CN103326107A - 具有可编程基板的可编程天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有可编程基板的可编程天线。一种天线电路包括基板、天线以及投影人工磁镜（PAMM）。在基板上制造所述天线，并且所述天线位于基板的具有高介电常数的区域内。PAMM在基板的表面上方的一定距离处产生人工磁导体，以促进天线的辐射模式。

Description

具有可编程基板的可编程天线

交叉引用相关专利

本申请要求2012年8月30日向美国专利局提交的美国专利申请US13/600,098和2012年3月22日向美国专利局提交的美国专利申请US61/614,066的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明主要涉及电磁，并且更具体而言涉及电磁电路。

背景技术

已知人工磁导体（AMC）在AMC的表面上通过一组频率抑制表面波电流。同样，AMC可用作天线的接地面或者用作频率选择表面带隙。

AMC可以通过基板的一个层上的给定尺寸和给定间隔的金属方块来实现。接地面处于基板的另一层上。每个金属方块与接地面耦接，从而使得金属方块、连接、接地面以及基板的组合形成产生电阻器-电感器-电容器（RLC）电路，该电路在一组频率内在和金属方块相同的层上产生AMC。

同样已知的是，集成电路（IC）基板由纯化合物（比如，硅、锗、砷化镓等）组成以形成半导体。基板的导电率可以通过向纯化合物中添加杂质（即，掺杂剂）来改变。对于晶体硅基板而言，可加入硼或磷掺杂剂来改变基板的导电率。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种电路，包括：印刷电感器；印刷天线以及基板，在第一区域内支撑所述印刷电感器并且在第二区域内支撑所述印刷天线，其中，所述第一区域具有高的磁导率而所述第二区域具有高的介电常数。

所述基板包括：基板材料；非磁性金属介电内含物，嵌入在所述第一区域中的所述基板材料内；以及高介电常数金属介电内含物，嵌入在所述第二区域中的所述基板材料内。

所述电路进一步包括：第一可变阻抗电路，调谐所述第一区域的磁导率；以及第二可变阻抗电路，调谐所述第二区域的介电常数。

所述电路进一步包括：投影人工磁镜（PAMM），在半导体基板的表面上方一定距离处产生作为电磁特性的人工磁导体（AMC）。

所述PAMM进一步包括：多个人工磁镜（AMM）单元，其中，所述多个AMM单元中的一个AMM单元包括：导电元件，形成集总的电阻器-电感器-电容器（RLC）电路；以及阻抗元件，耦接至所述导电元件，其中，所述阻抗元件的阻抗和所述RLC电路的阻抗确定了有助于AMC的给定频率范围内的AMM单元的电磁性能。

所述电路进一步包括：电容器，被支撑在所述基板的第三区域中，其中，随着所述第三区域的介电常数变化，所述电容器的电容发生变化，从而提供射频（RF）变抗器。

所述电路进一步包括以下中的一个：双工器，被支撑在所述基板的第三区域中，其中，所述第三区域具有高介电常数和高磁导率中的至少一个；天线共用器，被支撑在所述基板的第三区域中，其中，所述第三区域具有高介电常数和高磁导率中的至少一个；功率放大器的负载线，被支撑在所述基板的第三区域中，其中，所述第三区域具有高介电常数和高磁导率中的至少一个；以及移相器，被支撑在所述基板的第三区域中，其中，所述第三区域具有高介电常数和高磁导率中的至少一个。

所述电路进一步包括：多个金属介电单元，其中，所述多个金属介电单元中的一个单元包括：导电元件，形成集总的电阻器-电感器-电容器（RLC）电路；以及阻抗元件，耦接至所述导电元件，其中，所述阻抗元件的阻抗和所述RLC电路的阻抗确定了给定频率范围内的所述单元的电磁性能；其中，所述多个金属介电单元中的至少一些被调谐为经由不同的路径通过所述多个金属介电单元控制电磁信号，以有效地提供射频（RF）开关。

根据本发明的另一方面，提供了一种天线电路，包括：可编程频率选择表面；高阻抗表面，具有与所述可编程频率选择表面大致平行并且与所述可编程频率选择表面相距一定距离的表面；以及天线源，辐射电磁信号，其中，所述电磁信号从所述高阻抗表面反射并且辐射通过所述可编程频率选择表面，其中，所述可编程频率选择表面的电磁特性被调谐用于天线电路的期望的性能。

所述可编程频率选择表面包括：半导体材料；以及基板内含物，嵌入在所述半导体材料内，以提供有助于所述电磁特性的介电常数、磁导率以及导电率特性。

所述可编程频率选择表面包括：一个或多个可变阻抗电路，调谐所述介电常数、磁导率以及导电率特性。

所述天线电路进一步包括：介电覆盖层，具有与所述可编程频率选择表面的另一个表面并置的一个表面。

所述天线源包括：偶极天线。

所述高阻抗表面包括：基板，具有与所述可编程频率选择表面大致平行并且与所述可编程频率选择表面相距一定距离的表面；以及接地面，具有与所述基板的另一个表面并置的一个表面。

所述高阻抗表面包括：半导体材料；以及基板内含物，嵌入在所述半导体材料中，其中，所述基板内含物为所述高阻抗表面提供介电常数、磁导率以及导电率特性。

根据本发明的另一个方面给，提供了一种天线电路，包括：基板；天线，在所述基板上，其中，所述天线位于所述基板的具有高介电常数的区域中；以及投影人工磁镜（PAMM），在所述基板的表面上方一定距离处产生人工磁导体（AMC），以促进天线的辐射模式。

所述基板包括：基板材料；以及基板内含物，嵌入在所述基板材料中，以产生所述基板的期望的介电常数、磁导率以及导电率特性。

所述天线电路进一步包括：一个或多个可变阻抗电路，调谐所述基板的介电常数、磁导率以及导电率特性，以提供调谐的所述基板的介电常数、磁导率以及导电率特性。

所述PAMM进一步包括：多个人工磁镜（AMM）单元，其中，所述多个AMM单元中的一个AMM单元包括：导电元件，形成集总的电阻器-电感器-电容器（RLC）电路；以及阻抗元件，耦接至所述导电元件，其中，所述阻抗元件的阻抗和所述RLC电路的阻抗确定有助于AMC的给定频率范围内的AMM单元的电磁性能。

所述AMC的几何形状包括以下中的一个：球形；部分球形；圆柱形；部分圆柱形；平面；网纹表面；凹面；以及凸面。

附图说明

图1为根据本发明的通信装置的一个实施方式的示意性框图；

图2为根据本发明的通信装置的一个实施方式的示意性框图；

图3为根据本发明的支撑天线和电感器的基板的一个实施方式的示图（侧视图）；

图4为根据本发明的支撑天线和电感器的基板的另一个实施方式的示图；

图5为根据本发明的支撑天线和电感器的基板的另一个实施方式的示图；

图6为根据本发明的支撑天线和电感器的基板的另一个实施方式的示图；

图7为根据本发明的投影人工磁镜（project artificial magnetic mirror，PAMM）的一个实施方式的示图；

图8为根据本发明的PAMM的人工磁镜（AMM）的一个实施方式的示图；

图9为根据本发明的具有由投影人工磁镜产生的人工磁导体（AMC）的天线的一个实施方式的示图；

图10为根据本发明的支撑变抗器（varactor）、天线和电感器的基板的一个实施方式的示图；

图11为根据本发明的支撑电路、天线和电感器的基板的一个实施方式的示图；

图12为根据本发明的用作射频（RF）开关的金属介电单元（metallodielectric cell）阵列的一个实施方式的示图；

图13为根据本发明的金属介电单元的一个实施方式的示图；

图14为根据本发明的天线的一个实施方式的示图；

图15为根据本发明的图14或图16的天线的可编程频率选择表面（FSS）的一个实施方式的示图；

图16为根据本发明的天线的另一个实施方式的示图；

图17为根据本发明的图14或图16的天线的高阻抗表面的一个实施方式的示图；

图18为根据本发明的可编程天线的一个实施方式的示图；

图19为根据本发明的可编程天线的操作的一个实例的示图；

图20为根据本发明的可编程天线的另一个实施方式的示图；

图21为根据本发明的可编程天线的操作的另一个实例的示图；

图22为根据本发明的支撑多个电子电路的基板的一个实施方式的示图（侧视图）；

图23为根据本发明的支撑多个电子电路的基板的另一个实施方式的示图（侧视图）；

图24为根据本发明的支撑多个电子电路的基板的另一个实施方式的示图（侧视图）；

图25为根据本发明的支撑多个电子电路的基板的另一个实施方式的示图；

图26为根据本发明的支撑多个电子电路的基板的另一个实施方式的示图；

图27为根据本发明的支撑多个电子电路的基板的另一个实施方式的示图（顶视图）；

图28为根据本发明的支撑多个电子电路的基板的另一个实施方式的示图（顶视图）；

图29为根据本发明的支撑多个电子电路的基板的另一个实施方式的示图（侧视图）；

图30为根据本发明的支撑多个电子电路的可编程基板的一个实施方式的示图（侧视图）；

图31为根据本发明的支撑多个电子电路的可编程基板的另一个实施方式的示图（侧视图）；

图32为根据本发明的AMM单元、金属介电单元或可变阻抗电路的一个实施方式的示图；

图33为根据本发明的AMM单元、金属介电单元或可变阻抗电路的另一个实施方式的示图；

图34为根据本发明的AMM单元、金属介电单元或可变阻抗电路的可变阻抗的一个实施方式的示图；以及

图35为根据本发明的AMM单元、金属介电单元或可变阻抗电路的可变阻抗的另一个实施方式的示图。

具体实施方式

图1为经由射频（RF）和/或毫米波（MMW）通信介质进行通信的通信装置10、12的一个实施方式的示意性框图。每个通信装置10、12包括基带处理模块14、发射器部分16、接收器部分18以及无线电前端电路（radio front-end circuit）20。将参照图2至图35中的一个或多个，更详细地描述无线电前端电路20。要注意的是，通信装置10、12可为蜂窝电话、无线局域网（WLAN）客户端、WLAN接入点、计算机、电子游戏机（video game console）和/或播放器单元等。

在一个操作实例中，通信装置10、12中的一个将数据（比如，声音、文本、音频、视频、图形等）传输至另一个通信装置。在这种情况下，基带处理模块14接收数据（比如，出站数据（outbound data））并且根据一个或多个无线通信标准（比如，GSM、CDMA、WCDMA、HSUPA、HSDPA、WiMAX、EDGE、GPRS、IEEE802.11、蓝牙、ZigBee、通用移动通信系统（UMTS）、长期演进技术（LTE）、IEEE 802.16、演进数据最优化（EV-DO）等）将其转换成一个或多个出站符号流。这样的转换包括以下中的一个或多个：置乱、穿刺、编码、交错、丛映射（constellation mapping）、调制、频率扩展、跳频、波束成形、空间-时间块编码（space-time-block encoding）、空间-频率块编码、频域-时域转换、和/或数字基带-中频转换。要注意的是，基带处理模块将出站数据转换成单个出站符号流，用于单输入单输出（SISO）通信和/或多输入单输出（MISO）通信，并且将出站数据转换成多个出站符号流，用于单输入多输出（SIMO）通信和/或多输入多输出（MIMO）通信。

发射器部分16将一个或多个出站符号流转换成一个或多个出站RF信号，所述RF信号具有给定频带（比如，2.4GHz、5GHz、57-66GHz等）内的载波频率。在一个实施方式中，这可以通过将一个或多个出站符号流和本地振荡混合来进行，以产生一个或多上变频信号。可位于前端电路内和/或发射器部分中的一个或多个功率放大器和/或功率放大器驱动器，放大一个或多个上变频信号（它们可以被RF带通滤波），以产生一个或多个出站RF信号。在另一个实施方式中，发射器部分16包括产生振荡的振荡器。出站符号流提供相位信息（比如，+/－△θ[相移]和/或θ(t)[相位调制]），该相位信息调节振荡的相位，以产生相位调节的RF信号，将该信号作为出站RF信号进行传输。在另一个实施方式中，出站符号流包括振幅信息（比如，A(t)[振幅调制]），该信息用于调节相位调节的RF信号的振幅，以产生出站RF信号。

在另一个实施方式中，发射器部分16包括产生振荡的振荡器。出站符号流提供频率信息（比如，+/－△f[频移]和/或f(t)[调频]），该信息调节振荡的频率，以产生频率调节的RF信号，将该信号作为出站RF信号进行传输。在另一个实施方式中，出站符号流包括振幅信息，该信息用于调节频率调节的RF信号的振幅，以产生出站RF信号。在又一个实施方式中，发射器部分包括产生振荡的振荡器。出站符号流提供振幅信息（比如，+/－△A[振幅移位]和/或A(t)[振幅调制]），该信息调节振荡的振幅，以产生出站RF信号。

无线电前端电路20接收一个或多个出站RF信号并且发送这个/这些信号。另一个通信装置的无线电前端电路20接收一个或多个RF信号并且将这个/这些信号提供给接收器部分18。

接收器部分18放大一个或多个入站RF信号，以产生一个或多个放大的入站RF信号。接收器部分18然后将放大的入站RF信号的同相（I）和正交（Q）分量和本地振荡的同相和正交（Q）分量混合，以产生一组或多组混合的I信号和混合的Q信号。混合的I和Q信号中的每个相结合，以产生一个或多个入站符号流。在这个实施方式中，一个或多个入站符号流中的每个可包括相位信息（比如，+/－△θ[相移]和/或θ(t)[相位调制]）和/或频率信息（比如，+/－△f[频移]和/或f(t)[频率调制]）。在另一个实施方式中和/或在上述实施方式的改进中，入站RF信号包括振幅信息（比如，+/－△A[振幅移位]和/或A(t)[振幅调制]）。为了恢复振幅信息，接收器部分包括诸如包络检测器、低通滤波器等的振幅检测器。

基带处理模块14根据一个或多个无线通信标准（比如，GSM、CDMA、WCDMA、HSUPA、HSDPA、WiMAX、EDGE、GPRS、IEEE802.11、蓝牙、ZigBee、通用移动通信系统（UMTS）、长期演进技术（LTE）、IEEE802.16、演进数据最优化（EV-DO）等）将一个或多个入站符号流转换成入站数据（比如，声音、文本、音频、视频、图形等）。这样的转换可包括以下中的一个或多个：数字中频至基带转换、时域至频域转换、空间-时间块解码、空间-频率块解码、解调、频率扩展解码、跳频解码、波束成形解码、丛去映射、去交错、解码、解穿刺、和/或解置乱。要注意的是，基带处理模块将单个入站符号流转换成入站数据，用于单输入单输出（SISO）通信和/或多输入单输出（MISO）通信，并且将多个入站符号流转换成入站数据，用于单输入多输出（SIMO）通信和/或多输入多输出（MIMO）通信。

图2为包括基带处理模块14、发射器部分16、接收器部分18以及前端模块或电路20的通信装置10、12的一个实施方式的示意性框图。前端模块20包括天线22、天线接口28、低噪声放大器（LNA）24以及功率放大器或者功率放大器驱动器（PA）26。天线接口28包括天线调谐单元32和接收器发射器隔离电路30。要注意的是，无线电前端20可进一步包括接收器部分18的一个至所有元件和/或可进一步包括发射器部分16的一个至所有元件。

在一个操作实例中，功率放大器26放大其从发射器部分16中接收的一个或多个出站RF信号。接收器发射器（RX-TX）隔离电路30（其可为双工器、循环器、或不平衡变压器（transformer balun）或使用同一根天线在TX信号和RX信号之间提供隔离的其他装置）衰减出站RF信号。RX-TX隔离模块30可基于从基带处理单元14接收的控制信号34调节出站RF信号（即，TX信号）的衰减。比如，传输功率相对低时，RX-TX隔离模块30可被调节为降低其TX信号的衰减。RX-TX隔离模块30将衰减的出站RF信号提供至天线调谐单元32。

天线调谐单元（ATU）32被调谐为提供基本上与天线22相匹配的期望的阻抗。由于进行了调谐，所以ATU32将衰减的TX信号从RX-TX隔离模块30中提供至天线22以用于传输。要注意的是，可连续或周期性地调节ATU32，以跟踪天线22的阻抗变化。比如，基带处理单元14可检测天线22的阻抗变化，并且基于所检测的变化，将控制信号34提供给ATU32，从而使得其相应地改变其阻抗。

可以通过如参照图3至图35中的一个或任一个所述描述的各种方式的实施的天线22传输其从ATU32接收的出站信号。天线22也接收提供给ATU32的一个或多个入站RF信号。ATU32将入站RF信号提供给RX-TX隔离模块30，该模块将信号路由至具有最小衰减的LNA24。LNA24放大入站RF信号，并且将放大的入站RF信号提供给接收器部分18。

在一个可选的实施方式中，无线电前端20包括发射天线22和接收天线22。在这个实施方式中，天线接口28可包括两个天线调谐单元并且省略RX-TX隔离电路。因此，经由至传输器部分16和接收器部分18的单独的天线和单独的路径在出站RF信号和入站RF信号之间提供了隔离。

图3为支撑天线22和电感器42的基板40的一个实施方式的示图。基板40包括具有高磁导率（μ）的第一区域44和具有高介电常数（ε）的第二区域46。基板40可为集成电路（IC）芯片、IC封装基板、印刷电路板和/或其部分。基板40的基底材料（即，基板材料）可为但是不限于硅锗（silicon germanium）、多孔氧化铝、硅单晶以及砷化镓中的一个或多个。

众所周知，磁导率用于衡量基板承受磁场的能力（即，为基板响应于磁场所获得的磁化程度并且与基板可承受磁场的容易程度对应）。而且，众所周知，介电常数用于衡量电场如何影响基板以及如何受到基板的影响（即，其用于衡量基板内的每单位电荷所生成的电场（或通量）并且与基板可支持电场或电通量的容易程度对应）。要注意的是，当基板具有高的介电常数时，基板内存在更多的电通量。

在这种情况下，电感器42可为制造在第一区域44内的基板上的印刷电感器，并且天线22可为制造在第二区域46内的基板上的印刷天线。天线22和电感器42可以使用传统的印刷电路制造工艺，比如，蚀刻或沉积，而印刷在一个或多个金属层内的基板上。电感器42位于具有高磁导率（比如，承受磁场的提高的能力）的第一区域44内。因此，电感器被使用时，其产生的磁场由第一区域的磁导率而增强，这提高了电感器的品质因数（Q）（即，电抗与电阻之间的比值，其中，Q越高，电感器就越接近理想的电感器）。同样，实现基板上的高Q电感器。

天线22位于具有高的介电常数（比如，承受电场的能力）的第二区域46内。因此，天线22被使用时，其产生的电场由第二区域46的介电常数增强，这提高了天线22的增益和/或阻抗并且可进一步有利地影响天线的辐射模式（radiation pattern）、光束宽度和/或偏振。

在该电路的应用中，电感器42可为前端模块20的RX-TX隔离电路30、天线调谐单元32、功率放大器26或低噪声放大器24的一部分。而且，第一区域可支撑结合在前端模块内的多个电感器。而且，第二区域可支撑用作天线阵列、分集天线等的多个天线22。

图4为支撑天线22和电感器42的基板40的另一个实施方式的示图。在这个实施方式中，第一区域44包括嵌入在基板40的基板材料内的非磁性金属介电内含物（non-magnetic metallodielectric inclusion）48。非磁性金属介电内含物48在所期望的频率范围内（比如，在电感器的操作范围内）表现出谐振（高）有效的磁导率值。

第二区域46包括嵌入在基板内的高介电常数金属介电内含物50。高介电常数金属介电内含物50可为多孔硅，其中，基板损耗可与介电质相比，并且硅不再是半导体。高介电常数金属介电内含物能够使得第二区域在特定的频率范围内具有高的（谐振）介电常数，这允许天线22与制造在普通基板上的类似操作天线相比较小。要注意的是，第一区域44中的内含物48和第二区域46中的内含物50的尺寸、形状和/或分布可变化以提供期望的磁导率和/或期望的介电常数。

图5为支撑天线22和电感器42的基板40的另一个实施方式的示图，并且进一步包括结构改变层（metamorphic layer）60（在图30至图32中会更详细地进行描述）。基板40在第一区域44内包括非磁性金属介电内含物48并且在第二区域46内包括高介电常数金属介电内含物50。

结构改变层60包括与第一区域44相关的一个或多个第一可变阻抗电路62和与第二区域46相关的一个或多个第二可变阻抗电路62（可变阻抗电路的实例在图32至图35中会更详细地描述）。第一可变阻抗电路62可操作为调谐第一区域44的磁导率，从而调谐电感器42的性能（比如，品质因数、电感、电阻、电抗等）。第二可变阻抗电路可可操作为调谐第二区域46的介电常数，从而调谐性能（比如，增益、阻抗、辐射模式、偏振、光束宽度等）。

图6为支撑天线22和电感器42的基板40的另一个实施方式的示图，并且进一步包括投影人工磁镜（projected artificial magnetic mirror，PAMM）70（在图7和图8中会更详细地进行描述）。PAMM70在半导体基板的表面上方的一定距离处生成人工磁导体（AMC），这影响电感器42和/或天线22。比如，AMC可具有抛物线形状，以用作天线的抛物面（dish），这在图9中会更详细地进行讨论。作为另一个实例，AMC可影响电感器的磁场，从而调谐电感器的性能。

图7为包括多个人工磁镜（AMM）单元72或人工磁镜单元阵列的可调谐的投影人工磁镜（PAMM）70的一个实施方式的示图。在一个实施方式中，每个AMM单元72包括与其他单元中的形状基本上相同、图案基本上相同、尺寸基本上相同的导电元件（比如，基板的一层上的金属迹线）。所述形状可为圆形、方形、矩形、六边形、八边形、椭圆形等，并且所述图案可为螺旋形线圈、具有互连分支的图案、n阶Peano曲线、n阶Hilbert曲线等。在另一个实施方式中，导电元件可具有不同的形状、尺寸和/或图案。

在AMM单元内，导电元件可通过一个或多个连接器74（比如，通孔）耦接至接地面76。可选地，AMM单元的导电元件可电容性耦接至接地面76（比如，没有通孔）。尽管在图中未示出，但是AMM单元的导电元件被耦接至AMM单元的阻抗元件，这将参照一个或多个随后的附图做进一步的讨论。

AMM单元的多个导电元件以阵列形式设置（比如，如图所示，3×5）。该阵列可具有不同的尺寸和形状。比如，该阵列可为n×n个导电元件的正方形，其中，n为2以上。作为另一个实例，该阵列可为导电元件的一系列尺寸和数量增大的同心环。作为又一个实例，该阵列可为三角形、六角形、八角形等。

图8为多个AMM单元72中的一个人工磁镜（AMM）单元80的一个实施方式的示意性框图。AMM单元80包括导电元件82和阻抗元件84，其可以是固定的或可变的。导电元件由导电材料（例如，诸如铜、金、铝的金属）构成并且具有一定的形状（比如，螺旋形线圈、具有互连分支的图案、n阶Peano曲线、n阶Hilbert曲线等），以形成集总的电阻器-电感器-电容器（RLC）电路（参照在图32至图33讨论的实例）。

阻抗元件84耦接至导电元件82。阻抗元件84的阻抗和RLC电路的阻抗确定了给定频率范围内的AMM单元的电磁性能（比如，辐射模式、偏振、增益、散射信号相位、散射信号幅度、增益等），这促成了AMC的尺寸、形状、方向和/或距离。将参照图34至图35中更详细地讨论可变阻抗元件的实例。

图9为具有基板40和投影人工磁镜（PAMM）70的天线22的示图，投影人工磁镜在其表面上方的距离（d）处产生投影人工磁导体（AMC）94。投影AMC94的形状基于PAMM70的人工磁镜（AMM）单元的特性，其中，所述特性可以经由控制模块90所产生的控制信息92来调节。在这个实例中，投影AMC94为y=ax²的抛物线形状。控制模块90生成控制信息92，以调谐抛物线形状的“a”项，从而改变AMC94的抛物线形状。要注意的是，天线22位于抛物线的焦点处。基板40可包括基板内含物（比如，非磁性金属介电内含物和/或高介电常数金属介电内含物），并且可进一步包括支撑一个或多个可变阻抗电路的结构改变层，以具有调谐的和/或可调的磁导率和/或介电常数区域。

图10为支撑变抗器、天线22和电感器42的基板40的一个实施方式的示图。变抗器包括并置于基板40的主要表面并形成电容器的两个电容板100。在基板40的这个区域内，介电常数是可调节的（比如，经由PAMM或经由结构改变层内的可变阻抗电路）。众所周知，电容器的电容为电容器板的物理尺寸、板之间的距离以及将板隔离的介电层的介电常数的函数。同样，通过调节基板的介电常数，电容器的电容发生变化，从而用作变抗器。

在该电路的应用中，电感器42和/或变抗器可为前端模块20的RX-TX隔离电路30、天线调谐单元32、功率放大器26或低噪声放大器24的一部分。而且，第一区域可支撑结合进前端模块内的多个变抗器。而且，第二区域可支撑用作天线阵列、分集天线等的多个天线22。

图11为支撑电路104、天线22和电感器42的基板40的一个实施方式的示图。电路104被支撑在基板的具有高磁导率和/或高介电常数106的区域内。作为一个实例，如果电路104的操作基于磁场，那么支撑该电路的区域可具有高的磁导率。作为另一个实例，如果电路104的操作基于电场，那么支撑该电路的区域可具有高的介电常数。

在各种实施方式中，电路104可为电阻器、晶体管、电容器、电感器、二极管、双工器、天线共用器、功率放大器的负载和/或移相器。在这些实施方式中，可将所述区域分成多个子区域，其中，子区域中的一个具有高的磁导率，以支撑电路中的基于磁场的元件，而另一个子区域具有高的介电常数，以支撑电路中基于电场的元件。

图12为用作射频（RF）开关的金属介电单元阵列110的一个实施方式的示图。单元阵列110可实施在基板40上和/或在结构改变层60上。在任何一种情况下，如图13中所示，金属介电单元112包括阻抗元件116和形成集总的电阻器-电感器-电容器（RLC）电路的导电元件114。阻抗元件116的阻抗和RLC电路114的阻抗确定了单元的电磁性能，以用作允许给定频率范围内的信号同通过。金属介电单元112的实例将参照图32至图35进行更详细地讨论。

在一个操作实例中，金属介电单元中的一些被调谐为经由不同的路径通过多个金属介电单元控制电磁信号118和/或120，以有效地提供射频（RF）开关。比如，RF信号118可为出站RF信号，并且RF信号120可为入站RF信号；这两个信号均具有特定的协议，并且因此具有特定的频带。因此，单元的某个设置被调谐为允许RF信号118流过单元，而同时在某个设置周围的单元被调谐为阻挡RF信号118。同样，单元的某个设置被调谐为允许RF信号120流过这些单元，而同时在该某个设置周围的单元被调谐为阻挡RF信号120。

在多模通信装置内，如果使用具有不同频带的另一个协议，则单元的所述某个设置可以被改变为沿着不同的路径控制RF信号118和120。这样，进行调谐时，这些单元提供了在RF通信中具有大量应用的有效的RF开关。

图14为天线22（比如，Fabry-Perot天线）的一个实施方式的示图，该天线包括可编程频率选择表面（FSS）130、高阻抗表面132以及天线源134。可编程FSS130与高阻抗表面132相距一定的距离（d）并且与其大致平行。

在一个操作实例中，天线源134辐射从高阻抗表面132中反射并且辐射穿过可编程频率选择表面130的电磁信号136。可编程FSS130包括多个缝隙，所述缝隙以行和列的网格设置、以线性或一些其图案设置。缝隙可为穿过或部分穿过可编程FSS130的物理孔，和/或可为通过控制天线、可编程FSS、高阻抗表面132和/或天线源134的电磁性能而产生电磁孔。比如，可编程频率选择表面130的一个或多个电磁特性（E场、磁场、阻抗、辐射模式、偏振、增益、散射信号相位、散射信号幅度、增益、介电常数、磁导率、导电率等）被调谐为影响至少一些缝隙的有效尺寸、形状、位置，从而调节天线的辐射模式、操作频带、增益、阻抗、光束扫描和/或光束宽度。

天线源134可为偶极天线，并且其位置可以通过改变支撑基板的性能而被有效地改变。比如，通过改变天线源134的有效位置，电磁信号从高阻抗表面反射的方式改变，从而改变了天线22的操作。

图15为图14或图16的天线的可编程频率选择表面（FSS）130的一个实施方式的示图，所述可编程FSS包括基板40、结构改变层60、缝隙138以及一个或多个可变阻抗电路62。基板40具有嵌入其内的基板内含物135（比如，非磁性金属介电内含物和/或高介电常数金属介电内含物），以为可编程FSS130提供期望的基底介电常数、磁导率和导电率特性。

图16为天线22（比如，Fabry-Perot天线）的另一个实施方式的示图，该天线包括介电覆盖层（dielectric cover）140、可编程频率选择表面（FSS）130、高阻抗表面132以及天线源134。介电覆盖层140可包括一个或多个介电层，其可为固态层和/或包括通孔，以提供电磁带隙。

图17为图14或图16的天线的高阻抗表面132的一个实施方式的示图，所述高阻抗表面包括基板40和接地面142。基板40具有与可编程频率选择表面130大致平行并且与其相距一定的距离的表面，并且包括嵌入其内的基板内含物135（比如，非磁性金属介电内含物和/或高介电常数金属介电内含物），以为高阻抗表面132提供期望的基底介电常数、磁导率和导电率特性。

图18为可编程天线22的一个实施方式的示图，该天线包括基板40、嵌入基板40区域内的金属内含物150、双向耦接电路（BCC）156以及控制模块152。要注意的是，基板40可为具有硅锗、多孔氧化铝、硅单晶、以及砷化镓材料中的一种的集成电路（IC）芯片，包括非导电材料和半导体材料中的至少一种的IC封装基板，和/或包括PCB非导电材料和PCB半导体材料中的至少一种的印刷电路板（PCB）基板。

双向耦接电路（BCC）156物理上分布在所述区域内，并且物理上邻近金属内含物150。如图所示，圆圈可包括一百至几百个尺寸相同、尺寸不同、形状相同、形状不同、间距均匀和/或随机间距的金属内含物150。要注意的是，金属内含物的一个或多个尺寸为由天线所传输或接收的信号的波长的分数。

在一个操作实例中，控制模块152生成控制信号154，以激活一组双向耦接电路156（比如，双向开关、晶体管、放大器等）。控制模块152经由迹线网格将控制信号154传输至双向耦接电路156，所述迹线网格可位于基板的一层或多层上。通过将这组双向耦接电路设置为可用的，将一组金属内含物150互连，以在区域内内提供导电区域，其中，导电区域提供天线22。

图19为可编程天线22的操作的一个实例的示图，其中，控制模块152生成控制信号154，以激活一组双向耦接电路156（比如，具有灰色阴影的BCC）。通过将这组双向耦接电路设置为可用的，将一组金属内含物150（比如，具有灰色阴影的内含物）互连，以在区域内提供导电区域。在这个实例中，导电区域提供偶极天线22。

为了提供天线22连接性，包括天线耦接电路158（比如，图2的天线接口28）。天线耦接电路158经由控制信号154被耦接至一个或多个可用的BCC。

图20为可编程天线22的另一个实施方式的示图，该天线包括基板40、嵌入基板40区域内的金属内含物150、双向电流放大器（BCA）162以及控制模块152。BCA162物理地分布在所述区域内，并且物理地邻近金属内含物150。如图所示，圆圈可包括一百或几百个尺寸相同、尺寸不同、形状相同、形状不同、间距均匀和/或随机间距的金属内含物150。要注意的是，金属内含物的一个或多个尺寸为天线所传输或接收的信号的波长的分数。

在一个操作实例中，控制模块152生成控制信号154，以激活一组双向电流放大器162。控制模块152经由迹线网格将控制信号154传输至双向电流放大器162，该迹线网格可位于基板的一层或多层上。通过将这组双向电流放大器设置为可用，其将一组金属内含物150互连，以在区域内提供导电区域，其中，导电区域提供天线22。

图21为可编程天线22的操作的另一个实例的示图，该天线包括基板40、嵌入基板40区域内的金属内含物150、双向耦接电路（BCC）156、以及控制模块152。在该图中，激活的BCC产生电场164，其环绕几个金属内含物150。电场电耦接场内的金属内含物150，以产生该区域的导电区，该导电区提供天线的一部分。未激活的BCC不产生电场，因此，这些区内的金属内含物没有被电耦接在一起。同样，这些区域保持为半导体或电介质。

图22为支撑电子电路174至178（比如，电容器、电阻器、电感器、晶体管、二极管、天线和/或其组合）的基板40的一个实施方式的示图。基板40（比如，硅锗、多孔氧化铝、硅单晶和/或砷化镓）包括具有第一介电常数、磁导率以及导电率特性的第一区域170和具有第二介电常数、磁导率以及导电率特性的第二区域172。在第一区域内支撑第一类型电路174，并且在第二区域172内支撑第二类型电路176。在基板的其他区域内支撑其他类型的电路178。

存在用来将一定类型的电子电路放置在具有调谐的介电常数、磁导率以及导电率特定的基板40的一定区域内的各种实例。比如，在具有高磁导率的区域内，电感器的品质因数增强。作为另一个实例，在具有高介电常数的区域内，天线的特性（比如，增益、阻抗、光束宽度、辐射模式、偏振等）增强。作为又一个实例，当将电阻器或晶体管用在以给定的频带操作的电路中时，期望增强这些元件的电容元件并且抑制电感元件，反之亦然。在这个特定的实例中，将电阻器或晶体管放置在高磁导率区域内增强了电感元件，而将电阻器或晶体管放置在高介电常数区域内，增强了电容元件。

图23为支撑电子电路174至178的基板40的另一个实施方式的示图。基板40进一步包括一个或多个其他层180，其可为介电层、绝缘层和/或半导体层。所述一个或多个其他层180可包括基板内含物（比如，非磁性金属介电内含物和/或高介电常数金属介电内含物），以提供期望的介电常数、磁导率以及导电率特性（比如，高介电常数、高磁导率、低介电常数、低磁导率等）。

图24为具有多个基板层182的基板40的另一个实施方式的示图。一个或多个基板层182支撑电子电路，并且具有介电常数、磁导率以及导电率特性可调谐的区域。比如，层叠的基板层182可具有用来支撑第一类型电子电路174和第二类型电子电路176的重叠区域（比如，第一和第二）。

图25为支撑电子电路174至178的基板40的另一个实施方式的示图。在这个实施方式中，在第一区域170内，半导体基板包括基板内含物（比如，金属内含物和/或介电内含物）的第一嵌入图案，以产生第一介电常数、磁导率、以及导电率特性。而且，在第二区域172内，半导体基板包括基板内含物的第二嵌入图案，以产生第二介电常数、磁导率以及导电率特性。

第一嵌入图案表示基板内含物的第一数量、基板内含物的第一间距和/或基板内含物的第一种类尺寸。第二嵌入图案表示基板内含物的第二数量、基板内含物的第二间距和/或基板内含物的第二种类尺寸。要注意的是，基板内含物可为基板的一层或多层内的非磁性金属介电内含物、高介电常数金属介电内含物、离散RLC片上元件以及印刷金属。

图26为支撑电子电路174至178的基板40的另一个实施方式的示图。在这个实施方式中，基板40具有区域192，该区域具有高的有效磁导率，用于支撑第一类型电路174（比如，操作基于磁场）。基板40还包括区域194，该区域具有高的介电常数，用于支撑第二类型电路176（比如，操作基于电场）。通过在基板内包含金属介电结构188来产生高磁导率区域192。通过在基板内包含多孔硅图案190来产生高介电常数区域194。

图27为支撑电子电路174至178的基板40的另一个实施方式的示图。在这个实施方式中，基板40包括多个第一区域170和多个第二区域172。每个第一区域170支撑一个或多个第一类型电子电路174，并且每个第二区域172支撑一个或多个第二类型电子电路176。

图28为支撑电子电路174至178的基板40的另一个实施方式的示图。在这个实施方式中，基板40包括多个区域170、172、200以及202。第一区域170支撑一个或多个第一类型电子电路174；第二区域172支撑一个或多个第二类型电子电路176；第三区域200支撑一个或多个第三类型电子电路204；并且第四区域202支撑一个或多个第四类型电子电路206。要注意的是，第三区域200具有第三介电常数、磁导率以及导电率特性，并且第四区域202具有第四介电常数、磁导率以及导电率特性。

图29为包括一个或多个基板40和一个或多个结构改变层60的可编程基板的另一个实施方式的示图。可编程基板支撑电子电路212（比如，电容器、电阻器、电感器、晶体管、二极管、天线和/或其组合）。基板40包括嵌入的基板内含物213（比如，在基板的一层或多层内的非磁性金属介电内含物、高介电常数金属介电内含物、金属内含物、气泡、介电质内含物、离散RLC片上元件以及印刷金属），以提供基底介电常数、磁导率以及导电率特性。结构改变层60包括一个或多个可变电路62，该电路调谐基板40的区域210的介电常数、磁导率以及导电率特性。

作为一个实例，基板可为具有注入的和随机分布的气泡的多孔氧化铝或其他材料（比如，基板内含物），其可为六角形、圆柱形、球形和/或具有其他形状。基板内含物的尺寸可以通过制造工艺来控制。基板的电磁（EM）性能取决于基底材料的EM性能以及基板内含物的形状、尺寸和间距。可以有序的或随机分布的阵列的方式设计基板内含物。它们的形状、尺寸和间隔控制期望的材料性能所需的带宽。这样的性能可以通过在一个或多个结构改变层内进一步包括可变阻抗电路而改变。

如可以在本文中所使用的，基板被视为可编程或调谐的，如果（a）在制造基板的过程中，制造具有有序的基板内含物的区域和/或具有无序或随机分布的基板内含物的区域；（b）在制造基板的过程中，制造具有不同的横向尺寸和大小并因此具有不同的EM性能的区域；（c）使用一种算法来控制可编程基板的设计；（d）基板具有用于可变基板EM性能（介电常数和/或磁导率）的偏压铁电材料的基板内含物；和/或（e）基板包括MEMS开关，以局部实现可变的基板EM性能。

可编程的或调谐的基板可用于支撑和调谐电感器、变压器、放大器、功率驱动器、滤波器、天线、天线阵列、CMOS装置、GaAS装置、传输线路、通孔、电容器、无线电收发机、无线电接收器、无线电发射器等中的一个或多个。

图30为包括一个或多个基板40的可编程基板的另一个实施方式的示图，所述可编程基板支撑电子电路212、一个或多个结构改变层60以及控制模块220。基板40包括嵌入的基板内含物213，以提供基底介电常数、磁导率以及导电率特性。结构改变层60包括具有开口的接地面216，并且在开口内，包括一个或多个可变电路62，所述可变电路包括RLC元件214（比如，金属线、迹线、金属平面、平面线圈、螺旋线圈等）和可变阻抗218。

控制模块220向一个或多个可变阻抗电路提供控制信号，以调谐基底介电常数、磁导率以及导电率特性，从而提供期望的介电常数、磁导率以及导电率特性。要注意的是，电路62之间的间距（S）、RLC元件214的长度（l）以及从接地面到基板40的距离（d）影响可编程基板的电磁性能。而且，要注意的是，RLC元件214的一端是开路。

图31为包括一个或多个基板40的可编程基板的另一个实施方式的示图，所述可编程基板支撑电子电路212、一个或多个结构改变层60以及控制模块220。基板40包括嵌入的基板内含物213，以提供基底介电常数、磁导率以及导电率特性。结构改变层60包括具有开口的接地面216，并且在开口内包括一个或多个可变电路62，所述可变电路包括RLC元件214（比如，金属线、迹线、金属平面、平面线圈、螺旋线圈等）和可变阻抗218。要注意的是，RLC元件214的一端耦接至接地面，而另一端耦接至对应的可变阻抗218。

图32为AMM单元、金属介电单元或可变阻抗电路的一个实施方式的电路示意性框图，其中，导电元件由集总的RLC电路230表示。在这个实例中，阻抗元件232为与RLC电路230串联耦接的可变阻抗电路。要注意的是，在一个可选的实施方式中，阻抗元件232可为固定阻抗电路。

图33为AMM单元、金属介电单元或可变阻抗电路的一个实施方式的电路示意性框图，其中，导电元件由集总的RLC电路230表示。在这个实例中，阻抗元件232为与RLC电路230并联耦接的可变阻抗电路。要注意的是，在一个可选的实施方式中，阻抗元件232可为固定的阻抗电路。

图34为用作负电阻器的AMM单元、金属介电单元或可变阻抗电路的可变阻抗元件232的一个实施方式的电路示意性框图。负电阻器包括一个运算放大器、一对电阻器以及一个无源元件阻抗电路（Z），其可包括电阻器、电容器和/或电感器。

图35为用作变抗器的AMM单元、金属介电单元或可变阻抗电路的可变阻抗元件232的另一个实施方式的电路示意性框图。变抗器包括晶体管和电容器。晶体管的栅极由栅极电压（Vgate）驱动，并且晶体管和电容器的连接由调谐电压（Vtune）驱动。作为可变阻抗元件232的一个可选的实施方式，可以使用无源元件（比如，电阻器、电容器和/或电感器）来实施，其中，至少无源元件是可调节。

如在本文中所使用的，术语“基本上”和“大约”为其相应的术语提供工业上可接受的容差和/或各项之间的相对性。这种工业上可接受的容差的范围从不到1%至50%，并且对应于但不限于元件值、集成电路处理变化、温度变化、升降时间和/或热噪声。各项之间的这种相对性的范围从几个百分比的差别到大幅的差别。如还在本文中所使用的，术语“可操作地耦接至”、“耦接至”和/或“耦接”包括各项之间的直接耦接和/或各项之间经由中间项（比如，所述项包括但不限于元件、部件、电路和/或模块）间接耦接，其中，对于间接耦接而言，中间项不修改信号信息，但是可调整其电流电平、电压电平和/或功率电平。如在本文中进一步所使用的，推断耦接（即，一个部件与另一个部件通过推断耦接）包括以与“耦接至”相同的方式的两项之间的直接和间接耦接。如在本文中进一步所使用的，术语“可操作为”或“可操作地耦接至”表示项包括一个或多个功率连接、输入、输出等，以在激活时，执行一个或多个其相应的功能，并且可进一步包括至一个或多个其他项的推断耦接。如在本文中进一步使用的，术语“与…相关联”表示单独项和/或嵌入在另一项内的一个项的直接和/或间接耦接。如在本文中所使用的，术语“有利地比较”表示两个或多个项、信号等之间的比较提供期望的关系。比如，当期望的关系为信号1具有比信号2大的幅度时，则在信号1的幅度比信号2的幅度大或信号2的幅度比信号1的幅度小时，可以获得有利的比较。

如在本文中所使用的，术语“处理模块”、“处理电路”和/或“处理单元”，可为单个处理装置或多个处理装置。这样的处理装置可为微处理器、微控制器、数字信号处理器、微计算机、中央处理单元、现场可编程门阵列、可编程逻辑装置、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路和/或基于电路的硬编码和/或操作指令操纵（模拟或数字）信号的任何装置。处理模块、模块、处理电路和/或处理单元可为或者进一步包括存储器和/或集成存储器部件，其可为单个存储器装置、多个存储器装置和/或另一个处理模块、模块、处理电路和/或处理单元的嵌入的电路。这样的存储器装置可为只读存储器、随机存取存储器、易失性存储器、非易失性存储器、静态存储器、动态存储器、闪速存储器、高速存储器和/或储存数字信息的任何装置。要注意的是，如果处理模块、模块、处理电路和/或处理单元包括一个以上的处理装置，那么可集中定位（比如，通过有线和/或无线总线结构直接耦接在一起）或分布定位（比如，通过局域网和/或广域网进行间接耦接，从而进行云计算）这些处理装置。而且，要注意的是，如果处理模块、模块、处理电路和/或处理单元经由状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路执行其一个或多个功能，那么存储对应操作指令的存储器和/或存储器部件可嵌入包括状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路的电路内或位于所述电路的外部。依然要注意的是，存储器部件可存储并且处理模块、模块、处理电路和/或处理单元执行硬编码的和/或操作的指令，这些指令与一个或多个图中所示的至少一些步骤和/或功能相应。这样的存储器装置或存储器部件可包含在制品内。

上面已经借助于示出特定功能的性能和其关系的方法步骤，描述了本发明。为了便于描述，在本文中已经任意地限定了这些功能性构件和方法步骤的边界和顺序。只要特定功能和关系被适当地执行，就可定义可选的边界和顺序。任何这种可选的边界或顺序因此在所要求的本发明的范围和精神内。此外，为了便于描述，已经任意地限定了这些功能性构件的边界只要某些重要的功能被适当地执行，就可定义可选的边界。同样，在本文中也已经任意地定义了流程图模块，以示出某些重要的功能。在某种使用的程度上，可另外定义流程图模块的边界和顺序，并且这些边界和顺序依然执行某个重要的功能。功能性构件和流程图模块的这样的可选的定义和顺序因此在所要求的本发明的范围和精神内。本领域的技术人员也会认识到，本文中的功能性构件以及其他示例性方块、模块和元件可以如图所示实施或可以通过离散元件、专用集成电路、执行适当软件的处理器等或其任意组合来实施。

就一个或多个实施方式而言，也已经至少部分描述了本发明。本文中使用本发明的一个实施方式来示出本发明、本发明的一个方面、其特征、其概念和/或其实例。体现本发明的设备、制品、机器、和/或工艺的物理实施方式可包括参照本文所讨论的一个或多个实施方式所描述的一个或多个方面、特征、概念、实例等。此外，根据所有附图，这些实施方式可结合可使用相同或不同的参考数字的具有相同或相似名称的功能、步骤、模块等，这些功能、步骤、模块等可为相同或相似的功能、步骤、模块等，或为不同的。

尽管上述图中的晶体管作为场效应晶体管（FETs）示出，本领域的技术人员会理解的是，所述晶体管可以使用任何类型的晶体管结构来实施，该晶体管结构包括但不限于双极型、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、N阱晶体管、P阱晶体管、增强模式、耗尽模式以及零电压阈值（VT）型晶体管。

除非明确规定相反，否则在本文中所示的附图中的任一图中，发送至部件的信号、来自部件的信号和/或部件之间的信号可为模拟或数字、连续时间或离散时间、以及单端或差分信号。比如，如果将信号路径示为单端路径，那么该信号路径也表示差分信号路径。同样，如果将信号路径示为差分路径，那么该信号路径也表示单端信号路径。本领域的技术人员会认识到，尽管在本文中描述了一个或多个特定结构，也可使用其他结构，这些结构使用未明确示出的一个或多个数据总线、部件之间的直接连接和/或其他部件之间的间接耦接。

在本发明的各种实施方式的描述中，使用了术语“模块”。模块包括处理模块、功能块、硬件和/或存储在存储器上用于执行本文中可描述的一个或多个功能的软件。要注意的是，如果通过硬件执行模块，那么硬件可单独地和/或结合软件和/或固件进行操作。如本文中所使用的，模块可包含一个或多个子模块，这些子模块中的每个均可为一个或多个模块。

尽管在本文中已经明确描述本发明的各种功能和特征的特定组合的，但这些特征和功能的其他组合也是可以的。本发明不受到本文中所公开的特定实例的限制，并且明确包含这些其他的组合。

Claims (10)

1.一种电路，包括：

印刷电感器；

印刷天线；以及

基板，在第一区域内支撑所述印刷电感器并且在第二区域内支撑所述印刷天线，其中，所述第一区域具有高的磁导率而所述第二区域具有高的介电常数。

2.根据权利要求1所述的电路，进一步包括：

第一可变阻抗电路，调谐所述第一区域的磁导率；以及

第二可变阻抗电路，调谐所述第二区域的介电常数。

3.根据权利要求1所述的电路，进一步包括：

投影人工磁镜（PAMM），在半导体基板的表面上方一定距离处产生作为电磁特性的人工磁导体（AMC）。

4.根据权利要求3所述的电路，其中，所述PAMM进一步包括：

多个人工磁镜（AMM）单元，其中，所述多个AMM单元中的一个AMM单元包括：

导电元件，形成集总的电阻器-电感器-电容器（RLC）电路；以及

阻抗元件，耦接至所述导电元件，其中，所述阻抗元件的阻抗和所述RLC电路的阻抗确定了有助于所述AMC的给定频率范围内的AMM单元的电磁性能。

5.根据权利要求1所述的电路，进一步包括：

电容器，被支撑在所述基板的第三区域中，其中，随着所述第三区域的介电常数变化，所述电容器的电容发生变化，从而提供射频（RF）变抗器。

6.根据权利要求1所述的电路，进一步包括以下中的一个：

双工器，被支撑在所述基板的第三区域中，其中，所述第三区域具有高介电常数和高磁导率中的至少一个；

天线共用器，被支撑在所述基板的第三区域中，其中，所述第三区域具有高介电常数和高磁导率中的至少一个；

功率放大器的负载线，被支撑在所述基板的第三区域中，其中，所述第三区域具有高介电常数和高磁导率中的至少一个；以及

移相器，被支撑在所述基板的第三区域中，其中，所述第三区域具有高介电常数和高磁导率中的至少一个。

7.根据权利要求1所述的电路，进一步包括：

多个金属介电单元，其中，所述多个金属介电单元中的一个单元包括：

导电元件，形成集总的电阻器-电感器-电容器（RLC）电路；以及

阻抗元件，耦接至所述导电元件，其中，所述阻抗元件的阻抗和所述RLC电路的阻抗确定了给定频率范围内的所述单元的电磁性能；

其中，所述多个金属介电单元中的至少一些被调谐为经由不同的路径通过所述多个金属介电单元控制电磁信号，以有效地提供射频（RF）开关。

8.一种天线电路，包括：

可编程频率选择表面；

高阻抗表面，具有与所述可编程频率选择表面大致平行并且与所述可编程频率选择表面相距一定距离的表面；以及

天线源，辐射电磁信号，其中，所述电磁信号从所述高阻抗表面反射并且辐射通过所述可编程频率选择表面，其中，所述可编程频率选择表面的电磁特性被调谐用于所述天线电路的期望的性能。

9.一种天线电路，包括：

基板；

天线，在所述基板上，其中，所述天线位于所述基板的具有高介电常数的区域中；以及

投影人工磁镜（PAMM），在所述基板的表面上方一定距离处产生人工磁导体（AMC），以促进天线的辐射模式。

10.根据权利要求9所述的天线电路，其中，所述PAMM进一步包括：

多个人工磁镜（AMM）单元，其中，所述多个AMM单元中的一个AMM单元包括：

导电元件，形成集总的电阻器-电感器-电容器（RLC）电路；以及

阻抗元件，耦接至所述导电元件，其中，所述阻抗元件的阻抗和所述RLC电路的阻抗确定有助于所述AMC的给定频率范围内的AMM单元的电磁性能。

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