單層金屬化并且無過孔的超材料結(jié)構(gòu)的制作方法

文檔序號：6924399閱讀：400來源：國知局

專利名稱：單層金屬化并且無過孔的超材料結(jié)構(gòu)的制作方法
單層金屬化并且無過孔的超材料結(jié)構(gòu) 優(yōu)先權(quán)聲明和相關(guān)申請本申請要求以下美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)1. )ψ 60/979, 384,豐示 H % "Single-Layer Metallization and Via-LessMetamaterial Structures and Antennas，，,于 2007 年 10 月 11 日提交；2.序號 60/987, 750,標題為"Antennas for Cell Phones, PDAs and MobileDevices Based on Composite Right-Left Handed(CRLH)Metamaterial",于 2007 年11月13日提交；3.序號 61/024,876，標題為"Antennas for Mobile Communication DevicesBased on Composite Right-Left Handed(CRLH)Metamaterials",于 2008 年 1 月 30日提交；4.序號 61/091, 203,標題為“Metamaterial Antenna Structures withNon-Linear Coupling Geometry，，，于 2008 年 8 月 22 日提交。以上申請的公開內(nèi)容通過引用結(jié)合在本文中，作為本申請說明的一部分。
背景技術(shù)：
本申請涉及一種超材料(metamaterial)結(jié)構(gòu)。電磁波在大多數(shù)材料中的傳播服從(Ε，Η，β )向量場的右手定則，其中，E是電場， H是磁場，并且β是波矢量。相速度方向和信號能量傳播(群速度)方向相同，折射率是正數(shù)。這樣的材料是“右手”(RH)的。大多數(shù)自然材料是RH材料。人工材料也可以是RH材料。超材料(MTM)具有人工結(jié)構(gòu)。當被設(shè)計成具有比超材料所傳導的電磁能量波長更短的結(jié)構(gòu)平均單位單元(unit cell)尺寸ρ時，超材料對于所傳導的電磁能量可表現(xiàn)為均質(zhì)介質(zhì)。和RH材料不一樣，超材料可以展示出負折射率，介電常數(shù)ε和磁導率μ同時為負，并且相速度方向與信號能量傳播方向相反，其中，(Ε，Η，β)向量場的相對方向遵循左手定則。僅支持負折射率并且介電常數(shù)ε和磁導率μ同時為負的超材料是純“左手”(LH) 超材料。很多超材料是LH超材料和RH材料的混合體，因此是復合左右手(CRLH)超材料。CRLH超材料在低頻可以表現(xiàn)得像LH超材料，而在高頻表現(xiàn)得像RH材料。例如，在 Caloz 禾口 Itoh 胃 StJ "ElectromagneticMetamaterials Transmission Line Theory and Microwave Applications”，Johnffiley&Sons (2006)，中描述了各種 CRLH 超材料的設(shè)計和特性。Tatsuo Itoh 在 Electronics Letters，第 40 卷，No. 16 (2004 年 8 月)的 “Invited paper =Prospectsfor MetamaterialS”中描述了 CRLH超材料及其在天線中的應用?？梢詷?gòu)造和設(shè)計CRLH超材料，使其展現(xiàn)出為特定應用定制的電磁特性，并且可將其用于對于其它材料而言困難、不現(xiàn)實、不能實行的那些應用中。此外，可以使用CRLH超材料來開發(fā)用RH材料無法開發(fā)的新應用，構(gòu)造用RH材料無法構(gòu)造的新設(shè)備。
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發(fā)明內(nèi)容
為天線和傳輸線設(shè)備配備的基于超材料結(jié)構(gòu)的技術(shù)和裝置包括單層金屬化并且無過孔(via-less)的超材料結(jié)構(gòu)。一方面，超材料設(shè)備包括具有第一表面和與第一表面不同的第二表面的電介質(zhì)基底；以及在第一表面上形成的金屬化層，其圖案被設(shè)計為具有兩個或更多個導電部件，以在第一表面上形成單層復合左右手(CRLH)超材料結(jié)構(gòu)。另一方面，超材料設(shè)備包括具有第一表面和與第一表面不同的第二表面的電介質(zhì) 基底；在第一表面上形成的第一金屬化層；以及在第二表面上形成的第二金屬化層。第一和第二金屬化層的圖案被設(shè)計成具有兩個或更多個導電部件，以形成包括單位單元的復合左右手(CRLH)超材料結(jié)構(gòu)，其中，單位單元中沒有穿透電介質(zhì)基底以連接第一金屬化層和第二金屬化層的導電過孔。再一方面，超材料設(shè)備包括具有第一表面和與第一表面不同的第二表面的電介質(zhì) 基底；第一表面上的單元貼片(patch)；與單元貼片隔開并位于第一表面上的頂部地電極；第一表面上的頂部過孔線，其第一端連接到單元貼片，第二端連接到頂部地電極；在第一表面上的單元貼片下方的第二表面上形成的單元發(fā)射臺(launch)，其通過基底與單元貼片電磁耦合，從而無需經(jīng)由穿透基底的導電過孔與單元貼片直接連接，即可向單元貼片傳送和從其接收信號；以及第二表面上形成的底部饋線，其連接到單元發(fā)射臺，以向單元發(fā)射臺傳送和從其接收信號。單元貼片、頂部地電極、頂部過孔線、單元發(fā)射臺和底部饋線形成復合左右手(CRLH)超材料結(jié)構(gòu)。在附圖、詳細說明和權(quán)利要求書中具體描述了這些和其它方面以及實施方式，及其各種變化。

圖1示出基于四個單位單元的一維CRLH MTM TL(傳輸線)的一個例子；圖2示出圖1所示一維CRLH MTM TL的等效電路；圖3示出圖1所示一維CRLH MTM TL的等效電路的另一種表示；圖4A示出圖2所示一維CRLH TL等效電路的雙端口網(wǎng)絡矩陣表示；圖4B示出圖3所示一維CRLH TL等效電路的另一種雙端口網(wǎng)絡矩陣表示；圖5示出基于四個單位單元的一維CRLH MTM天線的一個例子；圖6A示出與圖4A所示傳輸線情況類似的一維CRLH天線等效電路的雙端口網(wǎng)絡矩陣表示；圖6B示出與圖4B所示傳輸線情況類似的一維CRLH天線等效電路的另一種雙端口網(wǎng)絡矩陣表示；圖7A示出平衡情況的頻散曲線的一個例子；圖7B示出非平衡情況的頻散曲線的一個例子；圖8示出基于四個單位單元具有被截切的接地部的一維CRLH MTM TL的一個例子；圖9示出了圖8所示的具有被截切的接地部的一維CRLH MTM TL的等效電路；圖10示出基于四個單位單元的具有被截切的接地部的一維CRLH MTM天線的一個
9例子；圖11示出基于四個單位單元的具有被截切的接地部的一維CRLH MTMTL的另一例子；圖12示出了圖11所示的具有被截切的接地部的一維CRLH MTM TL的等效電路；圖13(a)_13(c)分別示出單個單元的SLM(單層金屬化)MTM天線結(jié)構(gòu)的三維視圖、頂層的頂視圖和側(cè)視圖；圖14(a)示出圖13 (a)-13(c)所示單個單元的SLM MTM天線的模擬回波損耗；圖14 (b)示出圖14所示的雙單元SLM MTM天線的模擬回波損耗；圖14(c)示出如圖13(a)_13(c)所示的制造的單個單元的SLM MTM天線的測量出的回波損耗；圖15示出雙單元SLM MTM天線的一個例子的三維視圖；圖16 (a)示出圖15所示雙單元SLM MTM天線的模擬輸入阻抗；圖16 (b)示出圖15所示雙單元SLM MTM天線的模擬輸入阻抗；圖17示出三單元MTM TL的一個例子；圖18示出如圖17所示三單元MTM TL的模擬回波損耗；圖19 (a)和19 (b)分別示出對應于1. 6GHz諧振和1. 8GHz諧振的電磁導波波長；圖20(a)-20(d)分別示出單個單元的TLM-VL (兩層金屬化無過孔)MTM天線結(jié)構(gòu) 的一個例子的三維視圖、側(cè)視圖、頂層的頂視圖以及底層的頂視圖；圖21 (a)示出具有過孔(via)的雙層MTM結(jié)構(gòu)的簡化等效電路；圖21(b)示出底層上有過孔線(via line)而沒有過孔的雙層MTM結(jié)構(gòu)的簡化等效電路；圖22(a)示出如圖20 (a) _20 (d)所示單個單元的TLM-VL MTM天線的模擬回波損耗；圖22(b)示出如圖20 (a)-20(d)所示單個單元的TLM-VL MTM天線的模擬回波損耗，其加有過孔，過孔連接單元貼片(cell patch)的中心和底部被截切的接地部的中心；圖23示出如圖20 (a) -20 (d)所示單個單元的TLM-VL MTM天線在2. 4GHz的輻射圖；圖24 (a) -24 (d)分別示出經(jīng)由過孔線連接到擴展地電極的TLM-VLMTM天線的三維視圖、側(cè)視圖、頂層的頂視圖以及底層的頂視圖；圖25示出圖24 (a) -24 (d)所示的TLM-VL MTM天線的模擬回波損耗；圖26(a)和26(b)示出如圖24 (a)-24(d)所示制造的TLM-VL MTM天線的圖片；圖27示出如圖26 (a)和26 (b)所示TLM-VL MTM天線的測量出的回波損耗；圖28 (a)-28(d)分別示出單個單元的SLM MTM天線結(jié)構(gòu)的另一例子的三維視圖、側(cè)視圖、頂層的頂視圖和底層的頂視圖；圖29 (a)示出如圖28 (a) -28 (d)所示單個單元的SLM MTM天線的模擬回波損耗；圖29 (b)示出如圖28 (a) -28 (d)所示單個單元的SLM MTM天線的模擬輸入阻抗；圖30(a)和30(b)分別示出如圖28(a)_28(d)所示制造的單個單元的SLM MTM天線的測量出的效率，其中繪出了蜂窩頻帶效率和PCS/DCS效率；圖31示出經(jīng)過修改的單個單元的SLM MTM天線結(jié)構(gòu)的另一例子；
圖32 (a)和32 (b)分別示出如圖31所示制造的單個單元的SLM MTM天線的測量出的效率，其中分別繪出了蜂窩頻帶效率和PCS/DCS效率；圖33 (a)和33 (b)示出了擴展地電極對效率的影響，通過對存在和不存在擴展地電極的情況進行比較，分別繪出了蜂窩頻帶效率和PCS/DCS效率；圖34(a)-34(d)分別示出了 TLM-VL天線結(jié)構(gòu)的另一種例子的三維視圖、側(cè)視圖、頂層的頂視圖和底層的頂視圖；圖35(a)示出如圖34 (a)-34(d)所示的TLM-VL天線的模擬回波損耗；圖35 (b)示出如圖34 (a) -34 (d)所示的TLM-VL天線的模擬輸入阻抗；圖36 (a) -36 (d)分別示出了半單層MTM天線結(jié)構(gòu)的一個例子的三維視圖、側(cè)視圖、在底層被覆蓋的情況下的頂層的頂視圖，以及在頂層被覆蓋的情況下的底層的頂視圖；圖37(a)示出如圖36 (a) _36 (d)所示半單層天線的模擬回波損耗；圖37(b)示出如圖36(a)_36(d)所示半單層天線的模擬輸入阻抗；圖38示出SLM MTM天線結(jié)構(gòu)的另一例子的頂層的頂視圖；圖39示出SLM MTM天線結(jié)構(gòu)(具有彎折)的另一例子，闡釋了頂層的頂視圖；圖40示出如圖38所示的SLM MTM天線以及如圖39所示的SLM MTM天線(具有彎折)的模擬回波損耗；圖41示出如圖39所示制造的SLM MTM天線(具有彎折)的圖片；圖42示出如圖41所示制造的SLM MTM天線的測量出的回波損耗；圖43(a)和43(b)示出如圖41所示的SLM MTM天線的測量出的效率，分別繪出了蜂窩頻帶效率和PCS/DCS頻帶效率；圖44示出如圖39所示具有彎折的SLM MTM天線，其中，發(fā)射臺和單元貼片之間具有集總電容器；圖45示出如圖39所示具有彎折的SLM MTM天線，其中，在縮短的過孔線路軌跡中具有集總電感器；圖46示出如圖39所示具有彎折的SLM MTM天線，其中，在縮短的彎折線軌跡中具有集總電感器；圖47示出了在圖44中具有集總電容器的情況、在圖45中具有集總電感器的情況、在圖46中具有集總電感器的情況，以及在圖39中不具有任何集總元件的情況下的具有彎折的SLM MTM天線的模擬回波損耗；圖48(a)_48(f)分別示出具有垂直連接的三層MTM天線結(jié)構(gòu)的一個例子的三維視圖、頂層的頂視圖、中間層的頂視圖、底層的頂視圖、中間層被覆蓋的頂層的頂視圖，以及側(cè) 視圖；圖49(a)示出如圖48 (a) _48 (f)所示具有垂直連接的三層MTM天線的模擬回波損耗；圖49(b)示出如圖48 (a)-48(f)所示具有垂直連接的三層MTM天線的模擬輸入阻抗；圖50 (a) -50 (c)分別示出具有垂直連接的TLM-VL MTM天線的一個例子的三維視圖、頂層的頂視圖和底層的頂視圖；圖51(a)示出如圖50 (a)-50 (c)所示具有垂直連接的TLM-VL MTM天線的模擬回
11波損耗；圖51(b)示出如圖50 (a)-50 (c)所示具有垂直連接的TLM-VL MTM天線的模擬輸入阻抗。
具體實施例方式超材料(MTM)結(jié)構(gòu)可被用來構(gòu)造天線和其它電氣元件和設(shè)備，從而得到諸如尺寸減小和性能提高等大范圍的技術(shù)進步。MTM天線結(jié)構(gòu)可制造在包括諸如FR-4印刷電路板 (PCB)或柔性印刷電路(FPC)板的電路板等的各種電路平臺上。其它制造技術(shù)的例子包括薄膜制造技術(shù)、片上系統(tǒng)(SOC)技術(shù)、低溫共燒陶瓷(LTCC)技術(shù)，以及單片微波集成電路 (MMIC)技術(shù)。本文描述的MTM結(jié)構(gòu)的例子和實施方式包括單層金屬化(SLM)MTM天線結(jié)構(gòu)和兩層金屬化無過孔(TLM-VL)MTM天線結(jié)構(gòu)，在單層SLM MTM天線結(jié)構(gòu)中，在電介質(zhì)基底或電介質(zhì)板的一側(cè)上形成的單層的導通金屬化層中布置MTM結(jié)構(gòu)的導電組件，包括地電極；在兩層TLM-VL MTM天線結(jié)構(gòu)中，使用電介質(zhì)基底或電介質(zhì)板的兩個平行表面上的兩層導電金屬化層來形成MTM結(jié)構(gòu)，并且無需利用導電的過孔來連接電介質(zhì)基底或電介質(zhì)板的一個導電金屬化層上的MTM結(jié)構(gòu)的一個組件和電介質(zhì)基底或電介質(zhì)板的其它導電金屬化層上的MTM 結(jié)構(gòu)的另一個組件。這樣的SLM MTM和TLM-VL MTM結(jié)構(gòu)可以被構(gòu)造成各種配置，并可以與電路板上的其它MTM或非MTM電路和電路元件相耦合。例如，這樣的SLM MTM和TLM-VL MTM結(jié)構(gòu)可以用在具有薄基底或薄材料的設(shè)備中，在這種設(shè)備中，不能鉆出過孔或?qū)^孔進行電鍍。再例如，可以將這樣的SLM和TLM-VL MTM天線結(jié)構(gòu)纏繞在產(chǎn)品包裝的內(nèi)部或者周圍?；谶@樣的SLM MTM和TLM-VL MTM結(jié)構(gòu)的天線可被制成符合產(chǎn)品外殼的內(nèi)壁形狀，符合天線載體的外表面或者設(shè)備包裝的外部輪廓形狀。不能鉆出過孔或?qū)^孔進行電鍍的薄基底或薄材料的例子包括，厚度小于10密爾的 FR4基底、薄玻璃材料、Flex薄膜，以及厚度為3_5密爾的薄膜基底。這類材料中的一些具有良好的可制造性，能夠很容易地變彎曲。某些FR-4和玻璃材料可能需要熱彎或其它技術(shù) 來實現(xiàn)期望的曲度或彎曲形狀。本文中描述的MTM天線結(jié)構(gòu)可以被配置以生成多個頻帶，包括“低頻帶”和“高頻帶”。低頻帶包括至少一個左手(LH)模式諧振，高頻帶包括至少一個右手(RH)模式諧振。本文中描述的多頻帶MTM天線結(jié)構(gòu)可用于手機應用、手持設(shè)備應用(例如，PDA和智能手機)以及其它移動設(shè)備應用，在這些應用中，希望天線在有限的空間限制下能以適當?shù)男?能支持多頻帶。本文中公開的MTM天線設(shè)計可以被適應性修改和設(shè)計為提供優(yōu)于其它天線的一個或更多個優(yōu)點，諸如，緊湊的尺寸、基于單天線方案的多重諧振、對用戶交互導致的偏移不敏感的穩(wěn)定的諧振，以及幾乎不依賴物理尺寸的諧振頻率?？梢詷?gòu)造MTM天線結(jié)構(gòu) 中的元件的配置，來實現(xiàn)基于具有CRLH特性的單天線方案的期望頻帶和帶寬。本文描述的MTM天線可設(shè)計為在各種頻帶中工作，包括用于蜂窩電話和移動設(shè)備應用的頻帶、WiFi應用的頻帶、WiMax應用及其它無線通信應用的頻帶。用于蜂窩電話和移動設(shè)備應用的頻帶的例子是蜂窩頻帶(824-960MHZ)，包括CDMA和GSM兩個頻帶；以及 PCS/DCS頻帶(1710-2170MHz)，包括PCS、DCS和WCDMA三個頻帶。四頻帶天線可用于覆蓋蜂窩頻帶中的CDMA和GSM頻帶中的一個和PCS/DCS頻帶中的所有三個頻帶。五頻帶天線可用于覆蓋蜂窩頻帶中的兩個頻帶和PCS/DCS頻帶中的三個頻帶這所有五個頻帶。用于WiFi 應用的頻帶的例子包括兩個頻帶一個是從2. 4到2. 48GHz的范圍，另一個是從5. 15GHz 到5. 835GHz的范圍。用于WiMax應用的頻帶涉及三個頻帶2. 3-2. 4GHz、2. 5-2. 7GHz以及 3. 5-3. 8GHz。MTM天線或MTM傳輸線(TL)是具有一個或更多個MTM單位單元的MTM結(jié)構(gòu)。每個 MTM單位單元的等效電路包括右手串聯(lián)電感(LR)、右手分路電容(CR)、左手串聯(lián)電容(CL)，以及左手分路電感(LL)。將LL和CL構(gòu)造和連接成向單位單元提供左手特性?？梢岳梅?布式電路元件、集總電路元件或二者的組合來實現(xiàn)這種類型的CRLH TL或天線。每個單位單元小于 λ/4，其中，λ是在CRLH TL或天線中傳輸?shù)碾姶判盘柕牟ㄩL。純LH材料遵循向量三元組(Ε，H，β )的左手定則，并且相速度方向與信號能量傳播方向相反。LH材料的介電常數(shù)ε和磁導率μ都為負。取決于工作方式(regime)或頻率，CRLH超材料既可以展現(xiàn)出左手電磁傳播模式又可以展現(xiàn)出右手電磁傳播模式。在某些情況下，當信號的波矢量為零時，CRLH超材料可展現(xiàn)出非零群速度。這種情況出現(xiàn)在左手和右手模式彼此平衡時。在非平衡模式中，存在帶隙，在帶隙中電磁波傳播被禁止。在平衡情況下，頻散曲線在左手和右手模式之間的傳播常數(shù)的臨界點β (ω。)=0處不會表現(xiàn)出任何不連續(xù)，其中，傳導波長是無限的，即，Ag = 2π/| β I —c ，而群速度為正這種狀態(tài)對應于LH區(qū)域中TL實施方式中m = 0的零階模式。CRHL結(jié)構(gòu)支持低頻的精細頻譜，其散射關(guān)系遵循負β拋物線區(qū)域。這使得可構(gòu)造物理尺寸較小，而在操作和控制近場輻射圖時卻又具有獨特的較大的電磁容量的設(shè)備。當將此TL用作零階諧振器 (ZOR)時，允許常數(shù)幅度和相位諧振跨越整個諧振器?？蓪OR模式用來構(gòu)建基于MTM的功率組合器和分離器或分配器、定向耦合器、匹配網(wǎng)絡，以及漏波天線。在RHTL諧振器的情況下，諧振頻率對應于電氣長度θ m = β ml = m π (m = 1，2， 3...)，其中，1是TL的長度。TL長度應足夠長，以達到諧振頻率的低頻譜和較寬頻譜。純 LH材料的工作頻率是在低頻。CRLH MTM結(jié)構(gòu)與RH或LH材料有很大不同，其可用于達到RF 頻譜范圍的高頻區(qū)域和低頻區(qū)域。在CRLH情況下，θω= eml=m3T，其中，1是CRLH TL 的長度，參數(shù)m = 0，士 1，士 2，士 3... 士⑴。以下描述具體MTM天線結(jié)構(gòu)的例子。在2007年4月27日提交的美國專利申請?zhí)?11/741, 674,標題為"Antennas, Devices, and Systems Based onMetamaterial Structures”以及2007年8月24日提交的美國專利申請?zhí)?1/844，982，標題為“Antennas Based on Metamaterial Structures”的美國專利申請中描述了與這些例子相關(guān)的一些技術(shù)信息，這兩篇專利申請通過引用結(jié)合在本文中作為本文的說明書的一部分。圖1示出了基于四個單位單元的一維(ID)CRLH MTM傳輸線(TL)的一個例子。一個單位單元包括單元貼片和過孔，單位單元是構(gòu)造期望的MTM結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元。本文所闡釋的TL例子包括在基底的兩個導電金屬化層內(nèi)形成的四個單位單元，其中，在基底的頂部導電金屬化層上形成四個導電單元貼片，而基底的另一側(cè)具有金屬化層作為地電極。形成四個中心導電過孔，穿透基底，以分別將四個單元貼片連接到接地平面。左面的單位單元貼
13片被電磁耦合到第一饋線，而右面的單位單元貼片被電磁耦合到第二饋線。在一些實施例中，每個單位單元貼片被電磁耦合到相鄰的單元貼片，而無需直接接觸相鄰的單位單元。這種結(jié)構(gòu)形成了 MTM傳輸線，從一個饋線接收RF信號，并在另一饋線上輸出RF信號。圖2示出了圖1所示的一維CRLH MTM TL的等效多分支電路。ZLin'和ZLout' 分別對應于TL輸入負載阻抗和TL輸出負載阻抗，它們是由于各端處的TL耦合而產(chǎn)生的。這是雙層印刷結(jié)構(gòu)的一個例子。LR是由于電介質(zhì)基底上的單元貼片而產(chǎn)生的，CR是由于夾在單元貼片和接地平面之間的電介質(zhì)基底而產(chǎn)生。CL是由于存在兩個相鄰的單元貼片而產(chǎn) 生，過孔引起了 LL0每個單獨的單位單元可以具有兩個諧振COse和COsh，分別對應于串聯(lián)(SE)阻抗Z 和分路(SH)導納Y。在圖2中，ΖΛ模塊包括LR/2和2CL的串聯(lián)組合，Y模塊包括LL和CR 的并聯(lián)組合。這些參數(shù)之間的關(guān)系表示如下圖1中輸入/輸出邊緣處的兩個單位單元不包括CL，因為CL代表兩個相鄰的單元貼片之間的電容，而在這些輸入/輸出邊緣處沒有這種電容。邊緣單位單元處缺少的CL部分使得頻率ω SE無法產(chǎn)生諧振。因此，僅有ω SH作為m = O的諧振頻率出現(xiàn)。為了簡化計算分析，一部分ZLin'和ZLout'串聯(lián)電容器被包括進來，以補償該缺少的CL部分，并將剩余的輸入和輸出負載阻抗分別表示為ZLin和ZLout，如圖3所示。在這樣的情況下，所有單位單元具有相同的參數(shù)，用圖3中的兩個串聯(lián)Z/2模塊和一個分路 Y模塊表示，其中，Z/2模塊包括LR/2和2CL的串聯(lián)組合，Y模塊包括LL和CR的并聯(lián)組合。圖4A和圖4B分別示出了圖2和圖3所示的沒有負載阻抗的TL電路的雙端口網(wǎng) 絡矩陣表示。圖5示出了基于四個單位單元的一維CRLH MTM天線的一個例子。不同于圖1中的一維CRLH MTM TL,圖5中的天線將左面的單位單元耦合到饋線，從而將天線連接到天線電路，而右面的單位單元是開路，從而四個單元與空氣通過接口連接，以發(fā)送或接收RF信號。圖6A示出了圖5中的天線電路的雙端口網(wǎng)絡矩陣表示。圖6B示出了圖5中的天線電路的雙端口網(wǎng)絡矩陣表示，其中，在邊緣處為了說明缺少的CL部分進行了修改，從而使所有單元相同。圖6A和6B分別與圖4A和4B所示的TL電路類似。在矩陣符號中，圖4B表示的關(guān)系如下
f
Vinl Iin
^AN BNYVout
CN ANA Iout
-
Eq. (2) 其中，AN = DN，因為當從Vin和Vout端進行觀察時，圖3所示的CRLHMTM TL電路
14是對稱的。在圖6A和6B中，參數(shù)GR'和GR表示輻射電阻，參數(shù)ZT‘和ZT表示終端阻抗。 ZT' ,ZLin'和ZLout'分別包括來自額外的2CL的貢獻，表達如下由于輻射電阻GR或GR'或者是通過構(gòu)建天線或者是通過模擬天線才能得到，所以很難優(yōu)化天線設(shè)計。因此，優(yōu)選的是采用TL法，然后利用各種終端ZT模擬其對應的天線。 Eq. (1)中的關(guān)系對于圖2中的電路是成立的，其具有修改值A(chǔ)N'、BN'和CN'，這些值反映了在兩個邊緣處缺少的CL部分?？梢愿鶕?jù)通過使N個CRLH單元結(jié)構(gòu)與η π傳播相長度諧振得到的頻散等式來確定頻帶，其中，η = 0，士 1，士 2，... 士 N。此處，N個CRLH單元中的每個是用Eq. (1)中的Z 和Y表示的，這不同于圖2所示的終端單元缺少CL的結(jié)構(gòu)。因此，可以想象，與這兩個結(jié)構(gòu) 相關(guān)聯(lián)的諧振是不同的。然而，深入的計算表明，除了 η = O之外的所有的諧振都相同，其中，coSE和coSH都在圖3中的結(jié)構(gòu)中諧振，并且僅coSH在圖2中的結(jié)構(gòu)中諧振。正的相位偏移(η > 0)對應于RH區(qū)域諧振，負值(η < 0)與LH區(qū)域諧振相關(guān)聯(lián)。具有Z和Y參數(shù)的N個同樣的CRLH單元的散射關(guān)系如下式其中，Z和Y在Eq. (1)中給出，AN由如圖3所示的N個相同的CRLH單位單元的線性級聯(lián)得到，P是單元尺寸。奇數(shù)η = (2m+l)和偶數(shù)η = 2m諧振分別與AN = -1和AN =1相關(guān)聯(lián)。對于圖4A和圖6A中的AN'，無論單元數(shù)量多少，由于末端單元處缺少CL，η =O模式僅在= coSH處諧振，而不會同時在coSE和coSH處諧振。對于表1中指出的不同的χ值，由下式給出高階頻率
For η > O, <y±n =
^SH +^SE + λ ω,
2-士.
^SH + 似SB
X^R
-fySHiySE
Eq. (5) 表1提供了 N= 1，2，3，和4時的χ值。應注意，無論邊緣單元處存在(圖3)還是不存在(圖2)完整的CL，高階諧振|n| > O都相同。進一步，η = O附近的諧振具有小的Χ值(接近Χ的下界0)，而高階諧振傾向于達到χ的上界4，如Eq. (4)中所示。
15
表1 :N = 1，2，3和4個單元時的諧振在圖7A和7B中分別對于(Ose = coSH(平衡，g卩，LR CL = LL CR)的情況和 ω5Ε^ SH(非平衡)的情況示出了作為頻率ω的函數(shù)的頻散曲線β。在后一種情況下，在 min (ω SE, ω SH)禾口 max (ω SE, ω SH) 之間存在頻率間隙。極限頻率《min和ω_值由Eq. (5) 中的相同諧振等式給出，其中，X達到其上限X =4，如下式所示
(6) 此外，圖7A和7B提供了在頻散曲線上的諧振位置的例子。在RH區(qū)域(η > 0)中，結(jié)構(gòu)尺寸1 = Np，其中ρ是單元尺寸，隨著頻率降低而增加。相反，在LH區(qū)域中，隨著Np 的值變小，達到的頻率越低，從而尺寸減小。頻散曲線提供了這些諧振周圍的帶寬的一些指示。例如，LH諧振具有較窄的帶寬，因為頻散曲線幾乎是平的。在RH區(qū)域中，帶寬較寬，因為頻散曲線比較陡峭。因此，獲得寬帶的第一條件，第一 BB條件(lstBB condition)，可表示如下 CONDl 1st BB condition
M 其中，χ是在Eq. (4)中給出的，ωκ是在Eq. (1)中定義的。Eq. (4)中的散射關(guān)系指示，當|ΑΝ| = ι時發(fā)生諧振，這導致Eq. (7)的第一 ΒΒ條件(CONDI)中的分母為零。要提醒的是，AN是N個相同的單位單元(圖4B和圖6B)的傳輸矩陣的第一元素。計算表明， CONDl確實獨立于N，并且是由Eq. (7)中的第二個等式給出的。如表1中所示，分子的值和諧振處的χ的值定義頻散曲線的斜度，從而定義可能的帶寬。目標結(jié)構(gòu)至多在尺寸Np = λ/40處，帶寬超出4%。對于具有較小單元尺寸ρ的結(jié)構(gòu)，Eq. (7)指示較高的ωκ值滿足 C0ND1，S卩，較低的CR和LR值，因為對于η<0，在表1中χ值接近4處，也就是(1-χ/4 —0) 時，發(fā)生諧振。如前面所述，一旦頻散曲線斜度值較陡，則下一步是識別適當?shù)钠ヅ?。理想的匹?阻抗具有固定值，可以不需要很大的匹配網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域(footprint)。此處，“匹配阻抗”一詞是指諸如在天線中的單邊饋送情況下的饋線和終端。為了分析輸入/輸出匹配網(wǎng)絡，可以對圖4B中的TL電路計算Zin和Zout。由于圖3中的網(wǎng)絡是對稱的，可以直接表明Zin = Zout?？梢姡琙in獨立于N，如下式所示 Zin僅有正實數(shù)值。B1/C1大于零的一個原因是Eq. (4)中|AN|彡1的條件，這導致了如下的阻抗條件0 ^ -ZY = X ^ 4.第二寬帶(BB)條件(2nd BB condition)是Zin隨著諧振附近的頻率發(fā)生輕微變化，而保持穩(wěn)定的匹配的條件。應記得，實數(shù)輸入阻抗Zin'包括來自CL串聯(lián)電容的貢獻，如Eq. (3)中所示。第二 BB條件如下給出不同于圖2和圖3的傳輸線例子，天線設(shè)計的開路一側(cè)具有無限大的阻抗，其與結(jié) 構(gòu)邊緣阻抗匹配不佳。以下等式給出電容終端其依賴于N，并且為純虛數(shù)。由于LH諧振通常比RH諧振更窄，所以與η > 0區(qū)域相比，所選擇的匹配值更靠近在η < 0區(qū)域中得到的那些值。一種增加LH諧振帶寬的方法是減小分路電容器CR。這種減小可導致更陡的頻散曲線的更高的ωκ值，如Eq. (7)中所解釋的那樣。有各種降低CR的方法，包括但不限于 1)增加基底厚度，2)減小單元貼片面積，3)減小頂部單元貼片下面的接地面積，以得到“被截切的接地部”，或者以上技術(shù)的組合。圖1和5中所示的MTM TL和天線結(jié)構(gòu)是用導電層覆蓋基底的整個底部表面，作為完整的地電極。已經(jīng)設(shè)計了被截切的地電極的圖案，使得基底表面的一個或更多個部分被暴露，可以使用此被截切的地電極將地電極的面積減小到小于整個基底表面的面積。這樣可增加諧振帶寬，并可調(diào)諧諧振頻率。參考圖8和11討論了兩種被截切的接地部結(jié)構(gòu)的例子，其中，基底的地電極一側(cè)的單元貼片的覆蓋區(qū)域中的地電極數(shù)量已經(jīng)被減小，并使用了剩余的帶狀線(過孔線)將單元貼片的過孔連接到單元貼片的覆蓋區(qū)域外部的主地電極。可在各種配置中實現(xiàn)此被截切的接地部的方法，以實現(xiàn)寬帶諧振。圖8示出了四個單元MTM傳輸線的情況下的被截切的地電極的一個例子，其中，沿著單元貼片下面的一個方向，地電極的尺寸小于單元貼片。接地導電層包括過孔線，過孔線連接到過孔并從單元貼片的下面通過。過孔線的寬度小于各單位單元的單元貼片的尺寸。與不能增加基底厚度或者不能減小單元貼片面積(因為這與天線效率的降低相關(guān)聯(lián))的商業(yè)設(shè)備的其它實施方法相比，使用被截切的接地部是更優(yōu)的選擇。當接地部被截斷切時，如圖8所示將過孔連接到主接地的金屬化帶(過孔線)引入另一電感器Lp (圖9)。圖10示出了與和圖8中的TL結(jié)構(gòu)類似的被截切的接地部對應的四單元天線。圖11示出了具有被截切的接地部結(jié)構(gòu)的MTM天線另一種例子。此例中，接地導電層包括過孔線和在單元貼片的覆蓋區(qū)域外部形成的主接地。各過孔線在第一遠端連接到主接地，并在第二遠端連接到過孔。過孔線的寬度小于各單位單元的單元貼片的尺寸?？梢缘玫奖唤厍械慕拥夭拷Y(jié)構(gòu)的等式。在被截切的接地部例子中，分路電容CR變小，諧振遵循Eq. (1)、(5)和(6)中的相同等式以及表1。這里示出了兩種方法。圖8和9 表示第一種方法，方法1，其中，在用(LR+Lp)替換LR后，諧振與Eq. (1)、(5)和(6)以及表 1中相同。對于|η| Φ 0，各模式有兩個諧振，分別對應于⑴用(LR+Lp)替換LR的ω 士η 和⑵用(LR+Lp/N)替換LR的ω 士η，其中，N是單位單元的個數(shù)。在該方法1的情況下，阻抗等式變?yōu)镋q. (11) 其中，Zp = j Lp，并且Z和Y是在Eq. (2)中被定義的。Eq. (11)中的阻抗等式規(guī)定，兩個諧振ω和ω ‘分別具有低阻抗和高阻抗。因此，在多數(shù)情況下容易調(diào)諧到ω諧振附近。圖11和12中示出了第二種方法，方法2，在用(LL+Lp)替換LL后，諧振與Eq. (1)、 (5)和(6)以及表1中相同。在第二種方法中，當分路電容CR降低時，組合分路電感器 (LL+Lp)增加，這導致LH頻率較低。在兩個金屬化層上形成上述示例性的MTM結(jié)構(gòu)，這兩個金屬化層中的一個被用作地電極，并通過導電過孔被連接到其它金屬化層?？梢岳脠D 1和5所示的完整地電極或圖8和10所示的被截切的地電極來構(gòu)造這種具有過孔的兩層 CRLH MTM TL 和天線。通過將兩層設(shè)計減少為單層金屬化層設(shè)計，或者通過提供不具有互聯(lián)過孔的兩層設(shè)計，這里描述的SLM和TLM-VL MTM結(jié)構(gòu)可以簡化上述兩層過孔設(shè)計。可以使用SLM和 TLM-VL MTM結(jié)構(gòu)來減少設(shè)備費用并簡化制造。下面描述這種SLM MTM結(jié)構(gòu)和TLM-VL MTM 結(jié)構(gòu)的具體例子和實施方式。SLM MTM結(jié)構(gòu)除了具有更簡單的結(jié)構(gòu)之外，SLM MTM結(jié)構(gòu)能夠被制成用來執(zhí)行與具有連接到被截切的接地部的過孔的兩層CRLH MTM結(jié)構(gòu)相同的功能。在具有連接兩個金屬化層的過孔的兩層CRLH MTM結(jié)構(gòu)中，在頂層上的單元貼片和底層上的接地金屬化之間有電介質(zhì)材料，這導致了分路電容CR，并且，相比具有完整地電極的設(shè)計，具有被截切的地電極的CR的數(shù)值傾向于比較小?？稍趩螌訉щ妼又行纬蒘LM MTM結(jié)構(gòu)，從而具有各種電路組件和地電極。在一種實施方式中，SLM MTM結(jié)構(gòu)包括電介質(zhì)基底，其具有第一基底表面和相反的基底表面，在第一基底表面上形成金屬化層，并且該金屬化層的圖案被設(shè)計為具有兩個或更多個金屬化部分，以在金屬化層內(nèi)形成單層超材料結(jié)構(gòu)，而不需要穿透電介質(zhì)基底的導電的過孔。金屬化層中的金屬化部分包括作為SLM MTM結(jié)構(gòu)的單位單元貼片的第一金屬貼片，作為用于單位單元的地電極并與單位單元貼片在空間上隔離的第二金屬貼片，將地電極和單位單元貼片互連的過孔金屬線，電磁耦合到單位單元貼片而不與單位單元貼片直接接觸的信號饋線。因此，在此SLM MTM結(jié)構(gòu)的兩個金屬化部分之間沒有垂直夾著電介質(zhì)材料。于是，經(jīng)過適當?shù)脑O(shè)計，SLM MTM結(jié)構(gòu)的分路電容CR小到可以忽略。在處于單層金屬化層內(nèi)的單元貼片和地電極之間可能仍然存在很小的分路電容。由于不存在穿透基底的過孔，所以SLM MTM結(jié)構(gòu)中的分路電感LL可以忽略，但是由于金屬化層中連接到地電極的過孔金屬線，電感Lp可能比較大。圖13 (a)-13 (c)分別示出了單個單元的SLM MTM天線的一個例子的三維視圖、頂層的頂視圖和側(cè)視圖。在基底1301上形成單個單元的SLMMTM天線。頂部金屬化層形成于基底1301的頂部表面上，并被設(shè)計成形成SLM單元的組件和用于SLM單元的地電極。更具體地，頂部金屬化層被圖案化為各種金屬部件頂部地電極1324 ；作為單元貼片的金屬貼片1308，其與頂部地電極1324隔開；發(fā)射臺1304，其通過耦合間隙1328與單元貼片1308隔開；以及過孔線1312，其將頂部地電極1324與單元貼片1308相互連接。饋線1316形成在頂部金屬化層中，并被連接到發(fā)射臺1304，以與向單元貼片1308傳送信號和從其接收信號。此單個金屬化層設(shè)計消除了對基底1301的底面上形成的被截切的接地部和穿透基底1301以連接單元貼片1308和被截切的接地部的導電過孔的需要。在上述例子中，基底1301的底面具有底部金屬化層，該底部金屬化層并不用來構(gòu) 造SLM MTM結(jié)構(gòu)的組件。該底部金屬化層被圖案化以形成底部地電極1325，底部地電極 1325占據(jù)基底1301的一部分，同時暴露出基底1301的底部表面的另一部分。頂部金屬化層中形成的SLM MTM結(jié)構(gòu)的單元貼片1308位于沒有進行底部金屬化的底部表面的部分上，而不在底部地電極1325上，從而消除了或最小化與單元貼片1308相關(guān)聯(lián)的分路電容。頂部地電極1324形成在底部地電極1325上，從而可以在頂部地電極1324中形成共面波導 (CPff)饋送裝置1320。該CPW饋送裝置1320被連接到饋線1316，以向單元貼片1308發(fā)送信號或從其接收信號。因此，在此特定例子中，通過頂部和底部接地平面或者電極1324和 1325來形成CPW接地，并提供底部地電極1325來為饋線實現(xiàn)CPW設(shè)計。在沒有使用以上特定CPW設(shè)計的其它實施方式中，可以消除底部地電極1325。例如，可以利用CPW線來為SLM
19MTM結(jié)構(gòu)所形成的天線進行饋送，而不需要底部地電極1325，并可以僅由頂部地電極1324 或者探針貼片或者電纜連接器來支持。某種程度上說，可將當前的SLM MTM天線視作一種MTM結(jié)構(gòu)，其中，利用位于頂部金屬化層上的過孔線代替了兩層MTM天線中的過孔或過孔線?？梢栽O(shè)計過孔線1312的位置和長度，以產(chǎn)生所期望的阻抗匹配條件，并產(chǎn)生所期望的一個或更多個頻帶。應注意的是，在此單個單元的SLM MTM天線結(jié)構(gòu)中，單元貼片1308下方的基底 1301的底部表面部分沒有金屬部件，并且沒有被截切的接地部或金屬化區(qū)域位于基底 1301的底層上的單元貼片1308的正下方。饋線1316將來自CPW饋送裝置1320的電磁信號的功率傳遞給發(fā)射臺1304，發(fā)射臺1304通過耦合間隙1328將電磁信號電容性耦合到單元貼片1308?？筛鶕?jù)設(shè)計需要來設(shè)置間隙1328的尺寸，諸如，在一種實施方式中為幾個密爾。通過過孔線1312將單元貼片1308連接到地電極1324。如前面部分中所分析的，除了 SLM MTM天線中的分路電容CR和分路電感LL可忽略，同時Lp較大之外，SLM MTM天線等效電路類似于過孔被連接到被截切的接地部的兩層CRLH MTM天線的等效電路。表2是對圖13 (a)、13 (b)和13 (c)所示的單個單元的SLM天線結(jié)構(gòu)的元件的概要。表2 可以對各種應用實現(xiàn)圖13 (a)、13(b)和13(c)所示的單個單元的SLM天線結(jié)構(gòu)。例如，與專用于WiFi應用的SLM MTM天線相關(guān)聯(lián)的設(shè)計參數(shù)可以選擇如下基底1332為 20mm寬，0. 787mm厚；材料是FR4，介電常數(shù)為4. 4 ；饋線1316是0. 4mm寬；發(fā)射臺1304與地電極1324的邊緣之間的間隙是2. 5mm ；發(fā)射臺1304的寬度為3. 5mm，長度為2mm ；單元貼片1308長8mm，寬5mm，并位于距離發(fā)射臺1304為0. Imm處；并且，過孔線1312的連接到單元貼片1308的部分是從單元的中間長度處偏離2mm。前面部分已經(jīng)對兩層MTM結(jié)構(gòu)進行了分析。對于被截切的接地部，其中單個單元的(N = DSLM MTM天線的分路電容CR可忽略的情況，可進行類似分析。如圖14(a)中的模擬回波損耗和圖14(b)中的測量回波損耗所示，具有以上參數(shù)值的該示例性的天線具有兩個頻帶。最低頻帶有LH貢獻，其中心位于2. 45GHz處。如圖14 (a)所示，此頻帶在-IOdB 處帶寬約為100MHz。如圖14(c)所示，在LH頻帶的高頻邊緣處出現(xiàn)50歐姆匹配，這表示模擬輸入阻抗?？梢允褂脝螌映牧辖Y(jié)構(gòu)中形成的上述單個單元的SLM MTM天線來構(gòu)造具有兩個或更多個電磁耦合單元的SLM MTM天線。這種SLM MTM天線至少包括在基底的第一基底表面上第一位置處形成的第一單元金屬貼片和在第一基底表面上第二位置處形成的第二單元金屬貼片，在與第一和第二位置隔開的第一基底表面上的第三位置處形成的作為第一和第二單元金屬貼片的接地的地電極，以及至少一條饋線，該饋線形成于第一基底表面上并被電磁耦合到第一和第二單元金屬貼片中的一個。對于每個單元金屬貼片，在第一基底表面上形成過孔線，該過孔線包括連接到地電極的第一端和連接到單元金屬貼片的第二端。第二基底表面位于與第一基底表面相反的一側(cè)上，在第二基底表面上的對應于第一基底表面上的單元金屬貼片的位置處沒有形成金屬部件。圖15示出了雙單元SLM MTM天線的一個例子，除了頂部地電極被擴展到兩個單元貼片1508-1和1508-2的前面，以通過兩個分離的過孔線1512-1和1512-2將兩個單元貼片 1508-1和1508-2連接到頂部地電極之外，該雙單元SLM MTM天線的結(jié)構(gòu)類似于圖13 (a)中的單個單元的SLM MTM天線。類似于圖13(a)，圖15中的雙單元SLM MTM天線的基底的底部表面具有底部金屬化層，該底部金屬化層的圖案被設(shè)計為形成底部地電極，從而形成具有頂部地電極1524的CPW接地，并且該底部金屬化層不用于構(gòu)建SLMMTM結(jié)構(gòu)的組件。將底部金屬化層的圖案設(shè)計為具有底部地電極，以占據(jù)基底的底部表面的一部分，同時使基底的底部表面的另一部分暴露出來。在基底的頂部表面上形成頂部地電極1524和兩個SLM 單元1508-1和1508-2。頂部金屬化層中的單元貼片1508-1和1508-2位于底部表面的沒有進行底部金屬化的部分之上，從而消除或最小化與單位單元貼片1508-1和1508-2相關(guān) 聯(lián)的分路電容。使用底部地電極和頂部地電極1524來形成CPW接地，以支持CPW饋送裝置 1520。在沒有使用需要底部地電極的特殊CPW設(shè)計的其它實施方式中，可以消除底部金屬化層，并可以使用不需要底部接地平面的CPW線或探針貼片或電纜連接器，用來向雙單元天線發(fā)送信號和從雙單元天線接收信號。具體地，雙單元SLM天線的單元貼片1(1508-1)和單元貼片2 (1508-2)的位置彼此相鄰，并由耦合間隙2 (1528-2)隔開，以在它們之間提供電磁耦合。頂部金屬化層中的發(fā) 射臺1504通過耦合間隙1 (1528-1)向單元貼片1 (1508-1)傳送和接收電磁信號。在頂部金屬化層中形成的饋線1516將接地CPW饋送裝置1520、通過窄間隙與地電極1524分開的金屬帶與發(fā)射臺1504相連接。頂部地電極1524在兩個單元貼片1508-1和1508-2的前面具有擴展部分或突出1536。此配置使得兩個過孔線1512-1和1512-2將兩個單元貼片 1508-1和1508-2連接到長度幾乎相等的頂部地電極。之前的部分已經(jīng)描述了對兩層MTM結(jié)構(gòu)的分析。對于被截切的接地部，其中雙單元(N = 2) SLM MTM天線的分路電容CR可忽略的情況，可進行類似分析。圖16(a)中示出了雙單元SLM MTM天線的模擬回波損耗。圖13(a)中的單個單元設(shè)計和圖15中的雙單元設(shè)計之間的回波損耗的比較表明，圖16(a)中的雙單元SLM MTM天線的最低和窄諧振對應于較高階的LH模式。圖16(b)示出了模擬輸入阻抗。圖17示出了 SLM MTM構(gòu)造中的三單元傳輸線(TL)的例子，其中，僅示出了頂部金屬化層圖案。電磁導波波長的數(shù)值對應于此TL的低頻區(qū)域中的兩個不同的諧振，這確認了低頻諧振確實在LH區(qū)域中。此TL結(jié)構(gòu)包括三個單元貼片1728-1、1728-2和1728-3，
21它們成行排列，兩個相鄰的單元貼片之間存在耦合間隙，以提供電磁耦合，而無需直接接觸。單元貼片1728-1、1728-2和1728-3分別經(jīng)由三條過孔線1712-1、1717-2和1712-3 連接到地電極1724。兩條饋線1716-1和1716-2被電磁耦合到兩個末端單元貼片1708-1 和1708-3，作為TL的輸入和輸出。兩個CPW饋送裝置1720-1和1720-2分別被連接到饋線1716-1和1716-2，以分別向三單元串聯(lián)的兩端傳送信號功率。其余的信號功率被輻射出去。第一單元貼片1708-1通過耦合間隙1 (1728-1)被電容性耦合到發(fā)射臺1 (1704-1)，發(fā)射臺1 (1704-1)通過饋線1 (1716-1)被耦合到CPW饋送裝置1 (1720-1)。第二單元貼片 2(1708-2)通過耦合間隙1728-2被電容性耦合到第一單元貼片1(1708-1)，第三單元貼片 1708-3通過耦合間隙1728-3被電容性耦合到第二單元貼片1708-2。第三單元貼片1708-3 的另一端通過發(fā)射臺2(1704-2)和饋線2(1716-2)被耦合到CPW饋送裝置2 (1720-2)，其中，發(fā)射臺2(1704-2)和第三單元貼片(1708-3)之間有耦合間隙4(1728-4)。如圖18所示，選擇設(shè)計參數(shù)，使得在模擬回波損耗中生成1. 6GHz和1. 8GHz諧振。圖19(a)和19(b)中分別示出了對應于這兩個諧振的電磁導波波長。在傳統(tǒng)的非MTM右手 (RH)RF電路中，隨著頻率降低，導波波長增加，從而使得頻率越低則RH RF結(jié)構(gòu)越大。另一方面，在左手(LH)MTM RF電路中，導波波長隨著頻率降低而減小。因此，圖19(a)和19(b) 證實這些低諧振確實在LH區(qū)域中。除了 SLM MTM結(jié)構(gòu)，TLM-VL MTM結(jié)構(gòu)通過消除過孔，作為無過孔(VL) MTM結(jié)構(gòu)，也簡化了雙層CRLH MTM天線的結(jié)構(gòu)，在雙層CRLHMTM天線結(jié)構(gòu)中，過孔連接到底部被截切的接地部。這樣的TLM-VL MTM結(jié)構(gòu)可包括電介質(zhì)基底和第一金屬化層，電介質(zhì)基底具有第一基底表面和相反的基底表面，第一金屬化層形成于第一基底表面上并且其圖案被設(shè)計為包括地電極部件和單元金屬貼片，地電極部件與單元金屬貼片彼此隔開。饋線形成在第一基底表面上，并被電磁耦合到單元金屬貼片的一端。此TLM-VLMTM結(jié)構(gòu)包括形成于第二基底表面上的第二金屬化層，并且其圖案被設(shè)計為包括位于單元金屬貼片下方的金屬貼片，而無需通過穿透電介質(zhì)基底的導電過孔來連接到單元金屬貼片。頂部單元金屬貼片下方的金屬貼片可以是被截切的接地部。經(jīng)過適當?shù)呐渲?，可以操作這樣的TLM-VL MTM結(jié)構(gòu)，來實現(xiàn)與具有連接到被截切的接地部的過孔的雙層CRLH MTM天線相同的功能。不同于SLM MTM結(jié)構(gòu)的是，由于夾在頂層上的單元貼片和底層上的被截切的接地部之間的電介質(zhì)材料， TLM-VL MTM結(jié)構(gòu)在一個金屬化層上的單元貼片和第二金屬化層之間展現(xiàn)出小而有限的分路電容CR。與金屬過孔線相關(guān)的電感器Lp的電感比較大，并且此過孔線與分路電容器CR 串聯(lián)。由于不存在過孔，可忽略TLM-VL MTM中的分路電感LL。可在[Qsh= 1/ V (LL CR)， ω36=1/ V (LR CL)]的最小值以下的頻率區(qū)域中激勵LH諧振，其中，LL被定義為(LL+Lp)，如上述的方法2中那樣。圖20(a)-20(d)中分別示出了單個單元的TLM-VL天線的一個例子的三維視圖、側(cè) 視圖、頂層的頂視圖和底層的頂視圖。此單個單元的TLM-VL天線結(jié)構(gòu)包括頂部金屬化層和底部金屬化層中的組件。參考圖20(c)，頂部金屬化層中的組件包括頂部地電極2024、在頂部地電極2024的間隙中形成的CPW饋送裝置2020、發(fā)射臺2004、連接CPW饋送裝置2020 和發(fā)射臺2004的饋線2016，以及通過耦合間隙2028與發(fā)射臺2004隔開的單元貼片2008。底部金屬化層的圖案被設(shè)計成，在頂部地電極2024下方形成底部地電極2025，在單元貼片 2008下方形成底部被截切的接地部2036，并形成連接底部被截切的接地部2036和底部地
22電極2025的過孔線2012。此例中的饋線2016被連接到需要底部接地平面的CPW饋送裝置2020。因此，此例中的CPW接地包括頂部地電極2024和底部地電極2025。在其它實施方式中，可利用不需要底部接地的常規(guī)CPW線或利用探針貼片，或者簡單地利用電纜連接器或微帶TL來為天線饋送信號。與SLM MTM結(jié)構(gòu)中的無過孔(VL)設(shè)計不同，在基底的底部表面上形成對應于基底頂部表面上的單元貼片的底部被截切的接地部2036，以建立諧振結(jié)構(gòu)。通過單元貼片2008和底部被截切的接地部2036之間的電介質(zhì)材料來耦合信號。發(fā) 射臺2004通過耦合間隙2028將電磁信號耦合到單元貼片2008。間隙2008的尺寸可以是幾密爾。由于在單元貼片2008下方存在底部被截切的接地部2036，所以在單元貼片2008 和底部被截切的接地部2036之間導致了分路電容器CR。將底部被截切的接地部2036連接到底部地電極2025的過孔線2012導致了與分路電容器CR串聯(lián)的電感(Lp)，如圖21(b)所示。此例中，由于在此結(jié)構(gòu)中不涉及過孔，可忽略分路電感LL。在圖21(b)中，記號LL表示方法2中的LL+Lp。在具有過孔的兩層MTM結(jié)構(gòu)中，CR與LL并聯(lián)，LL是由于過孔導致的，如之前的部分中參考圖2、3、9和12所解釋的那樣。對于圖21 (a)中的后一種情況，復制簡化的等效電路，以進行比較。對于圖20 (a)-20(d)中的TLM-VL天線結(jié)構(gòu)，由于LL ( S卩，Lp)較大，而CR有限，因此，頻率總是小于在COsh和COse的最小值以下發(fā)生LH諧振。分別通過如下等式給出有效的電容率和磁導率除了以上解釋的并且在圖21 (a)和21(b)中示出的修改之外，以與關(guān)于具有過孔的雙層MTM結(jié)構(gòu)所解釋的類似方法來得到諧振。確定圖20 (a)-20(d)中所示的單個單元的TLM-VL天線的設(shè)計參數(shù)，以在2. 4GHz 處產(chǎn)生諧振，此諧振很寬，這可從圖22(a)的模擬回波損耗看出。為了驗證此諧振確實是由 LH模式觸發(fā)的，加入過孔，用來連接單元貼片2008的中心和底部被截切的接地部2036的中心。采用此處理來確定最低LH模式的位置，此最低LH模式對應于加入了過孔的天線結(jié) 構(gòu)。具有過孔的天線在2. 4GHz附近確實有LH諧振，這在圖22(b)中非常明顯。此外，圖 22(a)示出，由于在3. 6GHz附近存在RH模式，所以利用TLM-VL MTM天線結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)同時覆蓋WiFi和WiMax頻帶的寬帶。圖23示出了圖20 (a)-20(d)中的單個單元的TLM-VL天線在2. 4GHz的輻射圖。由于天線形狀關(guān)于Y軸對稱，此圖案在X-Z平面中幾乎是全方向的。圖24 (a)-24(d)示出了具有過孔線2412的TLM-VL MTM天線的一個例子，其中，過孔線2412連接到底部擴展的地電極2440，而頂部金屬化層中的此結(jié)構(gòu)的其它元件與圖 20 (a)-20(d)中的元件類似。參考圖24(d)，設(shè)計底部金屬化層的圖案，以形成底部地電極 2025，此電極具有兩個整體擴展的接地部件2440。在圖示的例子中，擴展地電極部件2440 在底部被截切的接地部2036的兩側(cè)是對稱擴展的，并且，過孔線2412將一個擴展部分2440 連接到底部被截切的接地部2036。底部地電極擴展也可以有其它設(shè)計。圖25示出的模擬回波損耗和寬帶諧振與圖22(a)中關(guān)于不具有擴展地電極的設(shè) 備的結(jié)果類似。不同于圖20 (a)-20(d)中的TLM-VL MTM天線，此處在1. 3GHz附近生成最低LH諧振，并且在2. 8GHz和3. 8GHz附近生成兩個RH諧振。較高的兩個RH諧振共同產(chǎn)生覆蓋WiFi和WiMax頻帶的寬帶，并且最低的LH諧振可用于例如覆蓋GPS頻帶。圖26(a)和26 (b)示出了基于圖24 (a)-24 (d)所示的設(shè)計而制造的具有擴展的地電極2440的TLM-VL天線的圖片。圖27示出了對此天線測量的回波損耗，表現(xiàn)出與圖25 中的仿真結(jié)果相似的趨勢。圖28(a)_28(d)提供了單個單元的SLM MTM天線的另一例子，并分別示出了三維視圖、側(cè)視圖、頂層的頂視圖和底層的頂視圖。此天線被專門設(shè)計為對于四頻帶蜂窩電話應用產(chǎn)生四頻帶諧振，并且此天線是采用在基底2832的兩個表面上形成的兩個金屬化層，即，頂部金屬化層和底部金屬化層，來形成的。天線形成在頂部金屬化層中，頂部金屬化層的圖案被設(shè)計成形成各種組件。參考圖28 (c)，頂部金屬化層的圖案被設(shè)計成包括頂部地電極2824、在頂部地電極2824內(nèi)部的間隙中形成的CPW饋送裝置2820、連接到CPW饋送裝置2820的饋線2816、連接到饋線2816的發(fā)射臺2804、通過耦合間隙2828與發(fā)射臺隔開的單元貼片2808，以及將單元貼片2808連接到頂部地電極2824的過孔線2812。由接地的CPW饋送裝置2820來為天線饋送，接地的CPW饋送裝置2820可被配置成具有50歐姆的特征阻抗。饋線2816將 CPW饋送裝置2820連接到發(fā)射臺2804。作為參考，在圖28 (a)-28 (d)中標出了 PCB孔2840 和PCB組件2844的位置。參考圖28(d)，底部金屬化層的圖案被設(shè)計成包括底部地電極2825、從底部地電極2825擴展出來的調(diào)諧金屬短截線2836和一個或更多個PCB板組件2844。底部金屬化層的圖案在單元貼片2808下方提供了沒有金屬的區(qū)域。此例中，饋線2816為0. 5mmX 14mm。發(fā)射臺2804總體為0. 5mmX 10mm。單元貼片 2808通過0. Imm(4密爾)的耦合間隙2828電容性耦合到發(fā)射臺2804。單元貼片2804的尺寸是4mmX 20mm，在其一個拐角處有斷流器。單元貼片2808通過過孔線2812短接到地電極 2824。過孔線的寬度是0. 3mm(12密爾)，總長度為27mm，并且具有兩個彎曲。地電極2824 的形狀被優(yōu)化并且包括調(diào)諧短截線2836，用來更好地在蜂窩頻帶(890-960MHZ)和PCS/DCS 頻帶(1700-2170MHZ)中進行匹配。此天線覆蓋17mmX24mm的面積。一般而言，可以通過使頂部地電極2824更靠近發(fā)射臺2804來改進高頻的匹配。另一方面，此例中，在底層的發(fā) 射臺附近增加接地，如調(diào)諧短截線2836所示。其尺寸為2.7mmX17mm?；资墙殡姵?shù)為 4. 4的標準FR4材料。采用HFSS EM模擬軟件來模擬天線性能。此外，一些實例是通過測量而被制造和表征的。圖29(a)中示出了模擬回波損耗，其表明在蜂窩頻帶和PCS/DCS頻帶中都有良好匹配。此圖中的四個代表點為點1 = (0. 94GHz, -2. 94dB)，點2 = (1. 02GHz, -6. 21dB)，點 3= (1.75GHz，-7.02dB)，并且點 4 = (2. 20GHz，-5. 15dB)。在圖 29(b)中示出了模擬輸入阻抗。圖30(a)和30(b)示出了所制造的天線的測量出的效率，其分別對應于蜂窩頻帶效率和PCS/DCS頻帶效率。此天線在蜂窩頻帶的高效率峰值為52%，在PCS/DCS頻帶的峰值為78%。蜂窩電話和手持設(shè)備傾向于緊湊，因此具有復雜的電磁特性，這使得天線集成變得困難。在本實施例中可以進行一些天線修改，使得在設(shè)備內(nèi)部能夠穩(wěn)定操作此天線。圖31示出了基于圖28(a)_28(d)中的SLM MTM天線的修改的SLMMTM天線結(jié)構(gòu)
24的一個例子。頂部金屬化層的圖案被設(shè)計成包括頂部地電極2824、CPW饋送裝置2820、饋線3116、擴展發(fā)射臺3152、單元貼片3108和擴展單元貼片3148，以及將單元貼片3108連接到頂部地電極2824的過孔線3112。第一種修改是增加發(fā)射臺的尺寸，以提供擴展發(fā)射臺3152，從而改進天線阻抗的電容性組件。這使得Smith圖中的環(huán)更大，故意使空白空間中的天線失配。當在設(shè)備中集成天線時，由于其周圍的組件的加載，此環(huán)收縮。因此，此方案使得集成時此天線更好地被匹配。第二種修改是對單元貼片3108增加L形擴展單元貼片 3148。這樣，由于耦合間隙3128的長度增加，就增加了單元貼片3108和擴展單元貼片3152 之間的電容性耦合，從而，降低了低頻帶的諧振頻率。圖31中的設(shè)備中的另一調(diào)諧參數(shù)是過孔線3112和頂部金屬層上的頂部地電極 3124之間的接觸點3114?？蓪⒋私佑|點3114移動到更接近饋線3116的位置，以改進低頻時的匹配，同時增強高頻時的失配。當將接觸點3114從饋線3116移開時，可看到相反的效果。作為參考，圖31中指出了 PCB孔3140和PCB組件3144在底部金屬化層中的位置。具有上述修改的天線被制造出來。圖32(a)和32(b)示出了此天線的測量效率。此天線在蜂窩頻帶中的高效率峰值是51 %，在PCS/DCS頻帶中的高效率峰值是74%。為了分析減少天線周圍的空隙的影響，將圖31中的地電極擴展為低于天線單元并且在該側(cè)面上。圖33(a)和33(b)分別總結(jié)了對蜂窩頻帶和PCS/DCS頻帶的效率的影響。從這些圖中可看出，天線性能受到接地擴展的影響。圖34 (a)-34(d)示出了蜂窩手機應用中四頻帶TLM-VL MTM天線的一個例子，并分別示出了三維視圖、側(cè)視圖、頂層的頂視圖和底層的頂視圖。此TLM-VL MTM天線包括頂層上的發(fā)射臺3404和單元貼片3408，而無需過孔線將單元貼片3408連接到頂部地電極3424。在底部金屬化層上，此TLM-VL MTM天線包括底部被截切的接地部3436和將底部被截切的接地部3436連接到底部地電極3425的過孔線3412。由頂部地電極3424中形成的接地CPW 饋送裝置3420來為此天線饋送，并且饋線3416將CPW饋送裝置3420連接到發(fā)射臺3404。此饋送裝置可被配置為具有50歐姆的特性阻抗。作為參考，在圖中也指出了 PCB孔3440 和PCB組件3444的位置。在此設(shè)計的一種實施例中，饋線3416包括兩個部分，用于進行匹配。第一部分為 1. 2mmX 17. 3mm,第二部分為0. 7mmX5. 23mm。使用L形發(fā)射臺3404提供與單元貼片3408 的充分耦合，并提供更好的阻抗匹配。L形發(fā)射臺3404的一個臂為ImmX 5. 6mm,另一個臂為 0. 4mmX 3. 1mm。單元貼片3408電容性耦合到發(fā)射臺3404，長臂的間隙為0. 4mm,短臂的間隙為0. 2mmο單元貼片3408為5. 4mmX 15mm,而底部被截切的接地部3436為5. 4mmX 10. 9mm。由于單元貼片3408下方存在底部被截切的接地部3436，導致了分路電容器CR。將底部被截切的接地部3436連接到底部地電極3425的過孔線3412導致了與CR串聯(lián)的電感(Lp)，如圖21(b)所示。由于此結(jié)構(gòu)中不包括過孔，所以可忽略分路電感器LL。在圖21(b)中，記號LL表示分析2中的LL+Lp。過孔線尺寸為0.3mmX40.9mm。優(yōu)化過孔線的路線，以便既匹配蜂窩頻帶(824-960MHZ)又匹配PCS/DCS頻帶(1700_2170MHz)。此天線覆蓋面積為 15. 9mmX22mm?；资墙殡姵?shù)為4. 4的FR4材料。表3提供了此例中TLM-VL天線結(jié)構(gòu)元件的概要。表3
25 采用HFSS EM仿真軟件來模擬天線性能。在圖35(a)中示出了模擬回波損耗，并示出了在蜂窩頻帶和PCS/DCS頻帶二者中的良好匹配。圖35(b)示出了模擬輸入阻抗。在上述MTM結(jié)構(gòu)的例子中，各單位單元的單個單元貼片位于一個位置上。在一些實施例方式，單元貼片可包括位于不同位置的至少兩個金屬貼片，它們相互連接以實施“擴展的”單元貼片。圖36(a)_36(d)示出了具有半單層結(jié)構(gòu)的五頻帶MTM天線的一個例子，分別了示出三維視圖、側(cè)視圖、頂層的頂視圖，以及底層的頂視圖。此設(shè)計中，單元包括兩個金屬貼片，它們分別在頂部和底部金屬化層中形成，并通過導電過孔被連接在一起。在兩個金屬貼片中，頂層的單元貼片3608的尺寸大于底層的擴展單元貼片3644的尺寸，因此是主要單元貼片。底層的擴展單元貼片3644不連接到地電極。在頂層中，即，與單元貼片3608的同一層中，形成過孔線3612，以將單元貼片3608連接到頂部地電極3624。于是，頂部地電極 3624是單元貼片3608的地電極。因此，對于底層中的單元，此設(shè)備沒有底層被截切的接地部。為此，此設(shè)計是“半單層結(jié)構(gòu)”。更具體地，此MTM天線具有增加了彎折線3652的發(fā)射臺3604和單元貼片3608，它們都在頂層。通過將一個或更多個過孔3648連接到頂部的單元貼片3608和底部的單元貼片擴展3644，單元貼片3608被擴展到底層中的單元貼片擴展3644。通過使用一個或更多個過孔3640來連接頂部的發(fā)射臺3604和底部的發(fā)射臺擴展3636，也可將發(fā)射臺3604擴展到底層中的發(fā)射臺擴展3636。底層上的發(fā)射臺擴展3636也稱為擴展發(fā)射臺3636，底層上的單元貼片擴展3644也稱為擴展單元貼片3644。在各圖中，各個過孔也被稱為發(fā)射臺連接過孔3640和單元連接過孔3648。可使得這樣的擴展與空間需求相適應，同時保持一定的性能水準。
圖36(c)示出了與底層被頂層覆蓋的情形。圖36(d)示出了頂層被底層覆蓋的情形。利用特征阻抗為50歐姆的接地CPW饋送裝置3620來為天線饋送。饋線3616將 CPW饋送裝置3620連接到發(fā)射臺3604，發(fā)射臺3604被增加了彎折線3652。單元貼片3608 為多邊形，其通過耦合間隙3628電容性耦合到發(fā)射臺3604。單元貼片3608通過過孔線 3612被短接到頂層的頂部地電極3624。過孔線路線被優(yōu)化以用于匹配。可用適當?shù)碾娊?質(zhì)材料，例如，介電常數(shù)為4. 4的FR4材料，來制造基底3632。表4提供了此例中半單層五頻帶MTM天線結(jié)構(gòu)的元件的概要。表 4 使用HFSS EM仿真軟件來模擬天線性能。圖37 (a)中示出了模擬回波損耗，圖 37(b)中示出了模擬輸入阻抗。這些圖表表明，此例中的LH諧振出現(xiàn)在約800MHz處?？梢曰趩螌觼順?gòu)造五頻帶MTM天線。圖38中示出了 SLM五頻帶MTM天線的一個例子，其示出了頂層的頂視圖。此圖中省略了 CPW饋送裝置和CPW接地。下面提供一種示例性實施方式中的各種參數(shù)的例子。發(fā)射臺3804為矩形，其尺寸為10. 5mmX0. 5mm。饋線3816將來自CPW饋送裝置的功率傳送到發(fā)射臺3804，其為IOmmXO. 5mm。發(fā)射臺3804電容性耦合到單元貼片3808，其為32mmX3. 5mm。耦合間隙 3828寬度為0. 25mm。單元貼片3808的拐角處有兩個斷流器。第一個斷流器在發(fā)射臺附近，其尺寸為10. 5mmX0. 75mm。第二個斷流器在單元貼片3808的頂部拐角附近，其尺寸為4. 35mmX0. 75mm。第二個斷流器對于性能來說并不關(guān)鍵，但其形狀滿足了本應用中的產(chǎn) 品的板子的輪廓。過孔線3812將單元貼片3808連接到CPW接地。過孔線3812的寬度為 0. 5mm。過孔線的總長度是45. 9mm。從單元貼片3808開始直到CPW接地，過孔線有七段，其長度分另1J是 0. 4mm、23mm、3· 25mm、8mm、1. 5mm> 8mm 禾口 1. 75mm。圖38示出了過孔線3812的路線。在一種實施例中，過孔線3812終止于離饋線 3816距離為Imm的CPW接地處。圖39示出了 SLM五頻帶天線的另一例子。此圖中僅示出了頂層的頂視圖，并且省略了 CPW饋送裝置和CPW接地。彎折線3952被安裝到發(fā)射臺3904上。此例中的彎折線的總長度是84. 8mm。其余結(jié)構(gòu)與圖38所示相同。圖38所示的SLM五頻帶天線(沒有彎折線)生成兩個不同的頻帶，這可從圖40 中具有交叉點的線所指示的模擬回波損耗明顯地看出。低頻帶具有足夠的帶寬，滿足四頻帶蜂窩電話應用，但是仍然太窄而不能滿足五頻帶移動電話應用的需求?？梢允褂脠D39所示的具有彎折線3952的SLM五頻帶天線來增加帶寬。調(diào)整彎折線3952的長度，以在比LH 諧振更高但又與之接近的頻率處產(chǎn)生諧振。所得到的兩種模式的帶寬足夠覆蓋從824MHz 到960MHz的低頻帶，這可從圖40中帶有方塊的線所指示的模擬回波損耗看出。盡管在此具體的例子中使用彎折線3952以在低頻中產(chǎn)生另外的模式，然而，如果需要，也可以使用它來增加高頻帶，只不過彎折線長度更短。進一步，可以使用螺旋的、多層的彎折線或者這些的組合來引入另外的模式。表5提供了具有彎折線的SLM五頻帶MTM天線結(jié)構(gòu)中的元件的概要。表 5 圖41示出了圖39中的具有彎折線的SLM五頻帶MTM天線的天線原型的圖片，該天線是基于Imm的FR4板制造的。圖42示出了對此原型測量出的回波損耗。此天線的回波損耗為_6dB，在低頻帶處帶寬為240MHz (760ΜΗζ_1000ΜΗζ)，在高頻帶處帶寬為600ΜΗ。圖43 (a)和43 (b)分別示出了低頻帶和高頻帶的測量效率。低頻帶的峰值效率是 66 %，在高頻帶中實現(xiàn)了接近常數(shù)60 %的峰值效率。在很多實際情況下，存在著空間限制，對天線結(jié)構(gòu)的某些布線軌跡有一定的路線要求。利用諸如電容器或電感器等的集總電路元件，可進一步使得天線更緊湊，從而增強此結(jié)構(gòu)中包含的電感和電容。圖44、45和46示出了這種設(shè)計例子，其中，使用了具有圖39的彎折線的SLM五頻帶MTM天線。在圖44中，利用集總電容器4410增強發(fā)射臺3904和單元貼片3908之間的電容。此例中，發(fā)射臺3904和單元貼片3908之間的間隙從0. 25mm增加到0. 4mm,并用所增加的 0. 3pF的集總電容來對所減小的電容進行補償。減小間隙的長度，而不是增大該間隙，從而可利用所增加的集總電容對所減小的電容進行補償。在圖45中，將集總電感器4510增加到過孔線軌跡上。過孔線3912的長度減小 24mm，但是，利用增加的IOnH集總電感對因過孔線3912縮短而減小的電感進行補償。在圖46中，增加集總電感器4610，并減小彎折線3952的長度。此例中，將電感其 4610被耦合到彎折線3952和發(fā)射臺3904的接點處。通過利用集總電感器4610來增加23uH 的電感，為獲得與圖40相同的低頻諧振所需的印刷的彎折線3952的長度，現(xiàn)從84. 8mm減小到了 45. 7mm。由于集總元件不進行輻射，可將集總元件布置在輻射很少的位置，以減小對天線輻射效率的影響。例如，通過在彎折線的起始端或末端增加電感器4610，可以獲得與彎折線相同的諧振。然而，在彎折線末端處增加電感器4610可能會顯著減小輻射效率，因為，彎折線的末端具有最高的輻射。應注意，可以組合這些集總元件技術(shù)，以實現(xiàn)進一步的小型化。圖47示出了以上描述的加載有集總元件的SLM五頻帶MTM天線的仿真結(jié)果。在此圖中可看出，可以利用以上的加載技術(shù)來獲得與圖40類似的頻帶和帶寬。在到目前為止已經(jīng)描述的SLM或TLM-VL MTM天線例子中，以平面形式來實現(xiàn)用于發(fā)射臺與單元貼片之間的電容性耦合的耦合結(jié)構(gòu)，即，發(fā)射臺和單元貼片二者位于同一層上，進而，在同一平面中形成二者之間的耦合間隙。然而，也可以垂直形成耦合間隙，即，發(fā) 射臺和單元貼片可位于兩個不同層上，從而在它們之間形成垂直的、非平面的耦合間隙。圖48(a)_48(f)中示出了在不同層上的單元貼片和發(fā)射臺之間具有垂直耦合的三層MTM天線的一個例子，并分別示出了三維視圖、頂層的頂視圖、中間層的頂視圖、底層的頂視圖、中間層被覆蓋的頂層的頂視圖，以及側(cè)視圖。如圖48(f)所示，此三層MTM結(jié)構(gòu) 包括頂部基底4832和底部基底4833，它們相互堆疊在一起，提供三個金屬化層，即，頂部基底4832的頂部表面上的頂層、基底4832和4833之間的中間層，以及基底4833的底部表面上的底層。在一種實施例中，中間層為30密爾(0.76mm)，底層是1mm。這使得整體厚度為 1mm，與雙層結(jié)構(gòu)相同。頂層包括饋線4816，其將CPW饋送裝置4820連接到發(fā)射臺4804?？梢栽诰哂许?部地電極4824和底部地電極4825的CPW結(jié)構(gòu)中形成CPW饋送裝置4829。饋線4816和發(fā) 射臺4804都是矩形，它們的尺寸分別為6. 7mm X0. 3mm和18mm X0. 5mm。中間層包括L形單元貼片4808，在一個實施例中，中間層的一部分的尺寸為6. 477mmX 18. 4mm，而另一部分的尺寸為6. OmmX6. 9mm。在頂層的發(fā)射臺4804和中間層上的單元貼片4808之間形成垂直耦合間隙4852。在底部基底中形成過孔4840，過孔4840通過過孔焊盤4844將中間層上的單元貼片4808耦合到底層上的過孔線4812。底層上的過孔線4812具有兩個彎曲并被短接到底部地電極4825，這可從圖48(d)看出。圖49(a)中繪出了具有垂直耦合的三層MTM天線的模擬回波損耗，該圖示出了 _6dB回波損耗的兩個頻帶0. 925GHz-0. 99GHz的低頻帶和1. 48-2. 36GHz的高頻帶。圖49(b)沖繪出了具有垂直耦合的三層MTM天線的模擬輸入阻抗。通常，理想的 50歐姆匹配對應于工作頻帶中的Real (Zin) = 50 Ω以及Imaginary (Zin) =0，這表示CPW 饋送裝置和天線之間有良好的能量傳送。圖49(b)示出，在低頻帶(LH模式)中950MHz附近和高頻帶(RH模式)中1.8GHz附近出現(xiàn)良好的匹配?？梢詫⑸鲜鼍哂写怪瘪詈系娜龑覯TM天線修改為僅包括兩層而不包括過孔。圖 50 (a)-50(c)中示出了這種具有垂直耦合的TLM-VL MTM天線的一個例子，并分別示出了三維視圖、頂層的頂視圖和底層的頂視圖。此TLM-VL MTM天線包括頂層上的發(fā)射臺5004和底層上的單元貼片5008。饋線5016將發(fā)射臺5004連接到在頂層上的頂部地電極5024中形成的CPW饋送裝置5020。在頂層上的發(fā)射臺5004與底層上的單元貼片5008之間形成垂直耦合間隙5052。不同于其三層的對應結(jié)構(gòu)，此TLM-VL MTM天線的過孔線5012與單元貼片5008 —樣同樣位于底層上，并將單元貼片5008直接連接到底部地電極5025。圖51(a)中繪出了具有垂直耦合的TLM-VL MTM天線的模擬回波損耗，其中示出了低頻帶和高頻帶。高頻帶的帶寬比其三層對應結(jié)構(gòu)的帶寬更窄，對圖49(a)和圖51(a)進行比較可以看出。圖51(b)中繪出了具有垂直耦合的TLM-VL MTM天線的模擬輸入阻抗，其中示出了在低頻帶(LH模式)中950MHz附近發(fā)生良好的匹配，但在高頻帶(RH模式)中沒有良好的匹配?；谏鲜隼?，可構(gòu)建各種CRLH MTM結(jié)構(gòu)。一個例子是一種超材料設(shè)備，其包括具有第一表面和不同于第一表面的第二表面的電介質(zhì)基底；以及在此基底上形成的復合左右手(CRLH)超材料結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)包括第一表面上的地電極；第一表面上的單元貼片，其與地電極隔開；將單元貼片與地電極耦合的過孔線；以及第一表面上的饋線，其通過間隙電磁耦合到單元貼片，從而向單元貼片傳送信號和從其接收信號。在一種配置中，此結(jié)構(gòu)還包括在第二表面上形成的單元貼片擴展以及穿透基底的導電過孔，導電過孔將第一表面上的單元貼片連接到第二表面上的單元貼片擴展。在另一種配置中，此結(jié)構(gòu)可進一步包括在第一表面上形成的發(fā)射臺，其位于饋線和單元貼片之間。發(fā)射臺與單元貼片隔離開并被電磁耦合到單元貼片，并且發(fā)射臺被連接到饋線。在第二表面上形成發(fā)射臺擴展，并且導電過孔穿透基底以將第一表面上的發(fā)射臺連接到第二表面上的發(fā)射臺擴展。超材料設(shè)備的另一例子是在具有第一表面和不同于第一表面的第二表面的電介質(zhì)基底上形成的CRLH MTM結(jié)構(gòu)。此MTM結(jié)構(gòu)包括第一表面上的單元貼片；與單元貼片隔開并位于第一表面上的頂部地電極；在第一表面上的頂部過孔線，其第一端連接到單元貼片，第二端連接到頂部地電極；以及在第二表面上形成的底部單元地電極，其位于第一表面
30上的單元貼片下方。底部單元地電極并不通過穿透基底的導電過孔而直接連接到單元貼片。此MTM結(jié)構(gòu)還包括第二表面上形成的底部地電極，其與底部單元地電極隔開；第二表面上的底部過孔線，其第一端連接到底部單元地電極，第二端連接到底部地電極；第一表面上的發(fā)射臺，其通過間隙與單元貼片隔開，并被電磁耦合到單元貼片；以及連接到發(fā)射臺的饋線，其向單元貼片傳送信號和從其接收信號。在第一表面的單元貼片下方的第二表面部分中沒有金屬化區(qū)域。盡管本說明書包含了很多具體例子，但這些例子不應被理解為是對本發(fā)明或權(quán)利要求的范圍的限制，而應僅是對本發(fā)明的特定實施例的具體特征的描述。也可以在單個實施例中組合實施在本說明中就不同的獨立實施例的上下文而描述的某些特征。反之亦然，也可以在多個不同的獨立實施例中或者在任何適當?shù)淖咏M合中分開實施在單個實施例的上下文中所描述的各種特征。并且，盡管上文描述的特征是按照它們在某些組合中出現(xiàn)時的樣子描述的，甚至最初就是這樣在權(quán)利要求中提出的，但是，在一些情況下，可以從權(quán)利要求的組合中切除一個或多個特征，并且權(quán)利要求所保護的組合可以針對子組合或子組合的變形。本文僅公開了少量實施例。然而，應理解，可以做出各種修改和改進。
權(quán)利要求
一種超材料設(shè)備，包括具有第一表面和第二表面的電介質(zhì)基底，所述第二表面是與所述第一表面不同的表面；以及在所述第一表面上形成的金屬化層，其圖案被設(shè)計為具有兩個或更多個導電部件，以在所述第一表面上形成單層復合左右手(CRLH)超材料結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述電介質(zhì)基底沒有過孔。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述電介質(zhì)基底的形狀被制成與另一表面的形狀相符，并被安裝到該另一表面上。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述電介質(zhì)基底的形狀被制成與所述設(shè)備的設(shè)備外殼的內(nèi)壁的形狀相符，并被安裝到該設(shè)備外殼的內(nèi)壁上。
5.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述電介質(zhì)基底的形狀被制成與容納該設(shè)備的載體設(shè)備的形狀相符，并被安裝到該載體設(shè)備。
6.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述電介質(zhì)基底是不平坦的。
7.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述電介質(zhì)基底是柔性的。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述超材料結(jié)構(gòu)的兩個或更多個導電部件被構(gòu)造成形成超材料天線，并且其位置和尺寸被設(shè)置成在所述超材料天線的工作頻率上生成兩個或更多個頻率諧振。
9.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述超材料結(jié)構(gòu)的兩個或更多個導電部件被構(gòu)造成形成超材料天線，并且其位置和尺寸被設(shè)置成在WiFi頻帶中生成兩個或更多個頻率諧振。
10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述超材料結(jié)構(gòu)的兩個或更多個導電部件被構(gòu)造成形成超材料天線，并且其位置和尺寸被設(shè)置成生成兩個或更多個頻率諧振，包括低頻帶中的第一頻率諧振和高頻帶中的第二頻率諧振，所述第一頻率諧振是左手(LH)模式頻率諧振，所述第二頻率諧振是右手(RH)模式頻率諧振。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述兩個或更多個頻率諧振進一步包括第三頻率諧振，第三頻率諧振可以在所述低頻帶中也可以在所述高頻帶中。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述第一、第二和第三頻率諧振中的至少兩個足夠接近，以共同產(chǎn)生寬帶。
13.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述兩個或更多個頻率諧振中的至少兩個足夠接近，以形成寬帶。
14.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述低頻帶包括蜂窩頻帶，所述高頻帶包括PCS/ DCS頻帶。
15.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述超材料結(jié)構(gòu)的兩個或更多個導電部件被構(gòu)造成形成超材料天線，并且其位置和尺寸被設(shè)置成在WiMax頻帶中生成兩個或更多個頻率諧振。
16.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述超材料結(jié)構(gòu)的兩個或更多個導電部件被構(gòu)造成形成超材料天線，并且其位置和尺寸被設(shè)置成在824MHz和960MHz之間生成一個或更多個頻率諧振。
17.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述超材料結(jié)構(gòu)的兩個或更多個導電部件被構(gòu)造成形成超材料天線，并且其位置和尺寸被設(shè)置成在1710MHz和2170MHz之間生成一個或更多個頻率諧振。
18.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述超材料結(jié)構(gòu)的兩個或更多個導電部件被構(gòu)造成形成五頻帶超材料天線，并且其位置和尺寸被設(shè)置成生成五個頻率諧振。
19.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述超材料結(jié)構(gòu)的兩個或更多個導電部件被構(gòu)造成形成四頻帶超材料天線，并且其位置和尺寸被設(shè)置成生成四個頻率諧振。
20.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，用來形成單層復合左右手超材料結(jié)構(gòu)的兩個或更多個導電部件包括地電極；單元貼片；將所述單元貼片耦合到所述地電極的過孔線；以及通過間隙電磁耦合到所述單元貼片的饋線，用來向所述單元貼片傳送信號和從所述單元貼片接收信號。
21.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所述饋線包括在遠端附近形成的并與所述單元貼片隔開的發(fā)射臺，用來增強所述饋線與所述單元貼片之間的電容性耦合。
22.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所述地電極是共面波導(CPW)接地，并且所述金屬化層包括耦合到所述饋線的共面波導饋送裝置。
23.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所述地電極、所述單元貼片、所述過孔線、所述間隙，以及所述饋線被配置成對于四頻帶天線操作生成頻率諧振。
24.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中，所述頻率諧振包括四頻帶的低頻帶中的左手 (LH)模式頻率諧振。
25.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，靠近所述單元貼片的所述饋線的遠端的形狀和配置被設(shè)置成提高所述復合左右手超材料結(jié)構(gòu)的阻抗匹配。
26.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所述單元貼片的形狀和配置被設(shè)置成增加所述間隙的長度。
27.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述過孔線被連接到所述地電極的位置是基于饋送位置，以提高所述復合左右手超材料結(jié)構(gòu)的阻抗匹配。
28.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其包括在所述第二表面上形成的第二電極，其包括擴展部分，所述擴展部分被配置成提高所述復合左右手超材料結(jié)構(gòu)的阻抗匹配。
29.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其包括在所述第一表面上的被連接到所述饋線的導電線，其中，所述地電極、所述單元貼片、所述過孔線、所述間隙、所述饋線和所述導電線被配置為對于五頻帶天線操作生成頻率諧振的天線。
30.如權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中所述頻率諧振包括所述五頻帶的低頻帶中的至少兩個左手模式頻率諧振。
31.如權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中，所述導電線具有彎折形狀。
32.如權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中，所述導電線具有螺旋形狀。
33.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其包括將所述單元貼片與所述饋線耦合的電容器，其中，與不存在所述電容器時的間隙的寬度和/或長度相比，基于所述電容器的電容值，所述間隙的寬度增加和/或所述間隙的長度減小。
34.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其包括插入所述過孔線中的電感器，其中，與不存在所述電感器時過孔線的長度相比，基于所述電感器的電感值，所述過孔線的長度縮短。
35.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括耦合到所述兩個或更多個導電部件的集總元件。
36.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中用來形成所述單層復合左右手超材料結(jié)構(gòu)的所述兩個或更多個導電部件包括所述第一表面上的單元貼片；與所述單元貼片隔開的頂部地電極，其位于所述第一表面上；所述第一表面上的過孔線，其第一端連接到所述單元貼片，第二端連接到所述地電極；所述第一表面上的發(fā)射臺，其通過間隙與所述單元貼片隔開，以電磁耦合到所述單元貼片；以及連接到所述發(fā)射臺的饋線，用來向所述單元貼片傳送信號和從所述單元貼片接收信號，其中，在所述第一表面上的所述單元貼片下方，所述第二表面沒有金屬化區(qū)域。
37.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中用來形成所述單層復合左右手超材料結(jié)構(gòu)的所述兩個或更多個導電部件包括單元貼片，其包括第一單元貼片和第二單元貼片，它們通過間隙相互隔開，并通過所述間隙相互電磁耦合；地電極，其包括主地電極區(qū)域和作為主地電極的擴展而連接到所述主地電極區(qū)域的地電極擴展，所述地電極擴展的形狀和位置被設(shè)置成，使其第一部分與所述第一單元貼片隔開一段距離，并且其第二部分與所述第二單元貼片隔開幾乎相同的距離；第一過孔線，其將所述第一單元貼片耦合到所述地電極擴展的所述第一部分；第二過孔線，其將所述第二單元貼片耦合到所述地電極擴展的所述第二部分，其長度幾乎與所述第一過孔線的長度相等；以及饋線，其通過間隙電磁耦合到所述第一單元貼片和所述第二單元貼片之一，用來向所述第一單元貼片和所述第二單元貼片之一傳送信號和從其接收信號。
38.如權(quán)利要求37所述的設(shè)備，其中，所述單層復合左右手MTM結(jié)構(gòu)被配置成生成兩個左手(LH)模式頻率諧振。
39.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述超材料結(jié)構(gòu)的所述兩個或更多個導電部件被構(gòu)造成形成超材料傳輸線，并且其位置和尺寸被設(shè)置成在所述超材料傳輸線工作頻率上生成兩個或更多個頻率諧振。
40.一種超材料設(shè)備，包括具有第一表面和第二表面的電介質(zhì)基底，所述第二表面是與所述第一表面不同的表在所述第一表面上形成的第一金屬化層；以及在所述第二表面上形成的第二金屬化層，其中，所述第一和第二金屬化層的圖案被設(shè)計成具有兩個或更多個導電部件，以形成復合左右手(CRLH)超材料結(jié)構(gòu)，其包括單位單元，所述單位單元沒有穿透所述電介質(zhì)基底以連接所述第一金屬化層和所述第二金屬化層的導電過孔。
41.如權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其中，所述電介質(zhì)基底的形狀被制成與另一表面的形狀相符，并且被安裝到所述另一表面上。
42.如權(quán)利要求41所述的設(shè)備，其中，所述電介質(zhì)基底是不平坦的。
43.如權(quán)利要求41所述的設(shè)備，其中，所述電介質(zhì)基底是柔性的。
44.如權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其中所述第一金屬化層包括單元貼片、位于所述單元貼片附近并與所述單元貼片隔開以被電磁耦合到所述第一單元貼片的發(fā)射臺，以及連接到所述發(fā)射臺以經(jīng)由所述發(fā)射臺向所述單元貼片傳送信號或從其接收信號的饋線；并且所述第二金屬化層包括位于所述第一金屬化層中的所述單元貼片下方的單元地電極，所述單元地電極被電容性耦合到所述單元貼片，而無需通過穿透所述基底的導體連接到所述單元貼片，以及與所述單元地電極隔開的地電極，以及將所述單元地電極連接到所述地電極的導電線，其中，所述單元貼片、所述發(fā)射臺和所述單元地電極形成所述單位單元。
45.如權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其中，所述兩個或更多個導電部件被配置為生成兩個或更多個頻率諧振。
46.如權(quán)利要求45所述的設(shè)備，其中，所述兩個或更多個頻率諧振包括低頻帶中的第一頻率諧振和高頻帶中的第二頻率諧振，所述第一頻率諧振是左手(LH)模式頻率諧振，所述第二頻率諧振是右手(RH)模式頻率諧振。
47.如權(quán)利要求46所述的設(shè)備，其中，所述兩個或更多個頻率諧振中的至少兩個足夠接近，以共同產(chǎn)生寬帶。
48.如權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其中，所述兩個或更多個導電部件包括所述第二表面上形成的地電極；所述第一表面上形成的單元貼片；在所述第二表面上在所述單元貼片下方形成的被截切的接地部，所述被截切的接地部通過夾在所述單元貼片和所述被截切的接地部之間的所述電介質(zhì)基底的一部分被電磁耦合到所述單元貼片；所述第二表面上形成的過孔線，所述過孔線耦合到具有所述地電極的所述被截切的接地部；以及饋線，其通過間隙被電磁耦合到所述單元貼片，以向所述單元貼片傳送天線信號和從其接收天線信號。
49.如權(quán)利要求48所述的設(shè)備，其中，所述饋線包括在遠端附近形成的發(fā)射臺，其與所述單元貼片隔開，以增強所述饋線和所述單元貼片之間的電容性耦合。
50.如權(quán)利要求48所述的設(shè)備，其中，所述地電極包括加入的擴展部分，與沒有擴展地電極的地電極相比，更靠近所述單元貼片。
51.如權(quán)利要求50所述的設(shè)備，其中，所述地電極、所述單元貼片、所述被截切的接地部、所述饋線、所述過孔線和所述間隙被配置為對于四頻帶操作生成頻率諧振。
52.如權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其中，所述頻率諧振包括四頻帶的低頻帶中的左手模式頻率諧振。
53.如權(quán)利要求48所述的設(shè)備，其中，所述饋線的遠端的形狀和配置被設(shè)置成提高天線集成后的匹配，所述遠端靠近所述單元貼片。
54.如權(quán)利要求48所述的設(shè)備，其中，所述單元貼片的形狀和配置被設(shè)置成增加所述間隙的長度。
55.如權(quán)利要求48所述的設(shè)備，其中，相對于饋送位置來確定所述過孔線被連接到所述地電極的位置以提高匹配。
56.如權(quán)利要求48所述的設(shè)備，其中，所述地電極包括被配置為提高匹配的擴展部分。
57.如權(quán)利要求48所述的設(shè)備，進一步包括在所述第一表面上的連接到所述饋線的導電線，其中，所述地電極、所述單元貼片、所述被截切的接地部、所述過孔線、所述間隙、所述饋線和所述導電線被配置成對于五頻帶操作生成頻率諧振。
58.如權(quán)利要求57所述的設(shè)備，其中，所述頻率諧振包括所述五頻帶的低頻帶中的至少兩個左手模式頻率諧振。
59.如權(quán)利要求57所述的設(shè)備，其中，所述導電線具有彎折形狀。
60.如權(quán)利要求57所述的設(shè)備，其中，所述導電線具有螺旋形狀。
61.如權(quán)利要求48所述的設(shè)備，進一步包括將所述單元貼片和所述饋線耦合的電容器，其中，與不存在所述電容器時的間隙的寬度和/或長度相比，基于所述電容器的電容值，所述間隙的寬度增加和/或所述間隙的長度減小。
62.如權(quán)利要求48所述的設(shè)備，進一步包括插入所述過孔線中的電感器，其中，與不存在所述電感器時過孔線的長度相比，基于所述電感器的電感值，過孔線的長度縮短。
63.如權(quán)利要求40所述的設(shè)備，進一步包括耦合到所述兩個或更多個導電部件的集總元件。
64.如權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其中，所述兩個或更多個導電部件包括所述第二表面上形成的地電極；所述第二表面上形成的單元貼片；所述第二表面上形成的過孔線，所述過孔線將所述單元貼片與所述地電極耦合；以及在所述第一表面上形成的饋線，所述饋線通過夾在所述饋線和所述單元貼片之間的所述電介質(zhì)基底的一部分而被電磁耦合到所述單元貼片，以向所述單元貼片傳送天線信號和從其接收天線信號。
65.如權(quán)利要求64所述的設(shè)備，其中，所述地電極、所述單元貼片、所述過孔線和所述饋線被配置成生成適于四頻帶操作的頻率諧振。
66.如權(quán)利要求66所述的設(shè)備，其中，所述頻率諧振包括在所述四頻帶的低頻帶中的左手模式頻率諧振。
67.一種超材料設(shè)備，其包括具有第一表面和第二表面的電介質(zhì)基底，所述第二表面是與所述第一表面不同的表所述第一表面上的單元貼片；與所述單元貼片隔開并位于所述第一表面上的頂部地電極；所述第一表面上的頂部過孔線，其第一端連接到所述單元貼片，第二端連接到所述頂部地電極；在所述第一表面上的所述單元貼片下方的所述第二表面上形成的單元發(fā)射臺，其通過所述基底與所述單元貼片電磁耦合，無需經(jīng)由穿透所述基底的導電過孔與所述單元貼片直接連接，即可向所述單元貼片傳送信號和從其接收信號；以及所述第二表面上形成的底部饋線，其連接到所述單元發(fā)射臺，用于向所述單元發(fā)射臺傳送信號和從其接收信號，其中，所述單元貼片、所述頂部地電極、所述頂部過孔線、所述單元發(fā)射臺和所述底部饋線形成復合左右手(CRLH)超材料結(jié)構(gòu)。
68.如權(quán)利要求67所述的設(shè)備，其中，所述電介質(zhì)基底沒有過孔。
69.如權(quán)利要求67所述的設(shè)備，其中，所述電介質(zhì)基底的形狀被制成與另一表面的形狀相符，并且被安裝到該另一表面上。
70.如權(quán)利要求69所述的設(shè)備，其中，所述電介質(zhì)基底的形狀被制成與所述設(shè)備的設(shè) 備外殼的內(nèi)壁的形狀相符，并被安裝到該設(shè)備外殼的內(nèi)壁上。
71.如權(quán)利要求69所述的設(shè)備，其中，所述電介質(zhì)基底的形狀被制成與容納所述設(shè)備的載體設(shè)備的形狀相符，并被安裝到所述載體設(shè)備。
72.如權(quán)利要求69所述的設(shè)備，其中，所述電介質(zhì)基底是不平坦的。
73.如權(quán)利要求69所述的設(shè)備，其中，所述電介質(zhì)基底是柔性的。
74.如權(quán)利要求67所述的設(shè)備，所述超材料結(jié)構(gòu)的兩個或更多個導電部件被構(gòu)造成形成超材料天線，并且其位置和尺寸被設(shè)置成在WiFi頻帶中生成兩個或更多個頻率諧振。
75.如權(quán)利要求67所述的設(shè)備，其中所述超材料結(jié)構(gòu)的兩個或更多個導電部件被構(gòu)造成形成超材料天線，并且其位置和尺寸被設(shè)置成生成兩個或更多個頻率諧振，包括低頻帶中的第一頻率諧振和高頻帶中的第二頻率諧振，所述第一頻率諧振是左手(LH)模式頻率諧振，所述第二頻率諧振是右手(RH)模式頻率諧振。
76.如權(quán)利要求67所述的設(shè)備，其中，所述超材料結(jié)構(gòu)的兩個或更多個導電部件被構(gòu) 造成形成超材料天線，并且其位置和尺寸被設(shè)置成在WiMax頻帶中生成兩個或更多個頻率諧振。
77.如權(quán)利要求67所述的設(shè)備，其中，所述超材料結(jié)構(gòu)的兩個或更多個導電部件被構(gòu) 造成形成超材料天線，并且其位置和尺寸被設(shè)置成在824MHz和960MHz之間生成一個或更多個頻率諧振。
78.如權(quán)利要求67所述的設(shè)備，其中，所述超材料結(jié)構(gòu)的兩個或更多個導電部件被構(gòu) 造成形成超材料天線，并且其位置和尺寸被設(shè)置成在1710MHz和2170MHz之間生成一個或更多個頻率諧振。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于超材料結(jié)構(gòu)的技術(shù)和裝置，提供了天線和傳輸線裝置，包括單層金屬化并且無過孔的超材料結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01Q1/38GK101919114SQ200880111281
公開日2010年12月15日申請日期2008年10月13日優(yōu)先權(quán)日2007年10月11日
發(fā)明者李成江, 格雷戈里·波伊拉斯尼, 瓦尼特·帕薩克, 阿杰伊·古馬拉, 馬哈·阿喬爾申請人:雷斯潘公司

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