CN102308436A - 可调超材料天线结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了在天线设备中提供调整元件以调整所述天线设备的频率的装置和技术，所述天线设备包括复合式右手和左手(CRLH)超材料(MTM)天线设备。CRLH MTM天线设备的调整元件的示例包括在对应的天线元件，比如：馈线、单元片、弯曲短线、通孔线以及通孔焊盘，附近分别形成的：馈线调整元件、单元片调整元件、弯曲短线调整元件、通孔线调整元件、以及通孔焊盘调整元件。

Description

可调超材料天线结构
优先权要求以及相关申请
本专利文档要求标题均为“可调超材料天线结构”的于2008年11月19日提交的美国临时申请，序号61/116,232，以及于2009年11月16日提交的美国实用新型申请，编号12/619,109，的权利。
以引用方式并入上述申请的公开，作为本申请的公开的一部分。
技术领域
本申请涉及复合式右手/左手(CRLH)超材料(MTM)天线装置。
背景技术
电磁波在大多数材料中的传播遵守(E，H，β)矢量场的右手规则，(E，H，β)矢量场表示了电场E、磁场H以及波矢量β(或传播常数)。相位速度方向与信号能量传播(群速度)的方向相同，且折射率是正数。这种材料是右手(RH)材料。大多数天然材料是RH材料；人造材料也可以是RH材料。
超材料(MTM)是人造结构。当使用比超材料所传导的电磁能量的波长要小得多的结构平均单位晶胞大小(structural average unit cellsize)ρ来设计时，对于所传导的电磁能量，材料表现得像均匀介质。与RH材料不同的，超材料可以表现出负的折射率，其中，相位速度方向与信号能量传播的方向相反，其中，(E，H，β)矢量场的相对方向遵循左手规则。仅支持负的折射率，且介电常数ε和磁导率μ同时为负的超材料是纯左手(LH)超材料。
很多超材料是LH超材料和RH材料的混合，且因此是CRLH超材料。CRLH MTM可以表现得像在低频处的LH超材料和在高频处的RH材料。在例如Caloz和Itoh的“Electromagnetic Metamaterials：Transmission Line Theory and Microwave Applications，”John Wiley &Sons(2006)中描述了各种CRLH MTM的实现和属性。由Tatsuo Itoh在“Invited paper：Prospects for Metamaterials，”Electronics Letters，Vol.40，No.16(August，2004)中描述了CRLH MTM和它们在天线中的应用。
可以对CRLH MTM进行结构上和工程上的设计，以表现出适应特定应用的电磁属性，并且可以在使用其他材料难以、不实际或不可行的应用中使用CRLH MTM。此外，CRLH MTM可以用于开发新的应用，并且用于构建用RH材料不可能构建的新设备。
发明内容
本申请公开了装置和技术的示例等等，该装置和技术提供了在天线设备中用于调整(包括CRLH MTM天线设备)的天线设备的频率的调整元件。
附图说明
图1A示出了根据示例实施例的CRLH MTM天线(天线1)的顶层的顶视图的照片；
图1B示出了图1A所示的CRLH MTM天线的底层的底视图的照片；
图2A示出了图1A所示的CRLH MTM天线的顶层的由计算机产生的顶视图；
图2B示出了图1B所示的CRLH MTM天线的底层的由计算机产生的顶视图；
图2C示出了图2A-2B所示的CRLH MTM天线的由计算机产生的侧视图；
图2D示出了图2A-2B所示的CRLH MTM天线的由计算机产生的3D视图；
图3A示出了天线1的已测量的回波损耗；
图3B示出了天线1的已测量的效率；
图4A示出了根据示例实施例的CRLH MTM天线(天线2)的顶层的顶视图的照片；
图4B示出了图4A所示的CRLH MTM天线的底层的底视图的照片；
图5A示出了图4A所示的CRLH MTM天线的顶层的由计算机产生的顶视图；
图5B示出了图4B所示的CRLH MTM天线的底层的由计算机产生的顶视图；
图5C示出了图5A-5B所示的CRLH MTM天线的由计算机产生的侧视图；
图5D示出了图5A-5B所示的CRLH MTM天线的由计算机产生的3D视图；
图6A示出了天线2的已测量的回波损耗；
图6B示出了天线2的已测量的效率；
图7A示出了在天线1和天线2之间的已测量的回波损耗的比较；
图7B示出了在天线1和天线2之间的已测量的效率的比较；
图8A示出了在天线2中连接的馈线调整元件的照片；
图8B示出了如图8A所示连接的馈线调整元件的已测量的回波损耗；
图8C示出了如图8A所示连接的馈线调整元件的已测量的效率；
图9A示出了在天线2中连接的单元片(cell patch)调整元件的照片；
图9B示出了如图9A所示连接的单元片调整元件的已测量的回波损耗；
图9C示出了如图9A所示连接的单元片调整元件的已测量的效率；
图10A示出了在天线2中连接的弯曲短线(meandered stub)调整元件的照片；
图10B示出了如图10A所示连接的弯曲短线调整元件的已测量的回波损耗；
图10C示出了如图10A所示连接的弯曲短线调整元件的已测量的效率；
图11A示出了在天线2中连接的通孔线(via line)调整元件的照片；
图11B示出了如图11A所示连接的通孔线调整元件的已测量的回波损耗；
图11C示出了如图11A所示连接的通孔线调整元件的已测量的效率；
图12A示出了在天线2中连接的通孔焊盘(via pad)调整元件的照片；
图12B示出了如图12A所示连接的通孔焊盘调整元件的已测量的回波损耗；
图12C示出了如图12A所示连接的通孔焊盘调整元件的已测量的效率；
图13A示出了具有可调单元的CRLH MTM天线(天线3)的顶层的由计算机产生的顶视图；
图13B示出了图13A所示的CRLH MTM天线的底层的由计算机产生的顶视图；
图14A示出了具有已连接的以及悬空的导电连接元件的天线3的顶层的由计算机产生的顶视图；
图14B示出了具有已连接的以及悬空的导电连接元件的天线3的底层的由计算机产生的顶视图。
具体实施方式
下面呈现提供用于调整天线设备的频率的调整元件的技术和CRLH MTM天线设备的示例。不同类型的调整元件的示例包括：在对应天线元件(比如馈线、单元片、弯曲短线、通孔线和通孔焊盘)附近分别形成的馈线调整元件、单元片调整元件、弯曲短线调整元件、通孔线调整元件、以及通孔焊盘调整元件。在一些实现中，CRLH MTM天线设备可以包括一种类型调整元件的调整元件或者两种或更多不同类型调整元件的调整元件。
在一个方面中，提供一种用于调整CRLH MTM天线设备的谐振频率的方法。该方法包括：在基底上提供CRLH MTM天线，所述CRLHMTM天线包括所述CRLH MTM天线包括被构造并彼此电磁耦合以形成CRLH MTM结构的天线元件，且所述CRLH MTM天线提供彼此分离并与所述CRLH MTM天线分离的多个导电调整元件，在接近所述CRLH MTM天线的所选择的位置处形成所述多个导电调整元件。选择位于相应天线元件旁边的一个或多个导电调整元件，以将所选择的一个或多个导电调整元件连接到所述相应天线元件中的至少一个，以使得所选择的一个或多个导电调整元件作为所述CRLH MTM天线的一部分，从而将所述CRLH MTM天线的谐振频率调整为与在未连接所选择的一个或多个导电调整元件时的谐振频率初始值不同。
在另一个方面中，提供一种CRLH MTM天线设备，以包括在基底上的CRLH MTM天线，所述CRLH MTM天线包括包括被构造并彼此电磁耦合以形成CRLH MTM结构的天线元件。在所述基底上提供导电调整元件，并将所述导电调整元件彼此分离且与所述CRLH MTM天线分离。在接近所述CRLH MTM天线的所选择的位置处形成所述调整元件，且所述调整元件被配置为：在位于相应天线元件旁边的一个或多个导电调整元件与所述相应天线元件中的至少一个相连或断开时，允许调整所述CRLH MTM天线的谐振频率。
在另一个方面中，提供一种超材料天线设备，以包括：基底；导电部分，形成在所述基底上；以及调整元件，形成在所述基底上。所述导电部分被配置为形成CRLH MTM天线结构，所述CRLH MTM天线结构在没有所述调整元件连接到任一所述导电部分时，产生第一多个频率谐振。一个或多个所述调整元件在电连接到所述导电部分时，重新配置所述CRLH MTM天线结构，以产生与所述第一多个频率谐振不同的第二多个频率谐振。
在另一个方面中，提供一种用于调整超材料天线设备的方法。该方法包括：提供用于所述超材料天线设备的基底；在所述基底上形成多个导电部分，以形成产生第一多个频率谐振的CRLH MTM天线结构；在所述基底上形成多个调整元件；以及将一个或多个所述调整元件连接到所述导电部分，以产生第二多个频率谐振的方式来重新配置所述CRLH MTM天线结构。
在另一个方面中，提供一种用于通过改变CRLH MTM天线设备中的永久形成的组件的一个或多个连接来调整所述CRLH MTM天线设备的谐振频率的方法。该方法包括：在基底上提供永久形成的天线组件，包括：在基底上永久形成的导电天线元件，所述导电天线元件在结构方面和电磁方面彼此耦合以形成CRLH MTM结构；以及永久形成的导电调整元件，所述永久形成的导电调整元件彼此位于不同位置处且与所述永久形成的天线元件位于不同位置处，以及接近相应的永久形成的导电天线元件。在该方法中，选择位于相应永久形成的天线元件旁边的一个或多个永久形成的导电调整元件，以连接至所述相应永久形成的天线元件中的至少一个，以使得作为所述CRLH MTM天线的一部分的所选择的一个或多个永久形成的导电调整元件将所述CRLHMTM天线的谐振频率调整为与在未连接所选择的一个或多个永久形成的导电调整元件时的谐振频率值不同。
下面在附图、描述和权利要求中更详细地描述这些和其他方面以及相关联的技术、设备和应用。
可以对CRLH MTM进行结构上和工程上的设计，以表现出适应特定应用的电磁属性，并且可以在使用其他材料难以、不实际或不可行的应用中使用CRLH MTM。此外，CRLH MTM可以用于开发新的应用，并且用于构建用RH材料不可能构建的新设备。
可以通过使用具有单一金属层或多个金属化层的基底来构建CRLH MTM天线设备的各种实施例。天线结构可以被配置为包括由馈线馈电的一个或多个CRLH单位单元。CRLH单位单元包括通过通孔线连接到地平面的单元片。此外，对于多个金属化层，可以包括通孔，以连接元件片和通孔线。馈线将信号导向单元片或从单元片导出，并且馈线可以例如连接至共面波导(CPW)馈电，该波导馈电作为阻抗匹配设备，并从信号源向馈线的远端传输功率。在馈线远端和单元片之间提供窄隙，以电磁耦合这些元件。例如在一个实施例中，间隙的宽度是4-8密尔(mil)，可以通过改变各种参数，比如单元片的大小、通孔线的长度、馈线的长度、天线元件和地之间的距离、以及各种其他尺寸和布局，来控制谐振频率、多个模式的匹配、以及相关联的效率。
不像常规天线，超材料天线谐振受到左手(LH)模式的存在性的影响。总体而言，LH模式帮助激励并更好地匹配低谐振，且可以改进高谐振处的匹配。
如本文讨论的CRLH MTM天线结构包括在基底上的一个或多个永久形成的导电天线元件，它们被构造并彼此电磁耦合以形成CRLHMTM结构。其他结构包括永久形成的导电调整元件，它们位于彼此不同的且与永久形成的天线元件不同的位置处，且与相应的永久形成的导电天线元件相邻，以调整谐振频率。在加工后的天线设备中，可以使用可移除元件(比如零欧姆电阻器)来修改这些永久形成的调整元件，以提供满足频率要求的灵活性。这些永久形成的调整元件的示例包括用于调整谐振频率的一个或多个调整元件。在没有这种调整元件的情况下，一旦在印制电路板(PCB)上印制了天线，则对谐振频率的调整可能要求对PCB硬件的改变，例如重新构建PCB，重新安装组件，以及重新测试重新安装的组件。本技术利用调整元件，并消除了这些昂贵和冗长的步骤；且因此可以在PCB上形成天线结构之后，将天线调整并匹配至目标频段。可以通过使用这些调整元件，简化在PCB上印制天线之后发生的对天线设计、原型制造、修理和其他过程的微调。
更具体地，可以通过在调整元件和对应的天线元件之间导电的连接元件(比如作为桥的零欧姆电阻器或零欧姆链路)，将本文中的示例的一个或多个调整元件耦合至对应的天线元件，通过使用连接元件来操作调整元件和对应的天线元件之间的连接，可以在不影响其固有的效率的情况下，增加或减少谐振频率。
因此，在对具有所印制的天线元件和调整元件的PCB设备进行加工并完成之后，可以通过将一个或多个未连接的调整元件连接到天线，或通过将一个或多个已连接的调整元件与天线断开，来调整天线的谐振频率。基于预先形成的调整元件的该调整技术在不要求对PCB上形成的其他电路单元进行改变或重建PCB的情况下，通过仅改变调整元件的连接，提供了对频率的调整。
在具有调整元件的超材料天线的一些实现中，可以被控制以实行所需调整的各种电路参数包括了在表1.0中所示的可控制参数的示例：
表1.0用于进行调整的可控制电路参数
Figure BDA0000076848380000081
在根据一些实施例的可调超材料天线设备中，可以通过改变超材料天线结构的每一个元件的大小、长度和/或形状以及不同元件的布局，来控制谐振频率、多个模式的匹配、以及相关联的效率。在表2.0中示出了CRLH超材料天线结构的可能变化的一些示例：
表2.0 CRLH MTM天线结构的变化
Figure BDA0000076848380000091
可以在超材料天线设备上实现上述以及其他变化的任意组合。
可以通过使用常规FR-4基底或柔性印制电路(FPC)板来加工CRLH MTM天线结构。其他加工技术的示例包括：薄膜加工技术、片上系统(SOC)技术、低温烧结陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic)技术、以及单片微波集成电路(MMIC)技术。
在天线结构的一些实现中，接地的CPW用于向馈线传输功率。向天线馈电的其他方案包括：使用在不同层上不具有接地平面的常规CPW线，探片(probed patch)，直接连接(launch)至馈线的开始处的电缆、或不同类型的射频(RF)馈线。
图1A和1B示出了在FR-4基底上加工的(被称作天线1的)不具有调整元件的第一CRLH MTM天线结构的实际示例的照片。在图1A中示出了顶层233的顶视图，且在图1B中示出了底层235的底视图。图2A-2D示出了由计算机产生的图1A-1B所示的CRLH MTM天线的多个视图。在图2A中示出了由计算机产生的顶层233的顶视图，在图2B中示出了由计算机产生的底层235的顶视图，以及在图2C-2D中分别示出了由计算机产生的侧视图和3D视图。参见图2A-2D，在顶层233上形成馈线203，且将馈线203的远端通过耦合间隙207电磁耦合至也在顶层233上形成的单元片205。从接地的CPW馈电245通过馈线203和耦合间隙207向单元片205传输功率。在基底231上形成通孔209，以连接顶层233上的单元片205和底层235上的通孔焊盘221。通孔线223源于(stem)底部地平面243，且扩展直到其连接通孔焊盘221。单元片205以及通孔209、通孔焊盘221、馈线203和通孔线223构成CRLH单位单元。源于顶层233的馈线203的是远离顶部地平面241扩展的弯曲短线211。这种超材料天线结构不同于插槽天线结构，因为耦合间隙207将馈线203和单元片205分隔。
在以下所示的表3.0中提供了对天线1的单个元件部分的总结。
表3.0天线1-CRLH MTM天线(无调整元件)
在备选配置中，可以在没有通孔的情况下将顶层233上的通孔线223直接连接到单元片205。在另一个变化中，可以将第三层(未示出)上的通孔线223通过在底层235和第三层之间形成的通孔，连接到单元片205。在天线1中，顶层233、底层235以及附加的第三层是可以相互交换的。
在下面表4.0中提供了用于实现天线1的设计参数值的示例。
表4.0天线1-设计参数示例
Figure BDA0000076848380000111
可以基于上述设计参数值来实现超材料天线结构，以产生在800MHz至900MHz频段以及2GHz(在蜂窝电话和其他应用的无线网络和服务中使用这些频段)中的有效辐射模式。
从图3A中已测量的回波损耗，可以看到天线1可以在低频具有两个频率谐振。第一谐振的中心位于大约920MHz，且第二谐振的中心位于大约1020MHz。相结合的这两个谐振构成了低频段，其具有在-6dB的回波损耗处的大约200MHz带宽。频率最低的第一谐振是LH谐振，其可以由单元片和对应的通孔线结构以及单元片和通孔线之间的间隙的布局和形状来控制。第二谐振是RH谐振，且可以由源于馈线的弯曲短线的长度来控制。第三谐振构成了该天线结构的高频段。该第三谐振也是RH谐振，且中心位于大约2.1GHz，具有在-6dB处的大约300MHz的带宽。该谐振是由于单极模式(monopole mode)产生的，单极模式由馈线的物理长度以及相对的电长度来控制的，该相对的电长度是由单元片和通孔线的长度确定的，在馈线通过耦合间隙耦合到单元片时，将该相对的电长度增加上。如图3A所示，可以定义两个主要频段，“低”频段从～800MHz到～900MHz，以及“高”频段～2GHz以上，使得该天线结构适用于五频段蜂窝电话应用。在图3B中可以看到与每一个频段相关联的测量到的效率结果。
图4A和4B示出了在FR-4基底上加工的(被称作天线2的)具有调整元件的第二CRLH MTM天线结构的实际示例的照片。天线2表示与天线1类似的CRLH MTM天线结构，并包括在所选择的位置处添加的调整元件。总体而言，这些调整元件接近对应的天线元件。在图4A中示出了顶层533的顶视图，且在图4B中示出了底层535的底视图。图5A-5D示出了由计算机产生的图4A-4B所示的CRLH MTM天线的多个视图。在图5A中示出了由计算机产生的顶层533的顶视图，在图5B中示出了由计算机产生的底层535的顶视图，以及在图5C-5D中分别示出了由计算机产生的侧视图和3D视图。为了简单起见，在图5A至5C中省略了图5D的顶部地543和底部地545以及CPW馈电541。
在下面所示的表5.0中，提供了天线2的单个单元的总结。
表5.0天线2-CRLH MTM天线(具有调整元件)
Figure BDA0000076848380000131
在各种实现中，在以下所示的表6.0中列出了天线2中的调整元件的参数值的一些示例：
表6.0天线2-设计参数示例
Figure BDA0000076848380000142
Figure BDA0000076848380000151
可以实现天线2，以具有与天线1相同的两个频段。如图6A中的已测量的回波损耗所证明的，天线2的两个频段具有与天线1的两个频段相同的三个谐振。可以用于天线1相同的方式来发起并控制每一个单个的谐振，且中心频率与天线1的中心频率实质上相同。可以从图6B中看到与每一个频段相关联的已测量的效率结果。
图7A示出了天线1和天线2的已测量的回波损耗结果，分别由实线和具有实心圆的虚线来指示。图7B示出了天线1和天线2的已测量的效率结果，分别由实线和具有实心圆的虚线来指示。如图7A和7B所示，添加调整元件未对谐振频率或相关联的效率产生显著的影响。
可以实现用于调整超材料天线结构的不同类型的调整元件，且一些示例包括：馈线调整元件、单元片调整元件、弯曲短线调整元件、通孔线调整元件、以及通孔焊盘调整元件。在特定超材料天线结构中，可以使用两个或更多不同类型的调整元件中的任意一个或组合来实现所需的调整和天线特性。可以通过使用导电连接器来调整调整元件，以改变与每一个调整元件相关联的物理特性。这种物理特性的改变进而影响了低频段和高频段中的谐振频率和效率。
馈线调整元件
馈线调整元件可以接近天线2的馈线的远端。在通过连接元件(比如作为桥的零欧姆电阻器)连接时，馈线调整元件可以用于有效地改变馈线的长度。在上述示例中，在高频段中2GHz附近的RH谐振是由于单极模式产生的，其受到馈线长度的控制。因此，馈线调整元件提供了用于调整高频段中RH单极模式谐振的谐振频率的手段。
图8A示出了通过零欧姆电阻器803将第一馈线调整元件连接到馈线801的情况的一个照片(上图)，以及示出了通过零欧姆电阻器将第一调整元件连接到馈线801，且通过另一个零欧姆电阻器805将第二馈线调整元件连接到第一馈线调整元件的情况的另一个照片(下图)。
图8B示出了以下情况的已测量的回波损耗结果：(i)所有馈线调整元件是悬空的(天线2)；(ii)通过零欧姆电阻器将第一调整元件连接到馈线；以及(iii)通过零欧姆电阻器将第一调整元件连接到馈线，且通过另一个零欧姆电阻器将第二调整元件连接到第一调整元件。如图8B所证明的，随着已连接的馈线调整元件的数目的增加，馈线的有效长度也增加了，从而降低了高频段中RH单极模式谐振频率。随着已连接的馈线调整元件的数目的增加，低频段中LH谐振频率也降低了，但是降低的规模较小。这可能是由于通过间隙与馈线的容性耦合的增加而导致的。
图8C示出了针对以上三种情况(i)、(ii)以及(iii)的已测量的效率结果，分别由具有实心圆的虚线、实线和虚线来指示。如图8C所示，随着已连接的馈线调整元件的数目的改变，对应于谐振频率的峰值效率点偏移。
单元片调整元件
单元片调整元件可以接近天线2的单元片的一端。在通过连接元件(比如作为桥的零欧姆电阻器)连接时，单元片调整元件可以用于有效地改变单元片的大小、形状和尺寸。如前所述，在低频段中的LH谐振受到单元片的布局和形状等的控制。因此，单元片调整元件提供了用于调整低频段中LH模式谐振的谐振频率的手段。
图9A示出了通过零欧姆电阻器903将第一单元片调整元件连接到单元片901的情况的一个照片(上图)，以及示出了通过零欧姆电阻器将第一单元片调整元件连接到单元片901，且通过另一个零欧姆电阻器905将第二单元片调整元件连接到第一单元片调整元件的情况的另一个照片(下图)。
图9B示出了以下情况的已测量的回波损耗结果：(i)所有单元片调整元件是悬空的(天线2)；(ii)通过零欧姆电阻器将第一调整元件连接到单元片；以及(iii)通过零欧姆电阻器将第一调整元件连接到单元片，且通过另一个零欧姆电阻器将第二调整元件连接到第一调整元件。如图9B所证明的，随着已连接的单元片调整元件的数目的增加，低频段中LH模式谐振频率降低。随着已连接的单元片调整元件的数目的增加，高频段中RH单极模式谐振频率也降低，但是降低的规模较小。该谐振频率的减小可以归因于单元片的总的电长度的增加。
图9C示出了针对以上三种情况(i)、(ii)以及(iii)的已测量的效率结果，分别由具有实心圆的虚线、实线和虚线来指示。如图9C所示，随着已连接的单元片调整元件的数目的改变，对应于谐振频率的峰值效率点偏移。
弯曲短线调整元件
弯曲短线调整元件可以接近天线2的弯曲短线的第一拐弯。在通过连接元件(比如作为桥的零欧姆电阻器)连接时，弯曲短线调整元件可以用于有效地改变弯曲短线的长度。如前所述，在低频段中的第二谐振是RH谐振，且受到源于馈线的弯曲短线的长度的控制。因此，弯曲短线调整元件提供了用于调整低频段中RH弯曲模式谐振的谐振频率的手段。
图10A示出了通过零欧姆电阻器连接位于弯曲短线1001的第一个拐弯附近的第一对弯曲短线调整元件1003的情况的一个照片(上图)，以及示出了各自通过零欧姆电阻器连接的第一对和第二对弯曲短线调整元件1005的情况的另一个照片(下图)。当同时连接第一和第二对时，电流采用通过第二对的更短路径。因此，增加已连接对的数目实质上等价于缩短弯曲短线的长度。可以简单地通过从第一对拆下零欧姆电阻器并仅附加与第二对相关联的零欧姆电阻器，来获得相同的效果。
图10B示出了以下情况的已测量的回波损耗结果：(i)所有弯曲短线调整元件是悬空的(天线2)；(ii)通过零欧姆电阻器连接第一对调整元件；以及(iii)通过零欧姆电阻器连接第一对，且还通过另一个零欧姆电阻器连接第二对(或等价地，仅通过零欧姆电阻器连接第二对)，分别由具有实心圆的虚线、实线和虚线来指示。如图10B所证明的，随着已连接的弯曲短线调整元件的对的数目的增加，弯曲短线的长度减少，从而提高了低频段中RH弯曲模式谐振频率。高频段的回波损耗的改变可以归因于RH模式谐振的谐波的偏移，取决于弯曲短线的几何尺寸，该谐波一般出现在2.1GHz和2.2GHz之间。
图10C示出了针对以上三种情况(i)、(ii)以及(iii)的已测量的效率结果，分别由具有实心圆的虚线、实线和虚线来指示。如图10C所示，随着已连接的弯曲短线调整元件的对的数目的改变，对应于谐振频率的峰值效率点偏移。
通孔线调整元件
通孔线调整元件可以接近天线2的通孔线的最近端。在通过连接元件(比如作为桥的零欧姆电阻器)连接时，通孔线调整元件可以用于有效地改变通孔线的长度。如前所述，确定低频段中的LH谐振的因素之一是源于底部的地的通孔线的长度。因此，通孔线调整元件提供了用于调整低频段中LH模式谐振的谐振频率的手段。
图11A示出了通过零欧姆电阻器1103将第一通孔线调整元件连接到通孔线1101的情况的一个照片(上图)，以及示出了通过零欧姆电阻器将第一通孔线调整元件连接到通孔线1101，且通过另一个零欧姆电阻器1105将第二调整元件也连接到通孔线的情况的另一个照片(下图)。当将第一和第二通孔线调整元件连接到通孔线时，电流采用通过第二调整元件的更短路径。因此，增加已连接的调整元件的数目实质上等价于缩短通孔线的长度。可以简单地通过从第一调整元件拆下零欧姆电阻器并将其附加到第二调整元件上，来获得相同的效果。
图11B示出了以下情况的已测量的回波损耗结果：(i)所有通孔线调整元件是悬空的(天线2)；(ii)通过零欧姆电阻器将第一调整元件连接到通孔线；以及(iii)通过零欧姆电阻器将第一调整元件连接到通孔线，且还通过另一个零欧姆电阻器将第二调整元件连接到通孔线(或等价地，仅通过零欧姆电阻器将第二调整元件连接到通孔线)，分别由具有实心圆的虚线、实线和虚线来指示。如图11B所示，随着已连接的通孔线调整元件的数目的增加，通孔线的长度减少，从而提高了低频段中LH模式谐振频率。随着已连接的通孔线调整元件的数目的增加，高频段中的RH单极模式谐振频率也提高，但是提高的规模较小。该谐振频率的增加可以归因于通孔线的总电长度的减少。
图11C示出了针对以上三种情况(i)、(ii)以及(iii)的已测量的效率结果，分别由具有实心圆的虚线、实线和虚线来指示。如图11C所示，随着已连接的通孔线调整元件的数目的改变，对应于谐振频率的峰值效率点偏移。在图11C中看到的效率的轻微减少是由于LH和弯曲谐振的接近造成的带宽减少。
通孔焊盘调整元件
类似于通孔线调整元件，通孔焊盘调整元件可以用于改变通孔线的整体长度，且因此用于调整低频段的LH模式谐振。
图12A示出了通过零欧姆电阻器1203将第一通孔焊盘调整元件连接到通孔线1201的情况的一个照片(上图)，以及示出了通过零欧姆电阻器将第一通孔焊盘调整元件连接到通孔线1201，且通过另一个零欧姆电阻器1205将第二通孔焊盘调整元件也连接到通孔线的情况的另一个照片(下图)。当将第一和第二通孔焊盘调整元件连接到通孔线时，电流采用通过第二调整元件的更短路径。因此，增加已连接的调整元件的数目实质上等价于缩短通孔线的长度。可以简单地通过从第一调整元件拆下零欧姆电阻器并将其附加到第二调整元件上，来获得相同的效果。
图12B示出了以下情况的已测量的回波损耗结果：(i)所有通孔焊盘调整元件是悬空的(天线2)；(ii)通过零欧姆电阻器将第一调整元件连接到通孔线；以及(iii)通过零欧姆电阻器将第一调整元件连接到通孔线，且还通过另一个零欧姆电阻器将第二调整元件连接到通孔线(或等价地，仅通过零欧姆电阻器将第二调整元件连接到通孔线)，分别由具有实心圆的虚线、实线和虚线来指示。如图12B所示，随着已连接的通孔焊盘调整元件的数目的增加，通孔线的长度减少，从而提高了低频段中LH模式谐振频率。随着已连接的通孔线调整元件的数目的增加，高频段中的RH单极模式谐振频率也提高，但是增加的规模较小。该谐振频率的增加可以归因于通孔线的总电长度的减少。
图12C示出了针对以上三种情况(i)、(ii)以及(iii)的已测量的效率结果，分别由具有实心圆的虚线、实线和虚线来指示。如图12C所示，随着已连接的通孔焊盘调整元件的数目的改变，对应于谐振频率的峰值效率点偏移。在图12C中看到的效率的轻微减少是由于LH和弯曲谐振的接近造成的带宽减少。
图13A-13B表示可调天线结构的另一个示例，将其称为天线3，其为天线2的修改配置。在天线3中，可以将与每一个调整元件相关联的所有单个导电元件同时连接到对应的结构上。因此，可以通过如图13A-13B所示的断开所选择的单个导电元件来完成调整。例如，在图13A中，将接近天线3的馈线1303的远端的馈线调整元件1301通过连接元件1305(比如，作为桥的零欧姆电阻器或导电条)同时连接到馈线1303。如前所述，高频段中接近2GHz的RH谐振是由于单极模式产生的，其可以由馈线1303的长度来控制，且可以通过断开桥接馈线调整元件1301的特定连接元件1305，来改变馈线1303的长度。因此，馈线调整元件1301通过选择性地断开特定连接元件，提供用于调整高频段中RH单极模式谐振的谐振频率的手段。将接近天线3的单元片1309的一端的单元片调整元件1307通过连接元件1311(比如，作为桥的零欧姆电阻器或导电条)同时连接到单元片1309。该连接有效地改变单元片1309的大小、形状和尺寸。如前所述，由单元片1309的布局和形状来控制低频段中的LH谐振，可以通过断开桥接单元片调整元件1307的特定连接元件1311，来改变单元片1309的布局和形状。因此，单元片调整元件1307提供用于调整低频段中LH模式谐振的谐振频率的手段。通过连接元件1317(比如，作为桥的零欧姆电阻器或导电条)同时连接接近天线3的弯曲短线1315的第一个拐弯的弯曲短线调整元件1313。这种连接有效地改变弯曲短线1315的长度。如前所述，第二频段中的第二谐振是RH谐振，且由从馈线1303生长出的弯曲短线1315的长度的来控制。因此，弯曲短线调整元件1313提供用于调整低频段中RH弯曲模式谐振的谐振频率的手段。参见图13B，通过连接元件1333(比如，作为桥的零欧姆电阻器或导电条)同时连接接近天线3的通孔线1331的最近端的通孔线调整元件1325，有效地改变通孔线1331的长度。如前所述，确定低频段中LH谐振的一个因素是从底部地生长出的通孔线1331的长度。因此，通孔线调整元件1331提供用于调整低频段中LH模式谐振的谐振频率的手段。通过连接元件1341(比如，作为桥的零欧姆电阻器或导电条)同时连接接近天线3的通孔线1331的另一端的通孔焊盘调整元件1337，有效地改变通孔线1331的长度。通孔焊盘调整元件1337可以用于改变通孔线1331的整体长度，且因此用于调整低频段中的LH模式谐振。
可以将断开天线3中的一个或多个所选择的连接元件用作调整的快速和有效的手段，且允许在每一个断开点可再生的设计。像之前的情况一样，天线3的回波损耗和效率与天线2是一样的。
如图14A-14B所示，在天线3的另一配置中，可连接特定的可调元件，同时其他可调元件是悬空的，或与其他元件断开的。与之前的情况一样，在该配置中的天线3的回波损耗和效率与天线2的情况是一样的。
还可以在多单元设计、多层超材料设计、非平坦的超材料结构、以及其他涉及超材料的天线设计中使用本文所述的调整方法和结构。
例如，在于2009年4月2日提交的标题为“Single-Feed Multi-CellMetamaterial Antenna Devices”的美国专利申请(序号12/408,642)中描述了多单元设计。在多单元设计中，可以在基底上的两个相对表面上形成两个单元。单馈电多单元超材料天线结构的顶层包括：在第一表面上形成的第一单元的第一单元导电片；在第一表面上形成的与第一单元导电片相邻(之间有绝缘的单元间隙)的第二单元的第二单元导电片；以及共享导电启动短线(shared conductive launch stub)，其在第一表面上与第一和第二单元导电片相邻地形成，并且通过针对第一单元的容性耦合间隙和针对第二单元的容性耦合间隙与第一和第二单元导电片各自间隔开，共享导电启动短线与第一和第二单元导电片中的每一个进行电磁耦合。共享导电启动短线包括：扩展条线，对来自第一和第二单元导电片的信号进行定向并接收。在第一表面上形成顶部的地导电电极，且与第一和第二单元导电片间隔开。在本示例中，形成顶部的地导电电极的图案，以包括具有第一端子和第二端子的接地共面波导(CPW)，其中，第二端子连接到馈线。共享导电启动短线具有扩展条线，其连接至馈线，以向或从两个单元导电片传导信号。
可以用各种配置来实现多单元设计。例如，启动条可以具有不同的几何形状，比如(但不限于)矩形、螺旋形(圆形、椭圆形、矩形以及其他形状)、或弯曲形状；MTM单元片可以具有不同的几何形状，比如(但不限于)矩形、螺旋形(圆形、椭圆形、矩形以及其他形状)、或弯曲形状；通孔焊盘可以具有不同的几何形状和大小，比如(但不限于)矩形、圆形、椭圆形、多边形、或不规则形状；以及启动短线和MTM单元片之间的间隙可以采取不同的形式，比如(但不限于)直线型、曲线形、L形、弯曲形、锯齿形、或不连续的线形。在一些实现中，将MTM单元连接到GND的通孔迹线可以位于顶层或底层。
在多单元设计中，可以在相应的结构性元件(比如馈线、单元片、弯曲短线、通孔线和通孔焊盘)附近分别形成本文所述的调整元件(比如馈线调整元件、通孔线调整元件、弯曲短线调整元件、通孔线调整元件以及通孔焊盘调整元件)。每一个调整元件可以利用导电连接器元件，可以将导电连接器元件与其他导电连接器元件相连或断开，以改变与每一个调整元件相关联的物理特性。这种物理特性的改变进而影响了低频段和高频段中的谐振频率和效率。
在另一个实现中，可以在超材料天线结构中的两个或更多金属化层中使用本文中的调整元件。具有两个或更多金属化层的合适的超材料结构的示例是本文所述的超材料结构和其他超材料结构。例如，在于2008年11月13日提交的题目为“Metamaterial Structures withMultilayer Metallization and Via”的美国专利申请(序号12/270,410)中描述的多层金属化超材料结构可以用于实现之前呈现的若干调整元件。以引用方式将申请，序号12/270,410的全部公开并入本文中，作为本文的公开的一部分。
申请(序号12/270,410)公开了基于超材料结构的用于天线和传输线设备的技术和装置，包括具有一个或多个导电通孔的多层金属化超材料结构，该一个或多个导电通孔连接在两个不同的金属化层中的导电部分。在一个方面中，提供超材料设备，以包括：基底；多个金属化层，与所述基底相关联，且具有多个导电部分的图案；以及导电通孔，形成在所述基底上，以将一个金属化层中的导电部分连接到另一个金属化层中的导电部分。导电部分和导电通孔形成了复合式右手和左手(CRLH)超材料结构。在该设备的一个实现中，CRLH MTM结构的导电部分和导电通孔在结构上被设计为形成超材料天线，并被配置为产生两个或更多频率谐振。在另一个实现中，CRLH MTM结构的两个或更多频率谐振充分近，可以产生宽带。在另一个实现中，CRLH MTM结构的部分和导电通孔被配置为产生低频段中的第一频率谐振以及高频段中的第二频率谐振，第一频率谐振是左手(LH)模式频率谐振，且第二频率谐振是右手(RH)模式频率谐振。在另一个实现中，CRLH MTM结构的部分和导电通孔被配置为产生低频段中的第一频率谐振以及高频段中的第二频率谐振，且将与第一频率谐振在频率方面实质接近的第三频率谐振与第一频率谐振耦合，提供比低频段更宽的组合模式谐振频段。
在申请(序号12/270,410)中公开的另一个方面中，提供超材料设备，以包括：基底；第一金属化层，形成在所述基底的第一表面上，且具有包括单元片和启动焊盘在内的图案，单元片和启动焊盘彼此分离，且彼此电磁耦合；以及第二金属化层，形成在所述基底的平行于所述第一表面的第二表面上，且具有以下图案：位于所述单元片的覆盖面之外的地电极；位于所述单元片下方的单元通孔焊盘；将地电极连接到单元通孔焊盘的单元通孔线；位于启动焊盘下方的互连焊盘；以及连接到互连焊盘的馈线。该设备还包括：在基底上形成的单元通孔，将单元片连接到单元通孔焊盘；以及在基底上形成的互联通孔，将启动焊盘连接到互连焊盘。单元片和启动焊盘之一具有包括开口的形状，且单元片和启动焊盘中的另一个位于开口之中。单元片、单元通孔、单元通孔焊盘、单元通孔线、地电极、启动焊盘、互联通孔、互联通孔和馈线形成CRLH MTM结构。在另一个方面中，无线通信设备包括印制电路板(PCB)，该PCB包括在结构上被设计为形成天线的部分。天线包括CRLH MTM单元，该CRLH MTM单元包括：在PCB的第一表面上的顶部金属片；在PCB的第二相对表面上的底部金属板；以及连接顶部金属片和底部金属板的导电通孔；以及在PCB的顶表面上形成的接地共面波导(CPW)，其位于与CRLH金属材料单元间隔的位置处，且包括平坦的波导(CPW)馈线、在CPW馈线周围的顶部的地(GND)。CPW馈线具有接近CRLH MTM单元的顶部金属片并与之容性耦合的端子。天线还包括底部地金属片，该底部地金属片在PCB顶表面上形成的接地CPW之下的PCB底表面上形成；以及将底部的地的金属路径连接到CRLH MTM单元的底部金属焊盘的底部导电路径。在一个实现中，天线被配置为具有在不同频段中的两个或更多谐振，其可以包括例如从890MHz到960MHz的蜂窝频段以及从1700MHz到2100MHz的PCS频段。在另一个方面中，无线通信设备包括印制电路板(PCB)，PCB包括在结构上被设计为形成天线的部分。该天线包括CRLH MTM单元，该CRLH MTM单元包括在PCB的第一表面上的顶部金属片；在PCB的顶表面上形成的接地共面波导(CPW)，其位于与CRLH金属材料单元间隔的位置处，且包括平坦的波导(CPW)馈线、在CPW馈线周围的顶部地(GND)，其中，CPW馈线具有接近CRLHMTM单元的顶部金属片并与之容性耦合的端子；以及在PCB的顶表面上形成的顶部地金属路径，以连接到CRLH MTM单元的顶部地和顶部金属片。在一个实现中，天线被配置为具有在不同频段中的两个或更多谐振，其可以包括例如从890MHz到960MHz的蜂窝频段以及从1700MHz到2100MHz的PCS频段。
在多层设计中，可以在对应的结构性元件(比如，馈线、单元片、弯曲短线、通孔线和通孔焊盘)附近分别形成调整元件(比如，馈线调整元件、单元片调整元件、弯曲短线调整元件、通孔线调整元件以及通孔焊盘调整元件)。每一个调整元件可以利用导电连接器元件，该导电连接器元件或者已连接或者未连接到其他导电连接器元件，以改变与每一个调整元件相关联的物理特性。这种物理特性的改变进而影响了低频段和高频段中的谐振频率和效率。
另外，可以在非平坦超材料配置中实现本文中的调整元件。这种非平坦超材料天线结构将超材料天线的一个或多个天线区布置在远离相同超材料天线的一个或多个其他天线区，使得在非平坦配置中，超材料天线的天线区在空间上分布，以提供适于适合无线通信设备(比如便携式无线通信设备)的已分配的空间或容积的紧凑结构。例如，可以将超材料天线的一个或多个天线区置于介质基底上，同时将超材料天线的一个或多个其他天线区置于另一个介质基底上，使得在非平坦配置(比如L形天线配置)中，超材料天线的天线区在空间上分散。在各种应用中，超材料天线的天线部分可以被布置为在三维(3D)基底结构的平行或非平行的层中容纳各种部分。可以将这种非平坦的超材料天线结构缠绕到产品外壳中或周围。非平坦超材料天线结构中的天线区可以被布置为与外壳、外壳壁、天线载体、或其他封装结构相接合，以节约空间。在一些实现中，将非平坦超材料天线结构的至少一个天线区置于与这种封装结构的附近表面实质上平行并接近，其中，天线区可以在封装结构的内部或外部。在一些其他实现中，可以将超材料天线结构制造为与产品的外壳的内壁、天线载体的外表面或设备封装共形(conformal)。这种非平坦超材料天线结构可以具有比平坦配置中的类似超材料天线更小的覆盖面，且因此可以适合便携式通信设备(比如蜂窝电话)中可用的有限空间中。在一些非平坦超材料天线设计中，可以并入旋转机制或滑动机制，使得可以将超材料天线的一部分或整个折叠或滑入，以在不使用的时候节约空间。此外，可以使用具有或不具有介质隔片的堆叠基底，以支持超材料天线的不同天线区，且并入在堆叠的基底之间的机械和电子触点，以利用主板上的空间。
可以在各种配置中实现非平坦的3D超材料天线。例如，本文所述的超材料单元段可以被布置在非平坦的3D配置中，以实现具有在各种超材料结构附近形成的调整元件的设计。例如于2009年5月13日提交的题为“Non-Planar Metamaterial Antenna Structures”的美国专利申请(序号12/465,571)，公开了可以实现在超材料结构附近的调整元件的3D天线结构。以引用的方式将申请，序号12/465,571，的全部公开并入本文中，作为本文的公开的一部分。
在一个方面中，该申请(序号12/465,571)公开了一种天线设备，其包括设备外壳，该设备外壳包括形成外壳的壁以及位于设备外壳中的并相比于其他壁更接近第一壁的第一天线部分；以及第二天线部分。第一天线部分包括：一个或多个第一天线组件，被配置在接近第一壁的第一平面上。第二天线部分包括：一个或多个第二天线组件，被配置在不同于第一平面的第二平面上。该设备包括：联合天线部分，连接第一和第二天线部分，使得第一天线区的一个或多个第一天线组件与第二天线部分的一个或多个第二天线组件电磁耦合，以形成复合式右手和左手(CRLH)超材料(MTM)天线，其支持在天线信号中的至少一个谐振频率，且尺寸小于谐振频率的一个波长的一半。在另一个方面中，该申请(序号12/465,571)公开了一种具有与封装结构相接合的结构的天线设备。该天线设备包括：第一天线区，被配置为与封装结构的第一平坦区相邻，且第一天线区包括：第一平坦基底；以及与第一平坦基底相关联的至少一个第一导电部分。在该设备中提供第二天线区，且将其配置为与封装结构的第二平坦区相邻。第二天线区包括：第二平坦基底；以及与第二平坦基底相关联的至少一个第二导电部分。该设备还包括：联合天线区，连接第一和第二天线区。至少一个第一导电部分、至少一个第二导电部分以及联合天线区一起形成了复合式右手和左手(CRLH)超材料结构，以支持天线信号中的至少一个频率谐振。在另一个方面中，该申请(序号12/465,571)公开了一种具有与封装结构相接合的结构的天线设备。该天线设备包括：基底，具有柔性介质材料和与基底相关联的两个或更多导电部分，以形成复合式右手和左手(CRLH)超材料结构，其被配置为支持天线信号中的至少一个频率谐振。将CRLH MTM结构分区为：第一天线区，被配置为与封装结构的第一平坦区相邻；第二天线区，被配置为与封装结构的第二平坦区相邻；以及第三天线区，在第一和第二天线区之间形成，并在封装结构的第一和第二平坦区形成的角落附近弯曲。
非平坦的3D超材料天线可以被配置为使用与对应的结构性元件(比如，馈线、单元片、弯曲短线、通孔线和通孔焊盘)分别相连的调整元件(比如，馈线调整元件、单元片调整元件、弯曲短线调整元件、通孔线调整元件以及通孔焊盘调整元件)。每一个调整元件可以利用导电连接器元件，可以将导电连接器元件与其他导电连接器元件相连或断开，以改变与每一个调整元件相关联的物理特性。这种物理特性的改变进而影响了低频段和高频段中的谐振频率和效率。此外，上述结构可以用于设计其他RF组件，比如(但不限于)：滤波器、功率合并器以及分配器、天线共用器等等。同样地，上述结构可以用于设计RF前端子系统。
这些配置的组合可以用于改进所有感兴趣的频段中的阻抗匹配和并实现高效率。
如前所述，取决于将哪个谐振调整多少，调整元件可以在数目、位置、大小、形状、间隔和各种其他几何参数方面变化。通过使用调整元件，本调整技术提供了在电路板上印制天线之后微调谐振频率的实际方法，从而简化了设计、原型设计、加工、修理以及在用最终设计进行批量生产之前的各种其他过程。
在上述示例中，基础超材料天线具有两层，在不同层中通孔连接两个导电部分，也可以用调整元件来实现单层无通孔的超材料天线结构或多层超材料天线结构(多于两层)。在单层无通孔结构中，通孔焊盘调整元件不是必需的。
尽管本文包含很多细节，不应当将这些细节理解为对本发明的范围或索要保护的内容的限制，而是理解为对特定实施例的特定特征的描述。也可以将在分离的实施例的上下文中描述本文所述的特定特征以组合方式实现在单一实施例中。相对地，也可以将在单一实施例的上下文中描述的各种特征分别实现在多个实施例中，或以任何合适的子组合的方式实施。此外，尽管在一些情况下可以将上面描述为以特定组合方式生效的特征针对该组合实现，其所要求保护的组合也包括子组合或子组合的变化。
在本文中已描述了特定实现。基于本文中描述和说明的内容，可以对所述实现和其他实现进行变化和增强。

Claims (28)

1.一种用于调整复合式右手/左手(CRLH)超材料(MTM)天线设备的谐振频率的方法，包括：
在基底上提供CRLH MTM天线，所述CRLH MTM天线包括被构造并彼此电磁耦合以形成CRLH MTM结构的天线元件；
在所述基底上提供多个导电调整元件，所述多个导电调整元件彼此分离并与所述CRLH MTM天线分离；以及
选择位于相应天线元件旁边的一个或多个导电调整元件，以将所选择的一个或多个导电调整元件连接到所述相应天线元件中的至少一个，以使得所选择的一个或多个导电调整元件作为所述CRLH MTM天线的一部分，从而将所述CRLH MTM天线的谐振频率调整为与在没有连接所选择的一个或多个导电调整元件时的谐振频率初始值不同。
2.根据权利要求1所述的方法，包括：
在将所选择的一个或多个导电调整元件连接到至少一个所述相应天线元件之后，将一个所选择的导电调整元件从所述CRLH MTM天线断开，以将所述CRLH MTM天线的谐振频率调整到不同的值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，将两个所选择的导电调整元件连接到所述CRLH MTM天线，以及将所述两个所选择的导电调整元件分别连接到所述CRLH MTM天线的两个不同的天线元件。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，将两个所选择的导电调整元件连接到所述CRLH MTM天线，以及，将所述两个所选择的导电调整元件彼此连接，且将所述两个所选择的导电调整元件之一连接到所述CRLH MTM天线的天线元件。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，通过连接到所述CRLH MTM天线的公共天线元件，将两个所选择的导电调整元件连接到所述CRLH MTM天线。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述导电调整元件是导电片。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，至少两个所述导电片在大小或形状上不同。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述CRLH MTM天线包括：
导电单元片，形成在所述基底的第一表面上；
导电馈线，与所述单元片分离地形成在所述第一表面上，并与所述单元片电磁耦合；
导电通孔焊盘，形成在所述基底在所述单元片之下的第二表面上；
导电通孔，穿过所述基底，以将所述第一表面上的单元片连接到所述第二表面上的通孔焊盘上；以及
通孔线，形成在所述第二表面上，以将所述通孔焊盘连接到所述第二表面上的地电极，
其中，所述导电调整元件之一是位于所述馈线的远端与所述通孔焊盘之一旁边的导电元件，或者是连接到所述地电极的导电元件。
9.根据权利要求1所述的方法，包括：使用零欧姆电阻器将所选择的导电调整元件连接到所述CRLH MTM天线。
10.一种复合式右手和左手(CRLH)超材料(MTM)天线设备，包括：
基底上的CRLH MTM天线，所述CRLH MTM天线包括被构造并彼此电磁耦合以形成CRLH MTM结构的天线元件；以及
多个导电调整元件，所述多个导电调整元件彼此分离并与所述CRLH MTM天线分离，并在接近所述CRLH MTM天线的所选择的位置处形成，所述多个导电调整元件被配置为：在位于相应天线元件旁边的一个或多个导电调整元件与所述相应天线元件中的至少一个相连或断开时，允许调整所述CRLH MTM天线的谐振频率。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述CRLH MTM天线包括：
导电单元片，形成在所述基底的第一表面上；
导电馈线，与所述单元片分离地形成在所述第一表面上，并与所述单元片电磁耦合；
导电通孔焊盘，形成在所述基底在所述单元片之下的第二表面上；
导电通孔，穿过所述基底，以将所述第一表面上的单元片连接到所述第二表面上的通孔焊盘；以及
通孔线，形成在所述第二表面上，以将所述通孔焊盘连接到所述第二表面上的地电极，
其中，所述导电调整元件之一是位于所述馈线的远端与所述通孔焊盘之一旁边的导电元件，或者是连接到所述地电极的导电元件。
12.根据权利要求10所述的设备，包括：零欧姆电阻器，用于将所选择的导电调整元件连接到所述CRLH MTM天线。
13.一种超材料天线设备，包括：
基底；
多个导电部分，形成在所述基底上；以及
多个调整元件，形成在所述基底上，
其中，所述导电部分被配置为形成复合式右手和左手(CRLH)超材料(MTM)天线结构，所述CRLH MTM天线结构在没有调整元件连接到任一所述导电部分时，产生第一多个频率谐振，以及
其中，一个或多个所述调整元件在电连接到所述导电部分时，重新配置所述CRLH MTM天线结构，以产生与所述第一多个频率谐振不同的第二多个频率谐振。
14.根据权利要求13所述的超材料天线设备，其中，所述导电部分包括：
地电极；
单元片；
通孔线，连接所述单元片和所述地电极；
馈线，所述馈线的远端与所述单元片通过间隙电磁耦合，以将信号定向至所述单元片，或者从所述单元片定向而来；以及
弯曲短线，所述弯曲短线的一端连接到所述馈线，
其中，所述第一多个频率谐振包括低频段中的第一左手(LH)模式谐振和第一低右手(RH)模式谐振以及在高频段中的第一高RH模式谐振。
15.根据权利要求14所述的超材料天线设备，其中，所述单元片和所述通孔线在所述基底的不同表面上形成，以及，所述通孔线包括：
通孔焊盘；以及
通孔，形成在所述基底上，并连接所述单元片和所述通孔焊盘。
16.根据权利要求14所述的超材料天线设备，其中，所述调整元件包括在所述馈线附近形成的多个馈线调整元件，所述馈线调整元件在空间上彼此分离，
其中，一个或多个所述馈线调整元件在与所述馈线电连接或断开时，改变所述馈线的尺寸和形状，以将所述CRLH MTM天线结构重新配置为产生具有与所述第一高RH模式谐振不同的频率的第二高RH模式谐振。
17.根据权利要求14所述的超材料天线设备，其中，所述调整元件包括在所述单元片附近形成的多个单元片调整元件，所述单元片调整元件在空间上彼此分离，
其中，一个或多个所述单元片调整元件在与所述单元片电连接或断开时，改变所述单元片的尺寸和形状，以将所述CRLH MTM天线结构重新配置为产生具有与所述第一LH模式谐振不同的频率的第二LH模式谐振。
18.根据权利要求14所述的超材料天线设备，其中，所述调整元件包括附加于所述弯曲短线的多个弯曲短线调整元件，
其中，两个或多个所述弯曲短线调整元件在彼此电连接或断开时，改变所述弯曲短线的尺寸和形状，以将所述CRLH MTM天线结构重新配置为产生具有与所述第一低RH模式谐振不同的频率的第二低RH模式谐振。
19.根据权利要求14所述的超材料天线设备，其中，所述调整元件包括在所述通孔线附近形成的多个通孔线调整元件，所述通孔线调整元件在空间上彼此分离，
其中，一个或多个所述通孔线调整元件在与所述通孔线电连接时，变为所述通孔线的一部分，从而改变所述通孔线的尺寸和形状，将所述CRLH MTM天线结构重新配置为产生具有与所述第一LH模式谐振不同的频率的第二LH模式谐振。
20.一种用于调整超材料天线设备的方法，包括以下步骤：
提供用于所述超材料天线设备的基底；
在所述基底上形成多个导电部分，以形成产生第一多个频率谐振的复合式右手和左手(CRLH)超材料天线结构；
在所述基底上形成多个调整元件；以及
将一个或多个所述调整元件连接到所述导电部分，以产生第二多个频率谐振的方式来重新配置所述CRLH MTM天线结构。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，在所述基底上形成所述多个导电部分包括：
形成地电极、馈线和单元片；
形成通孔线，以连接所述单元片和所述地电极；
将所述馈线的远端与所述单元片通过间隙电磁耦合，以将信号定向至所述单元片，或者从所述单元片定向而来；以及
形成弯曲短线，所述弯曲短线的一端附加到所述馈线；以及
形成所述CRLH MTM天线结构，所述CRLH MTM天线结构产生低频段中的第一左手(LH)模式谐振和第一低右手(RH)模式谐振以及在高频段中的第一高RH模式谐振，
其中，在所述基底上形成所述多个调整元件包括以下步骤：形成接近所述馈线且在空间上彼此分离的馈线调整元件，以及
其中，将一个或多个所述调整元件连接到所述导电部分包括以下步骤：将一个或多个所述馈线调整元件与所述馈线电连接或断开，以改变所述馈线的尺寸和形状，将所述CRLH MTM天线结构重新配置为产生具有与所述第一高RH模式谐振不同的频率的第二高RH模式谐振。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述单元片和所述通孔线在所述基底的不同表面上形成，以及第二形成步骤包括：
形成要连接到所述通孔线的通孔焊盘；以及
在所述基底中形成通孔，以连接所述单元片和所述通孔焊盘。
23.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述基底上形成所述多个导电部分包括：
形成地电极、馈线和单元片；
形成通孔线，以连接所述单元片和所述地电极；
将所述馈线的远端与所述单元片通过间隙电磁耦合，以将信号定向至所述单元片，或者从所述单元片定向而来；以及
形成弯曲短线，所述弯曲短线的一端附加到所述馈线；
形成所述CRLH MTM天线结构，所述CRLH MTM天线结构产生低频段中的第一左手(LH)模式谐振和第一低右手(RH)模式谐振以及在高频段中的第一高RH模式谐振，
其中，在所述基底上形成所述多个调整元件包括以下步骤：形成接近所述单元片且在空间上彼此分离的单元片调整元件，以及
其中，将一个或多个所述调整元件连接到所述导电部分包括以下步骤：将一个或多个所述单元片调整元件与所述单元片电连接或断开，以改变所述单元片的尺寸和形状，将所述CRLH MTM天线结构重新配置为产生具有与所述第一LH模式谐振不同的频率的第二LH模式谐振。
24.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述基底上形成所述多个导电部分包括：
形成地电极、馈线和单元片；
形成通孔线，以连接所述单元片和所述地电极；
将所述馈线的远端与所述单元片通过间隙电磁耦合，以将信号定向至所述单元片，或者从所述单元片定向而来；以及
形成弯曲短线，所述弯曲短线的一端附加到所述馈线；
形成所述CRLH MTM天线结构，所述CRLH MTM天线结构产生低频段中的第一左手(LH)模式谐振和第一低右手(RH)模式谐振以及在高频段中的第一高RH模式谐振，
其中，在所述基底上形成所述多个调整元件包括以下步骤：形成附加于所述弯曲短线的弯曲短线调整元件，以及
其中，将一个或多个所述调整元件连接到所述导电部分包括以下步骤：将两个或更多所述弯曲短线调整元件电连接或断开，以改变所述弯曲短线的尺寸和形状，将所述CRLH MTM天线结构重新配置为产生具有与所述第一低RH模式谐振不同的频率的第二低RH模式谐振。
25.根据权利要求20所述的方法，其中，在所述基底上形成所述多个导电部分包括以下步骤：
形成地电极、馈线和单元片；
形成通孔线，以连接所述单元片和所述地电极；
将所述馈线的远端与所述单元片通过间隙电磁耦合，以将信号定向至所述单元片，或者从所述单元片定向而来；以及
形成弯曲短线，所述弯曲短线的一端附加到所述馈线；以及
形成所述CRLH MTM天线结构，所述CRLH MTM天线结构产生低频段中的第一左手(LH)模式谐振和第一低右手(RH)模式谐振以及在高频段中的第一高RH模式谐振，
其中，在所述基底上形成所述多个调整元件包括以下步骤：形成接近所述通孔线且在空间上彼此分离的通孔线调整元件，以及
其中，将一个或多个所述调整元件连接到所述导电部分包括以下步骤：将一个或多个所述通孔线调整元件与所述通孔线电连接或断开，以改变所述通孔线的尺寸和形状，以将所述CRLH MTM天线结构重新配置为产生具有与所述第一LH模式谐振不同的频率的第二LH模式谐振。
26.一种用于通过改变复合式右手和左手(CRLH)超材料(MTM)天线设备中永久形成的组件的一个或多个连接来调整所述CRLHMTM天线设备的谐振频率的方法，包括：
在基底上提供永久形成的天线组件，包括：在基底上永久形成的导电天线元件，所述导电天线元件被构造并彼此电磁耦合以形成CRLH MTM结构；以及永久形成的导电调整元件，所述永久形成的导电调整元件彼此位于不同位置处且与所述永久形成的天线元件位于不同位置处，以及接近相应的永久形成的导电天线元件；
选择位于相应的永久形成的天线元件旁边的一个或多个永久形成的导电调整元件，以连接至所述相应的永久形成的天线元件中的至少一个，以使得作为所述CRLH MTM天线的一部分的所选择的一个或多个永久形成的导电调整元件将所述CRLH MTM天线的谐振频率调整为与在没有连接所选择的一个或多个永久形成的导电调整元件时的谐振频率值不同。
27.根据权利要求26所述的方法，其中：
将两个所选择的永久形成的导电调整元件彼此相连，以及
将彼此相连的所述两个所选择的永久形成的导电调整元件之一连接到永久形成的天线元件。
28.根据权利要求26所述的方法，包括：
将与永久形成的天线元件相连接的所选择的永久形成的导电调整元件断开，以调整所述CRLH MTM天线。
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