shè)計和端接電容器設(shè)計。具有單元2021、2022和2023的l-D單元陣列具有與圖16中類似的設(shè)計，但具有不同的單元數(shù)量和不同的單元尺度。在圖20中，MTM結(jié)構(gòu)的整體尺度是15mmxiOmmx3,14腿。請注意，圖20中的饋線設(shè)計使用了寬度上窄于單元20n-2023的饋線2020,并使用被連接到饋線2020且匹配單元2021-2023的寬度的發(fā)射臺2060來優(yōu)化饋線2020和單元2021-2023之間的容性耦合。因此，除了調(diào)整單元的整體寬度和端接電容器1630的間距以夕卜，可以獨(dú)立配置饋線2020的寬度以提供配置天線諧振和帶寬的靈活性。圖22A示出了針對用于增加圖20中三單元l-DMTM天線設(shè)計中的天線BW的降低接地平面方法的HFSS仿真模型。該設(shè)計的HFSS模型僅示出了天線的乂〉0側(cè)。以下參數(shù)用于HFSS仿真中的圖22A中的模型。單位CRLH單元的頂部貼片是1Omm寬(x方向)和5mm長(y方向)，兩個相鄰的單元之間間隙是0.l隨。通過使用下述MIM貼片來增強(qiáng)相鄰單元之間的耦合，該MIM貼片寬10mm,長3.8咖，位于與這兩個貼片的中心等距且在下方高為5mil的位置。^t責(zé)線耦合到天線，具有發(fā)射臺，該發(fā)射臺由頂部10mmx5mm貼片組成，距離第一單位單元的邊緣0.05-mm間隙。連接所有頂部貼片與底部單元-GND的通路直徑0.8mm,且位于頂部貼片的中心。圖22B示出作為信號頻率函數(shù)的天線的回波損耗。該仿真揭示了中心分別在2.65GHz和5.3GHz且相對BW為~10%和23%的兩個寬諧振。圖22C和22D分別示出了在上述頻率處的天線輻射圖案。圖22E示出了回波損耗隨天線饋線寬度和GND與天線元件的重疊的變化。在除了第一個(見圖例說明)以外的所有變化中，保留了諧振的結(jié)構(gòu)。在10mm的饋線寬度處實(shí)現(xiàn)了最佳匹配。還調(diào)整基板/GND平面的尺寸來調(diào)查強(qiáng)GND平面減少對圖20中的三單元l-DMTM天線設(shè)計中的天線諧振和各個BW的影響。圖22F示出了對于不同基板/GND尺寸由仿真獲得的回波損耗。Sll參數(shù)在關(guān)注的頻率范圍上顯著變化，且除了一個以外的所有設(shè)計變化示出了在2和6GHz之間的若干GHz的大BW。大的BW是到減少的GND的更強(qiáng)耦合的結(jié)果。圖22G示出了對于圖22A中的天線模型在2.5GHz處的天線輻射圖案。盡管GND尺寸小，但天線輻射圖案具有與延伸超過GND平面很多的輻射元件相關(guān)的、相同的期望的雙極性狀的特性。圖23示出了由2-D陣列的3x3MTM單元組成的天線的例子。使用介電基板2301來支撐MTM單元陣列。圖24A、24B、24C和24D示出了該天線的細(xì)節(jié)。返回參考圖3中的2-D陣列，在圖23中的每個單位單元2300與圖3中的單元構(gòu)造類似，其中容性耦合的金屬貼片350被提供在基板頂部表面上的頂部單元金屬貼片211的下方，且位于與單元間間隙320重疊以容性耦合到該貼片211的位置。與圖3中的基板底部上連續(xù)且均勻的接地電極202不同，圖23中的接地電極2310被構(gòu)造圖案以具有稍微大于MTM單元陣列的覆蓋區(qū)的接地電極孔洞(aperture)2320、且^皮構(gòu)造圖案以包括平行接地條帶線2312,該平行接地條帶線2312被連接到底部電極2310的外圍導(dǎo)電區(qū)域。該底部接地電極2310的設(shè)計提供了用于增加CRLHMTM天線的諧振帶寬的截短接地電極設(shè)計的另一例子。圖24C示出了用于圖23中的2-DMTM單元陣列的截短接地電極2310的細(xì)節(jié)。接地條帶線2312彼此平行且分別與三行(row)MTM單元2300的中心對齊，以^更每個接地條帶線2312與三個不同列(column)的MTM單元的單元通路212直接接觸。通過該設(shè)計，在MTM單元陣列的輻射部分周圍減少了接地電極2310的面積，且所有的MTM單元2300被連接到7>共接地電極2310。這種消除在輻射元件附近的GND平面的一部分以增加天線帶寬的方案產(chǎn)生了顯著的優(yōu)勢。取代完全消除在輻射元件方向上延伸超過饋線點(diǎn)的GND平面部分，切除GND電極的比MTM結(jié)構(gòu)大該信號的若干波長的方形區(qū)域。窄的金屬條帶2312仍然位于該結(jié)構(gòu)下方，以便將單元通路212連接到由所有MTM單元2300共享的GND電極2310。在一個一實(shí)施例中，可以使用彼此緊接安裝的兩個基板來建立圖23中的天線。例如，頂部基板可以具有0.25mm的厚度和10.2的介電常數(shù)，且底部基板可以具有3.048mm的厚度和3.48的介電常數(shù)。頂部單元金屬貼片211、中間容性耦合金屬貼片350和底部接地電極2310的這三個金屬化層分別位于簿頂部基板的頂部、兩個基板之間的接合部(interface)、和底部厚基板的底部。中間層的角色是用于通過使用金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器來增加在兩個相鄰單元之間和在第一中心單元和饋線之間的容性耦合。單位CRLH單元的頂部貼片可以是4mm寬(x-方向)和4mm長(y-方向)，兩個相鄰單元之間具有0.2mm的間隙。該饋線被耦合到該天線，且距離第一單位單元的邊緣具有0.lmm的間隙。將所有頂部單元貼片與底部單元-GND連接的通路直徑是0.34mm,且位于頂部貼片的中心。在中間的MIM貼片相對頂部貼片旋轉(zhuǎn)了45度，且可以具有3.82咖x3.82mm的尺度。圖25A示出了對于圖23中示出的截短接地電極的若干不同設(shè)計作為信號頻率函數(shù)的回波損耗的HFSS仿真結(jié)果。調(diào)查天線諧振和帶寬相對于GND切除的尺寸的特性。從這些仿真獲得的該天線的回波損耗的結(jié)果顯示圖23中的接地電極設(shè)計是用于規(guī)劃天線諧振和帶寬的一種有效方式。圖25A中示出了四個不同的GND切除量一一該GND切除量在3x3MTM陣列的四側(cè)上相等一一的回波損耗。通過比MTM單元陣列結(jié)構(gòu)僅大0.5mm的GND切除，該諧振接近于具有完全GND的天線的諧振，且仍然窄(〈r/。相對BW)。對于具有延伸3mm、5.5mm和8mm的GND切除的設(shè)計，該諧振移向更高的頻率(~2.70GHz)，且諧振帶寬增加了近似4%。相比較，具有全部連續(xù)接地電極的相同MTM單元陣列天線近似呈現(xiàn)出在2.4GHz的n=-1的諧振，該2.4GHz是對于若干無線通信應(yīng)用，最顯著地在802.lib和g標(biāo)準(zhǔn)之下的WiFi網(wǎng)絡(luò)，而言感興趣的頻率。但是，具有完全連續(xù)接地電極的MTM單元陣列天線的諧振BW小于1%,且因此可能在需要更寬的帶寬的各種實(shí)際應(yīng)用中使用受限。圖25B示出了在2.62GHz處的天線輻射圖案的HFSS仿真結(jié)果。相比于具有減少的GND平面的其他天線設(shè)計，該設(shè)計具有在GND平面中的相對小的去除，且因此，輻射圖案更對稱，且在向上的且遠(yuǎn)離GND層的區(qū)域中具有更強(qiáng)的輻射功率。圖26示出了產(chǎn)生LH、混合的和RH諧振模式的具有1-DCRLHMTM單元陣列的多模式傳輸線的例子。該TL具有如圖27A和27B所示的兩個金屬層。兩個頂部饋線2610和2620容性耦合到1-D陣列的兩個端。在分布式CRLHMTM結(jié)構(gòu)中，存在純LH、純RH和混合模式。該LH和RH模式本質(zhì)上是TEM,而混合模式是TE-模式，其出現(xiàn)在LH和RH模式之間的頻率間隔中。圖26示出了采用所有三種模式以便覆蓋寬范圍操作諧振頻率的多模式CRLHMTM結(jié)構(gòu)。在圖26中，每個單位單元2600具有6mmx18mmx1.57mm的尺度。該基板RgersRT5880材料具有3.2的介電常數(shù)和0.0009的損耗因數(shù)(losstangent)。該基板100mm長、70mm寬和1.57Mm厚。通路2602位于頂部貼片中心，且將頂部貼片連接到底部完全GND。饋線2620以0.lmm的間隙連接到第一單位單元。對上述具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行HFSS仿真來獲得該傳輸線的S21和Sll參數(shù)，且評估等效電路組件，CL、LL、CR、LR的值?？梢詮腍FSS仿真且從理論獲得Sll結(jié)果。關(guān)于RH模式，理論和仿真示出了極佳的一致性。在LH側(cè)，理論結(jié)構(gòu)示出了向更低頻率的輕微偏移，考慮到LH參數(shù)難以評估時這是自然的。在HFSS仿真中示出混合模式，且無法從分析表達(dá)式推導(dǎo)出混合模式。該仿真表示模式的不同類型等于在MTM結(jié)構(gòu)中的單元的數(shù)量。圖28示出了基于圖26中的TL設(shè)計的兩單元MTM線性陣列的多模式天線。圖29A和29C示出了該天線的HFSS仿真。天線的回波損耗一致示出兩個LH模式，n=0和n=-l,以及顯現(xiàn)非常接近于它們的LH對應(yīng)物(counterpart)的兩個混合模式的存在。從該繪圖看出，！^0LH諧振示出BW>1%,該BW可以通過對50ohm的更好匹配而進(jìn)一步增加。利用不同CRLH參數(shù)的仿真表示LH諧振顯現(xiàn)越靠近混合模式，它們變得越寬。這種行為類似于在平衡的CRLHMTM結(jié)構(gòu)中的諧振的加寬。因此，通過操縱LH、RH和混合模式的位置，人們可以創(chuàng)造萬能多模式天線。由TR-模式切除頻率來確定混合模式的位置為零階。對于天線應(yīng)用采用混合模式的另外優(yōu)點(diǎn)來自于下述事實(shí)對于小的天線，RH諧振出現(xiàn)在無線通信中不使用的高頻率處?；旌夏Ｊ饺菀椎乜捎糜谶@種應(yīng)用。而且，因?yàn)檫@些模式顯示由導(dǎo)體損耗造成的最小衰減，所以這些模式在天線增益和效率方面提供另外的優(yōu)點(diǎn)。在許多上述MTM設(shè)計中，接地電極層位于該基板的一側(cè)上。但是，該接地電極可以以MTM結(jié)構(gòu)的形式在基板的兩側(cè)上形成。在這種配置中，MTM天線可以被設(shè)計以包括電磁寄生(parasitic)元件?？梢允褂眠@種MTM天線來通過一個或多個寄生元件的存在來實(shí)現(xiàn)特定技術(shù)特征。圖30示出了具有MTM寄生元件的MTM天線的例子。在具有頂部和底部接地電極3040和3050的介電基板3001上形成該天線。在該天線中用相同單元結(jié)構(gòu)來形成兩個MTM單位單元3021和3022。單位單元3021是有源天線單元，且其頂部單元金屬貼片被連接到用于接收要發(fā)送的傳輸信號的饋線3037。單位單元3022的頂部金屬貼片和單元通路被分別連接到頂部和底部接地電極3040和3050。如此，單位單元3022不輻射且操作為寄生MTM單元。圖31A和31B圖示了在基板3001的兩面上的頂部和底部金屬層的細(xì)節(jié)。除了它短接(short)到頂部GND以外，寄生元件與該天線設(shè)計相同。每個單位單元包括在基板3001頂部表面上的頂部單元金屬貼片3031、在基板3001底部表面上的接地電極連接盤(pad)3033、和穿透基板3001以將接地連接盤3033連接到頂部單元貼片3031的單元通路3032。在底部表面上形成接地電極條帶線3034以將接地連接盤3033連接到在單元3022和3021的覆蓋區(qū)外面的底部接地電極3050。在頂部表面上，形成頂部發(fā)射臺3036來經(jīng)由間隙3035與頂部單元金屬貼片3031容性耦合。形成頂部饋線3037以將寄生單位單元3022的頂部發(fā)射臺3036連接到頂部接地電極3040。不同于單位單元3022,在頂部接地電極3040中形成共面波導(dǎo)(CPW)3030以連接到用于有源單位單元3021的頂部饋線3037。如圖30和圖31A所示，由金屬條帶線和與周圍的頂部接地電極3040的間隙來形成CPW3030，以提供RF波導(dǎo)來作為天線向有源MTM單元3021饋入傳輸信號。在該設(shè)計中，接地電極連接盤3033和接地電極條帶線3034具有小于頂部單元金屬貼片3031的尺度。因此，有源單位單元3021具有截短的接地電極以實(shí)現(xiàn)寬的帶寬。作為圖30中的上述設(shè)計的具體例子，圖32A示出了在單個1.6-mm厚、具有4.4的介電常數(shù)和0.02的損耗因數(shù)的FR4基板上構(gòu)造的天線。單位CRLH單元的頂部貼片5-mm寬(x-方向)和5-mm長(y-方向)。饋線是長3mm、寬0.3mm的條帶，且經(jīng)由5mm長和3.5咖寬的發(fā)射臺耦合到有源天線單元。該發(fā)射臺被耦合到該單位單元，距離該單位單元的邊緣O.l-薩的間隙。將所有頂部貼片與底部單元GND連接的通路在直徑上是0.25mm,且位于頂部貼片的中心。寄生元件3022用于沿著所選方向增加有源元件3021的最大增益。圖32A中的天線產(chǎn)生了具有5.6dBi的最大增益的定向全面增益天線圖案。相比較，沒有寄生元件的相同構(gòu)造的MTM單元天線元件具有最大增益為2dBi的全向圖案?？梢栽O(shè)計有源元件和寄生元件之間的距離，以控制有源天線單元的輻射圖案來實(shí)現(xiàn)在不同方向上的最大增益。圖32B和32C分別示出了，圖32A中的有源天線MTM單元的仿真回波損耗和該天線的輸入阻抗的實(shí)數(shù)和虛數(shù)部分?？梢赃x擇該發(fā)射臺2036和單元金屬貼片3031的尺度來實(shí)現(xiàn)期望的天線性能特性。例如，當(dāng)在圖32A例子中的寄生元件的發(fā)射臺的長度從3.5mm減少到2.5mm且單元金屬貼片的長度從5mm增加到6mm時，有源元件的回波損耗被改變以提供圖32D所示的處于Sll=-10dB處的從2.35GHz到4.42GHz的更寬的操作頻帶。在圖30中的上述例子是具有單個有源元件和單個寄生元件的天線。這種有源和寄生元件兩者組合的使用可以被用于構(gòu)造各種天線配置。例如，可以在天線中包括單個有源元件和兩個或更多寄生元件。在這種設(shè)計中，可以控制多個寄生元件相對于單個有源元件的位置和間隔來操縱得到的天線輻射圖案。在另一設(shè)計中，天線可以包括兩個或更多有源MTM天線元件和多個寄生元件。有源MTM元件可以在結(jié)構(gòu)上與寄生MTM元件相同或不同。除了操作和控制得到的增益圖案以外，可以使用有源元件來增加在給定頻率處的BW或提供另外的(一個或多個)操作頻帶。MTM結(jié)構(gòu)還可以用于構(gòu)造緊致封裝的、用于各種應(yīng)用的收發(fā)器天線，諸如膝上計算機(jī)的無線卡、諸如PDA、GPS設(shè)備和手機(jī)的移動通信設(shè)備的天線?？梢栽诠不迳险现辽僖粋€MTM接收器天線和一個MTM發(fā)射器天線。圖33A、33B、33C和33D圖示了基于截短接地設(shè)計的具有兩個MTM接收器天線和一個MTM發(fā)射器天線的收發(fā)器天線設(shè)備的例子。參考圖33B，處理基板3301以包括在其部分頂部基板表面上的頂部接地電極3331和在其部分底部基板表面上的底部電極3332。在頂部和底部接地電極3331和3332的覆蓋區(qū)外面的基板3301的區(qū)域中形成兩個MTM接收器天線單元3321和3322以及一個MTM發(fā)射器天線單元3323。在頂部接地電極3331中形成三個分離的CPW3030以分別引導(dǎo)三個天線單元3321、3322和3323的天線信號。三個天線單元3321、3322和3323被分別標(biāo)注為如圖33A中所示的端口1、3和2。可以分別在這三個端口1、2、3處獲得度量S11、S22和S33，且可以獲得在端口1和2之間的信號耦合度量S12和在端口3和1之間的信號耦合度量S31。這些度量表征了該設(shè)備的性能。每個天線經(jīng)由發(fā)射臺3360和連接CPW3030和發(fā)射臺3360的條帶線被耦合到對應(yīng)的CPW3030。天線單元3321、3322和3323的每個被構(gòu)造以包括在頂部基板表面上的頂部單元金屬貼片、導(dǎo)電通路3340、和尺度小于頂部單元金屬貼片的接地連接盤3350。接地連接盤3350可以具有大于通路3340的橫截面的面積。在其他一實(shí)施例中，接地連接盤3350可以具有大于頂部單元金屬貼片的面積。在每個天線單元中，在底部基板表面上形成條帶線3351以將接地連接盤3350連接到底部接地電極3332。在所示的例子中，兩個接收器天線單元3321和3322被配置為具有沿著垂直于CPW3030的延長方向的方向延長的矩形形狀，且位于兩個接收器天線單元3321和3322之間的發(fā)射器天線單元3323被配置為具有沿著CPW3030的延長方向上延長的矩形形狀。參考圖33B和33D，每個接地條帶線3351包括螺旋形條紋圖案，其連接到且至少部分地圍繞每個接地連接盤3350,以使每個天線單元的諧振頻率移向更低的頻率。選擇天線單元的尺度來產(chǎn)生不同的諧振頻率、例如接收器天線單元3321和3322可以在長度上短于發(fā)射器天線單元3323以具有比發(fā)射器天線單元3323的諧振頻率高的接收器天線單元3321和3322的諧振頻率。可以使用上述收發(fā)器天線設(shè)備設(shè)計來形成對于發(fā)射器天線單元操作于1.7GHz和對于接收器天線單元操作于2.lGHz的2-層MTM客戶卡。沿著具有45mm寬度的PCMCIA卡排列三個MTM天線單元，其中中間天線單元在從1710MHz到1755MHz的頻帶內(nèi)諧振發(fā)射器，且兩個接收器側(cè)天線在從2110MHz到2155MHz的頻帶中的頻率處諧振，用于移動通信的先進(jìn)無線服務(wù)(AWS)系統(tǒng)以提供數(shù)據(jù)服務(wù)、視頻服務(wù)和消息服務(wù)。可以通過塑造發(fā)射臺的形狀(例如，其寬度)來實(shí)現(xiàn)50-Ohm阻抗匹配。基于以下所列規(guī)范來配置天線單元。使用具有1.1mm厚度的FR4基板來支撐這些單元。在側(cè)單元和GND之間的距離是1.5mm。在底層上的通路線由0.3mm寬的兩條直線和0.5-mm半徑的3/4圓構(gòu)成。中間天線由于其更長的底部GND線而在更低的頻率處諧振。發(fā)射臺和頂部GND之間的間隙是0.5mm。該螺旋由半徑0.6mm和距離接地連接盤的中心0.6mm間距的完整圓構(gòu)成。<table>tableseeoriginaldocumentpage35</column></row><table>圖34A和34B示出了在上述收發(fā)器設(shè)備中的仿真和量度的回波損耗?；夭〒p耗和隔離度(isolation)類似，其中由于在頂部和底部層上的阻焊層(so1dermask)而在中心頻率中輕微偏移。即使在相鄰TX和RX天線之間的空隙小于大約人/95的1.5mm，在2.1GHz和1.7GHz天線之間的隔離度也顯著地低于-25dB。在兩個RX天線單元2.lGHz天線之間的隔離度在小于3mm分隔(即,小于入/45)的情況下小于-10dB。圖34C和34D-F分別示出了在2.l-GHz頻帶中的效率和輻射圖案。效率在50%以上，且在1.8GHz處實(shí)現(xiàn)了峰值增益?？紤]到天線單元3323具有入/20(長度)x入/35(寬度)x入/120(深度)尺度的緊致天線結(jié)構(gòu)，這些是極佳數(shù)字。圖34G和34H-J分別示出了在1.7-GHz頻帶中的效率和輻射圖案。效率到達(dá)50°/。，且在1.6GHz處實(shí)現(xiàn)了峰值增益?？紤]到天線單元3323具有人/17(長度)x入/35(寬度)x人/160(深度)尺度的緊致天線結(jié)構(gòu)，這些是極佳數(shù)字。諸如膝上計算機(jī)的一些應(yīng)用對在與GND平面的表面垂直的方向上天線的長度施加了空間限制?？梢栽谂c頂部GND平行的方向上布置天線單元以提供緊致的天線配置。圖35圖示了在該配置中的一個示例的MTM天線設(shè)計。圖36A、36B和36C圖示了在圖35中的三層設(shè)計的細(xì)節(jié)。在該例子中使用3層接地電極，其中兩個基板3501和3502互相堆疊以支撐如下三個接地電^l層在基板3501的頂部表面上的頂部接地電極3541、在兩個基板3501和3502之間的中間接地電極3542、和在基板3502的底部上的底部接地電極連接盤3543。接地電極3451和3452是該設(shè)備的兩個主GND。每個底部接地電極連接盤3543與MTM單元相關(guān)，并被提供以在中間接地電極3542之下路由(route)該電流。定位MTM天線單元3531、3532和3533以形成沿著平行于接地電極3541、3542和3543的邊界的方向延伸的天線。相應(yīng)地，在基板3502的底部上形成三個底部接地電極連接盤3543。每個天線單元包括在基板3501頂部表面上的頂部單元貼片3551、在基板3501頂部表面與基板3502底部表面之間延展且與頂部單元金屬貼片3551接觸的單元通路3552、和在基板3502底部表面上且與單元通路3552接觸的底部接地連接盤3553。該單元通路3552可以包括在基板3501和3502之間的接合部處彼此連接的在頂部基板3501中的第一通路和在底部基板3502中的分離的第二通路。在基板3502底部表面上形成底部接地條帶線3554以將接地連接盤連接到底部接地電極連接盤3543。通過導(dǎo)電中間底部通路3620來連接中間接地電極3542和接地電極連接盤3543，該導(dǎo)電中間底部通路3620從圖36A中的頂層的鳥瞰圖中也是可見的。頂部接地電極3541的金屬層被構(gòu)造圖案以形成用于饋送由MTM單元3531、3532和3533形成的天線的CPO3030。形成饋線3510以將CPW3030連接到發(fā)射臺3520,發(fā)射臺3520位于第一MTM單元3531旁邊且經(jīng)由間隙被容性耦合到單元3531。在該設(shè)計中，中間電極3542是為了將底層上的GND線延展超過主GND的邊緣，以便在主GND之下延展電流路徑以降低諧振頻率。在一個一實(shí)施例中，頂部基板3501是0.787咖厚，且底部基板3502是1.578mm厚。兩個基板3501和3502都可以由具有4.4的介電常數(shù)的介電材料構(gòu)成。在其他一實(shí)施例中，基板3501和3502可以由不同介電常數(shù)值的介電材料構(gòu)成。CRLHMTM單元的頂部貼片是2.5mm寬(y-方向)和4mm長(x-方向)，在兩個相鄰的單元之間有0.1-mm的間隙。饋線被耦合到該天線，且離第一單位單元的邊緣有0.lmm的間隙。連接所有頂部貼片與底部單元-GND的通路在直徑上是12mil，且位于頂部貼片的中心。GND線在中間層主GND之下延展3.85mm，以降低頻率諧振，且長1.574mm且直徑12mil的通路用于將底層GND線連接到中間層主GND。圖37示出了作為頻率函數(shù)的上述天線的回波損耗的FHSS仿真結(jié)果。還針對2.22GHz、2.8GHz、3.77GHz和6.27GHz的信號頻率,示出了該設(shè)備上的每個天線信號的電場分布。最低的諧振是LH,這是因?yàn)轭l率隨著沿著該結(jié)構(gòu)的降低導(dǎo)波而降低。該導(dǎo)波被看作沿著3-單元結(jié)構(gòu)在兩個波峰之間的距離。在2.2GHz處，該諧振波被限制在兩個連續(xù)的單元邊界之間，而在更高頻率處，該波跨越了兩個或更多單元。具有理想磁導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的CRLHMTM天線上述CRLHMTM結(jié)構(gòu)設(shè)計基于使用理想電導(dǎo)體(perfectelectricconductor,PEC)作為在基板一側(cè)上的接地電極。PEC地可以是覆蓋整個基板表面的金屬層。如在上述例子中所示，可以截短PEC接地電極以具有小于基板表面的尺度，來增加天線諧振的帶寬。在上述例子中，可以設(shè)計截短的PEC接地電極來覆蓋基板表面的一部分，且不與MTM單元的覆蓋區(qū)重疊。在這種設(shè)計中，可以使用接地電極條帶線來連接單元通路和截短的PEC接地電極。的LH相對方，C—L。因此，可以增加諧振的帶寬。PEC接地電極提供在MTM結(jié)構(gòu)中的金屬地平面。可以由理想磁導(dǎo)體(PMC)結(jié)構(gòu)的理想磁導(dǎo)體平面或表面來替換金屬地平面。PMC結(jié)構(gòu)是人造結(jié)構(gòu)，且在自然界中不存在。PMC結(jié)構(gòu)可以在相當(dāng)寬的頻率范圍上展現(xiàn)出PMC屬性。Sieve叩iper在"高阻抗電磁表面(High-ImpedanceElectromagneticSurfaces)，，,十專士"i侖文,力口州大學(xué)，洛杉磯(1999)中描述了PMC結(jié)構(gòu)的例子。以下部分描述了基于CRLHMTM結(jié)構(gòu)和PMC結(jié)構(gòu)的組合的、用于天線和其他應(yīng)用的MTM結(jié)構(gòu)?？梢栽O(shè)計MTM天線以包括PMC平面而不是在MTM結(jié)構(gòu)之下的PEC平面?；贖FSS模型的初始研究確認(rèn)了，對于在1-D和2-D兩種配置的天線，這種設(shè)計都可以提供比具有金屬GND平面的MTM天線更寬的BW。因此，MTM天線可以例如包括具有在第一側(cè)上的第一表面和在與第一側(cè)相對的第二側(cè)上的第二表面的介電基板、在第一表面上形成的至少一個單元導(dǎo)電貼片、在基板的第二表面上形成以支撐與第二表面接觸的PMC表面的PMC結(jié)構(gòu)、以及在基板中形成以將導(dǎo)電貼片連接到PMC表面來形成CRLHMTM單元的導(dǎo)電通路連接器。第二表面可以被用于支撐PMC結(jié)構(gòu)，且與基板接合以構(gòu)造MTM天線。圖38示出了在PMC表面上形成的2-DMTM單元陣列的一個例子。第一基板3801被用于支撐在陣列中的CRLHMTM單位單元3800。兩個相鄰的單元3800被隔開了單元間間隙3840，且彼此容性耦合。每個單元包括在兩個表面之間的第一表面3801中延展的導(dǎo)電單元通路3812。在第二基板上形成的PMC結(jié)構(gòu)與第一基板3801的底部表面接合以提供PMC表面3810作為用于接地電極層的代替品。饋線3822被容性耦合到陣列中的單位單元3800。發(fā)射臺3820可以在饋線3822的下方形成，且被定位以覆蓋在饋線3822和該單位單元之間的間隙，來增強(qiáng)在饋線3822和該單位單元之間的容性耦合。圖39A、39B、39C和39D示出了在圖38中的設(shè)計的細(xì)節(jié)。容性耦合的金屬貼片3920的層可以在頂部單元電極片3910的下方形成，且位于單元間間隙3840的下面以形成MIM電容器?？梢栽谂c容性耦合的金屬貼片3920相同的層中形成發(fā)射臺3820。圖40示出了可以用于實(shí)現(xiàn)圖38中的PMC表面3810的PMC結(jié)構(gòu)的例子。提供第二基板4020以支撐PMC結(jié)構(gòu)。在基板4020的頂部表面上，形成金屬單元貼片4001的周期性陣列，以在兩個相鄰的單元貼片之間具有單元間隙4003。在基板4020的另一側(cè)，底部側(cè)上形成全接地電l及層4030。在基板4020中形成單元通路4002來將每個金屬單元貼片4001連接到全接地電極層4030。可以配置該結(jié)構(gòu)來形成頻帶間隙材料，且使得具有金屬單元貼片陣列的頂部表面呈現(xiàn)PMC表面3810。圖40中的PMC結(jié)構(gòu)可以被堆疊到基板3801,來使得具有金屬單元貼片陣列的頂部表面與基板3801的底部表面接觸。該組合結(jié)構(gòu)是建立在圖40中的PMC結(jié)構(gòu)上的MTM結(jié)構(gòu)。通過用PMC表面來替換GND電極，全HFSS^t型可以基于圖3和23中的PDMTM天線設(shè)計。在圖38中的MTM天線上進(jìn)行HFSS仿真。頂部表面是0.25隱厚，且具有10.2的高介電常數(shù)。底部基板是3.048mm厚，且具有3.48的介電常數(shù)。三個金屬化層位于頂部、底部和在兩個基板之間。中間層的角色是通過使用金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器來增加在兩個相鄰單元之間以及在第一中心單元和饋線之間的容性耦合。CRLH單元的頂部貼片是4tnm寬(x-方向)以及4mm長(y-方向)，在兩個相鄰的單元之間具有0.2mm的間隙。饋線被耦合到該天線，距離第一單位單元的邊緣具有0.lmm的間隙。連接所有頂部貼片與底部單元-GND的通路在直徑上是0.34mm且位于頂部貼片的中心。該MIM貼片相對頂部貼片旋轉(zhuǎn)45度，且具有2.48mmx2.48mm的尺度。圖41A和41B示出了HFSS仿真的天線回波損耗和天線輻射圖案。天線的BW從2.38GHz延展到5.90GHz,這覆蓋了寬范圍的無線通信應(yīng)用(例如，WLANS02.lla、b、g、n、WiMax、BlueTooth等)的頻帶。與使用減少的GND金屬平面的先前的MTM設(shè)計相比較，在具有PMC表面的MTM結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)的BW可以顯著地增加。另外，該天線呈現(xiàn)圖41B所示的片狀輻射圖案。在各種應(yīng)用中可期望該輻射圖案。在上述例子中，用于CRLHMTM結(jié)構(gòu)中的各種組件諸如頂部單元金屬貼片和發(fā)射臺的電極的邊界是直的。圖42圖示了具有這種直邊界的單位單元的頂部單元金屬貼片和其發(fā)射臺的一個例子。但是，這種邊界可以被彎曲或折彎以具有凹邊界或凸邊界，來控制CRLHMTM結(jié)構(gòu)的電場空間分布和阻抗匹配情況。圖43-48提供了頂部金屬貼片和對應(yīng)的發(fā)射臺的接合部邊界的非直邊界的例子。圖44、45、47和48進(jìn)一步示出了如下例子其中，不與另一電極的邊界形成接合部的頂部單元金屬貼片的獨(dú)立式邊界也可以具有彎曲或折彎的邊界，以控制CRLHMTM結(jié)構(gòu)的電場的分布或阻抗匹配情況。在1D和2D配置中的各種CRLHMTM設(shè)備中，可以設(shè)計單層和多層來符合RF芯片封裝技術(shù)。第一方法通過使用低溫共燒陶瓷(Low-TemperatureCo-firedCeramic)(LTCC)設(shè)計和加工技術(shù)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級封裝(System-on-Package)(SOP)概念。通過使用具有高介電常數(shù)或電容率s的材料來設(shè)計多層MTM結(jié)構(gòu)用于LTCC加工。這種材料的一個例子是具有s=7.8和損^^因^:為0.0004的DuPont951。更高的e值導(dǎo)致進(jìn)一步的尺寸減小。因此，在使用具有s=4.4的FR4基板的先前部分中給出的所有設(shè)計和例子都可以輸送于LTCC，其中將串聯(lián)和并聯(lián)電容器以及電感器調(diào)整為符合LTCC更高介電常數(shù)基板。使用GaAs基板和薄聚酰胺層的單片微波IC(醒IC)還可以用于將印刷MTM設(shè)計歸于RF芯片。調(diào)整在FR4或Roger基板上的原始MTM設(shè)計以符合LTCC和麗IC基板/層介電常數(shù)和厚度。<table>tableseeoriginaldocumentpage39</column></row><table>GND接地平面EM電磁FEM全電磁LH左手MB多頻帶MIM0多輸入多輸出MTM超材料PMC理想磁導(dǎo)體RH右手TE才黃向電場TEM#黃向電》茲場TM橫向磁場Tl傳輸線雖然本說明書包含了許多具體細(xì)節(jié)，但這些都不應(yīng)該成為對本發(fā)明或所要求保護(hù)的范圍的限制，而是作為對本發(fā)明的具體實(shí)施例的特殊特征的描述。在本說明書中在各個實(shí)施例的文字環(huán)境中描述的特定特征還可以在單個實(shí)施例中組合地實(shí)現(xiàn)。相反，在單個實(shí)施例的文字環(huán)境中描述的各種特征也可以分離地在多個實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)、或在任何適合的子組合中實(shí)現(xiàn)。另外，雖然特征可以如上所述在特定組合中起作用，且甚至初始地如此要求保護(hù)，但來自所要求保護(hù)的組合的一個或多個特征可以在某些情況下從該組合中去除，且所要求保護(hù)的組合可以被指導(dǎo)為子組合或子組合的變體。僅公開了一些實(shí)施例子。但是，應(yīng)該理解，可以進(jìn)行變化和改進(jìn)。權(quán)利要求1.一種天線設(shè)備，包括介電基板，具有在第一側(cè)上的第一表面和在與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)上的第二表面；單元導(dǎo)電貼片，在所述第一表面上形成；單元接地導(dǎo)電電極，在所述第二表面上形成、且在由所述單元導(dǎo)電貼片投影到所述第二表面上的覆蓋區(qū)中；主接地電極，在所述第二表面上形成，且與所述單元接地導(dǎo)電電極分離；單元導(dǎo)電通路連接器，在所述基板中形成，用于將所述單元導(dǎo)電貼片連接到所述單元接地導(dǎo)電電極；導(dǎo)電饋線，在所述第一表面上形成，且具有末端，該末端靠近于所述單元導(dǎo)電貼片且電磁耦合到所述單元導(dǎo)電貼片，以向或從所述單元導(dǎo)電貼片引導(dǎo)天線信號；以及導(dǎo)電條帶線，在所述第二表面上形成，且將單元接地導(dǎo)電電極連接到所述主接地電極，其中，構(gòu)造所述單元導(dǎo)電貼片、所述基板、所述單元導(dǎo)電通路連接器和所述單元接地導(dǎo)電電極以及被電磁耦合的導(dǎo)電饋線以形成復(fù)合左右手(CRLH)超材料結(jié)構(gòu)。2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括導(dǎo)電發(fā)射臺，在所述導(dǎo)電饋線的末端和所述單元導(dǎo)電貼片附近形成，且與所述導(dǎo)電饋線的末端和所述單元導(dǎo)電貼片分開，以增強(qiáng)在阻抗匹配條件下在所述導(dǎo)電饋線和所述單元導(dǎo)電貼片之間的容性耦合，以支持天線信號中的諧振頻率。3.如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中所述單元接地電極具有大于所述單元導(dǎo)電通路連接器的橫截面且小于所述單元導(dǎo)電貼片的面積的面積。4.如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中5.如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中所述導(dǎo)電條帶線具有小于所述單元導(dǎo)電貼片的尺度的寬度￡6.如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中在所述第二表面上形成的所述主地導(dǎo)電電極位于由所述單元導(dǎo)電貼片投影到所述第二表面上的覆蓋區(qū)以外。7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，包括第二主接地電極，在所述第一表面上形成且被構(gòu)造圖案以形成共面的波導(dǎo)，以及其中所述共面波導(dǎo)被連接到所述導(dǎo)電饋線以向或從所述單元導(dǎo)電貼片引導(dǎo)所述天線信號。8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中在所述第一表面上形成的所述第二主接地電極被構(gòu)造圖案以形成第二共面波導(dǎo)；所述設(shè)備包括在所述基板上形成的、且電磁耦合到所述第一表面上的所述第二共面波導(dǎo)和在所述第二表面上的所述主地的第二復(fù)合左右手(CRLH)超材料結(jié)構(gòu)，所述第二CRLH超材料結(jié)構(gòu)包括第二單元導(dǎo)電貼片，在所述第一表面上形成，且電磁耦合到所述第二共面波導(dǎo)，該第二共面波導(dǎo)向或從所述第二單元導(dǎo)電貼片引導(dǎo)第二天線信第二單元接地導(dǎo)電電極，在所述第二表面上形成，且位于由所述第二單元導(dǎo)電貼片投影到所述第二表面上的覆蓋區(qū)中；第二單元導(dǎo)電通路連接器，在基板中形成，用于將所述第二單元導(dǎo)電貼片連接到所述第二單元接地導(dǎo)電電極；以及第二導(dǎo)電條帶線，在所述第二表面上形成，且將所述第二單元接地導(dǎo)電電極連接到主接地電極。9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述單元導(dǎo)電貼片和所述第二單元導(dǎo)電貼片具有不同的尺度以使得由所述單元導(dǎo)電貼片組成的CRLH超材料結(jié)構(gòu)和由所述第二單元導(dǎo)電貼片組成的所述第二CRLH超材料結(jié)構(gòu)具有不同的諧振頻率。10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中由所述單元導(dǎo)電貼片形成的所述CRLH超材料結(jié)構(gòu)形成了接收器天線；以及由所述第二單元導(dǎo)電貼片形成的第二CRLH超材料結(jié)構(gòu)形成了發(fā)射器天線。11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中在所述第一表面上形成的所述第二主接地電極被構(gòu)造圖案以形成第三共面波導(dǎo)；所述設(shè)備包括在所述基板上形成的、且電磁耦合到在第一表面上的所述第三共面波導(dǎo)和在第二表面上的主接地的第三復(fù)合左右手(CRLH)超材料結(jié)構(gòu)，所述第三CRLH超材料結(jié)構(gòu)包括第三單元導(dǎo)電貼片，在所述第一表面上形成，且電磁耦合到所述第三共面波導(dǎo)，該第三共面波導(dǎo)向或從所述第三單元導(dǎo)電貼片引導(dǎo)第三天線信第三單元接地導(dǎo)電電極，在所述第二表面上形成，且在由所述第三單元導(dǎo)電貼片投影到所述第二表面上的覆蓋區(qū)中；第三單元導(dǎo)電通路連接器，在所述基板中形成，用于將所述第三單元導(dǎo)電貼片連接到所述第三單元接地導(dǎo)電電極；以及第三導(dǎo)電條帶線，在所述第二表面上形成，且將所述第三單元接地導(dǎo)電電極連接到主接地電極。12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中由所述第三單元導(dǎo)電貼片形成的所述第三CRLH超材料結(jié)構(gòu)形成第二接收器天線。13.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，包括寄生單元，其電磁耦合到在所述第二表面上的主接地電極和在所述第一表面上的第二主接地電極，且其包括寄生單元導(dǎo)電貼片，在所述第一表面上形成；寄生單元接地導(dǎo)電電極，在所述第二表面上形成，且在由所述寄生單元導(dǎo)電貼片投影到所述第二表面上的覆蓋區(qū)中；寄生單元導(dǎo)電通路連接器，在所述基板中形成，用于將所述寄生單元導(dǎo)電貼片連接到所述寄生單元接地導(dǎo)電電極；第一寄生導(dǎo)電線，在所述第一表面上形成，包括第一端和第二端，該第一端被連接以電磁耦合到所述寄生單元導(dǎo)電貼片，該第二端被連接到所述第二主接地電極；以發(fā)第二寄生導(dǎo)電線，在所述第二表面上形成，且將所述寄生單元接地導(dǎo)電電極連接到所述主接地電極。14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，包括第二寄生單元，其與所述寄生單元分離，且電磁耦合到在所述第二表面上的主接地電極和在所述第一表面上的第二主接地電極。15.—種天線設(shè)備，包括介電基板，具有在第一側(cè)上的第一表面和在與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)上的第二表面；多個單元導(dǎo)電貼片，在所述第一表面上形成，彼此分離且相鄰，以允許在兩個相鄰單元導(dǎo)電貼片之間的容性耦合；主接地電極，在由所述單元導(dǎo)電貼片共同投影到所述第二表面上的覆蓋區(qū)外部的所述第二表面上形成；多個單元接地電極，在所述第二表面上形成以空間上對應(yīng)于所述單元導(dǎo)電貼片，一個單元接地電極分別對應(yīng)于一個單元導(dǎo)電貼片，其中每個單元接地電極位于由相應(yīng)單元導(dǎo)電貼片投影到所述第二表面上的覆蓋區(qū)內(nèi)，且其中所述單元接地電極與所述主接地電極空間上分離；多個單元導(dǎo)電通路連接器，在所述基板中形成，用于將所述單元導(dǎo)電貼片分別連接到所述單元接地電極，以形成構(gòu)成復(fù)合左右手(CRLH)超材料結(jié)構(gòu)的多個單位單元；以及至少一個導(dǎo)電條帶線，在所述第二表面上形成，以將所述多個單元接地導(dǎo)電電極連接到所述主接地電極。16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中在所述第二表面上形成的所述主接地電極包括在由所述單元導(dǎo)電貼片共同投影到所述第二表面上的覆蓋區(qū)外部的電極部分，其中，所述電極部分被構(gòu)造圖案，以包括比由所述單元導(dǎo)電貼片共同投影到所述第二表面上的所述覆蓋區(qū)大、且被定位來與由所述單元導(dǎo)電貼片共同投影的覆蓋區(qū)重疊的孔洞。17.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中每個單位單元具有不大于與CRLH超材料結(jié)構(gòu)諧振的信號的波長的十分之一的尺度。18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中每個單位單元具有不大于與CRLH超材料結(jié)構(gòu)諧振的信號的波長的四十分之一的尺度。19.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中中第一單元導(dǎo)電貼片在該線性陣列的第一端上，第二單元導(dǎo)電貼片在該線性陣列的第二端上，所述設(shè)備包括饋線，在所述第一表面上形成，且電磁耦合到所述第一單元導(dǎo)電貼片以向或從所述第一單元導(dǎo)電貼片引導(dǎo)天線信號；以及端接電容器，包括容性耦合到所述第二單元導(dǎo)電貼片的導(dǎo)電電極。20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中所述端接電容器的導(dǎo)電電極位于第二單元導(dǎo)電貼片和第一表面之間。21.—種天線設(shè)備，包括第一介電基板，具有在第一側(cè)上的第一頂部表面和在與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)上的第一底部表面；第二介電基板，具有在第一側(cè)上的第二頂部表面和在與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)上的第二底部表面，所述第一和第二介電基板彼此堆疊以使第二頂部表面與第一底部表面接合；多個單元導(dǎo)電貼片，在所述第一頂部表面上形成，彼此分離且相鄰，以允許在兩個相鄰單元導(dǎo)電貼片之間的容性耦合；第一主接地電極，在所述第一表面上形成，且與所述單元導(dǎo)電貼片空間上分離，所述第一主接地電極被構(gòu)造圖案以形成共面波導(dǎo)，該共面波導(dǎo)被電-茲耦合到所述單元導(dǎo)電貼片中所選擇的單元導(dǎo)電貼片，以向或從該所選擇的單元導(dǎo)電貼片引導(dǎo)天線信號；第二主接地電極，在所述第一基板和第二基板之間形成，且在第二頂部表面和第一底部表面上；多個單元接地電極，在所述第二底部表面上形成以空間上對應(yīng)于所述單元導(dǎo)電貼片，一個單元接地電極分別對應(yīng)于一個單元導(dǎo)電貼片，其中每個單元接地電極位于由相應(yīng)單元導(dǎo)電貼片投影到所述第二底部表面上的覆蓋區(qū)內(nèi)，多個底部接地電極，在所述第二主接地電極之下的第二底部表面上形成；多個接地導(dǎo)電通路連接器，在所述第二基板中形成，用于將所述底部接地電極分別連接到所述第二主電極；以及多個底部表面導(dǎo)電條帶線，在所述第二底部表面上形成，用于將所述多個單元接地電極分別連接到所述底部接地電極。22.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中在所述第一頂部表面上的多個單元導(dǎo)電貼片被排列以形成線性陣列，該線性陣列平行于面向所述多個單元導(dǎo)電貼片的第一主接地電極的邊緣。23.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，包括導(dǎo)電發(fā)射臺，相鄰于所述所選擇的單元導(dǎo)電貼片且與所述所選擇的單元隔開一間隙地形成，其中，導(dǎo)電貼片和間隙的尺度被配置來提供匹配網(wǎng)絡(luò)以激勵在天線信號內(nèi)的目標(biāo)諧振頻率處的諧振；以及導(dǎo)電饋線，被連接在共面波導(dǎo)和導(dǎo)電發(fā)射臺之間。24.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，包括導(dǎo)電貼片，在兩個相鄰單元導(dǎo)電貼片之間的間隙附近形成，以形成金屬-絕緣體-金屬(MIM)結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)在所述兩個相鄰單元導(dǎo)電貼片之間的容性耦合。25.—種天線設(shè)備，包括介電基板，具有在第一側(cè)上的第一表面和在與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)上的第二表面；單元導(dǎo)電貼片，在所述第一表面上形成；理想磁導(dǎo)體(PMC)結(jié)構(gòu)，包括理想^茲導(dǎo)體(PMC)表面且與所述基板的第二表面接合以將PMC表面按壓到第二表面；單元導(dǎo)電通路連接器，在所述基板中形成，用于將所述單元導(dǎo)電貼片連接到所述PMC表面；以及導(dǎo)電饋線，在所述第一表面上形成，且具有末端，該末端靠近于所述單元導(dǎo)電貼片且電磁耦合到所述單元導(dǎo)電貼片，以向或從所述單元導(dǎo)電貼片引導(dǎo)天線信號，其中，所述單元導(dǎo)電貼片、基板、單元導(dǎo)電通路連接器、電磁耦合的導(dǎo)電饋線以及PMC表面被構(gòu)造以形成復(fù)合左右手(CRLH)超材料結(jié)構(gòu)。全文摘要公開了在處理和處置電磁波信號時使用一個或多個復(fù)合左右手(CRLH)超材料結(jié)構(gòu)的技術(shù)、裝置和系統(tǒng)。配置基于增強(qiáng)的CRLH超材料結(jié)構(gòu)的天線和天線陣列來提供各種多頻帶無線通信的寬帶諧振。文檔編號H01Q19/06GK101542838SQ200780039216公開日2009年9月23日申請日期2007年8月24日優(yōu)先權(quán)日2006年8月25日發(fā)明者阿杰伊·古馬拉,馬哈·阿喬爾,馬林·斯托伊切夫申請人:雷斯潘公司