CN202159758U

CN202159758U - 无线通信设备

Info

Publication number: CN202159758U
Application number: CN2010205794353U
Authority: CN
Inventors: 瓦尼特·帕萨克; 诺伯托·洛佩斯; 阿杰伊·古马拉
Original assignee: Rayspan Corp
Current assignee: Tyco Electronics Service GmbH
Priority date: 2009-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2020-10-22

Abstract

本实用新型公开了一种无线通信设备，其包括基底；将通信设备的元件连接到基底的机械连接单元；在基底上形成并被耦合到机械连接单元的单元贴片；在基底上形成并被电容性耦合到单元贴片的馈线；以及形成在基底上将单元贴片耦合到地的过孔线，其中，过孔线在单元贴片和地之间形成并联电感。本实用新型为天线设备提供了机械式接合和电导通。

Description

无线通信设备

技术领域

本申请涉及超材料(metamaterial)天线结构。

背景技术

电磁波在大多数材料中的传播服从(E，H，β)向量场的右手定则，其中，E是电场，H是磁场，并且β是波矢量(或传播常数)。相速度方向和信号能量传播(群速度)方向相同，并且折射率是正数。这样的材料是“右手(RH)”材料。大多数自然材料是RH材料。人工材料也可以是RH材料。

超材料(MTM)具有人工结构。当被设计成具有比超材料所传导的电磁能量波长更短的结构平均单位单元(structural average unit cell)尺寸ρ时，超材料对于所传导的电磁能量可表现为像均质介质。和RH材料不一样，超材料可以展示出负折射率，并且相速度方向与信号能量传播方向相反，其中，(E，H，β)向量场的相对方向遵循左手定则。仅支持负折射率并且介电常数ε和磁导率μ同时为负的超材料是纯“左手”(LH)超材料。

已经有表现为MTM的电结构。这样，可以利用被配置为表现为MTM的传导材料来设计设备，并将这样的设备称为“基于MTM的”结构或“由MTM启发的(MTM-inspired)”结构，并且，如本文所使用，术语MTM包括这样的结构。将这些结构配置为具有与LH超材料和RH材料的混合体相类似的性能。将这些结构称为复合左右手(CRLH)结构或CRLH MTM结构。CRLH结构在低频可以表现得像LH MTM，而在高频表现得像RH结构。

例如，在Caloz和Itoh著的“Electromagnetic Metamaterials：Transmission Line Theory and Microwave Applications”，John Wiley&Sons(2006)，中描述了各种CRLH结构的实现和特性。Tatsuo Itoh在Electronics Letters，第40卷，No.16(2004年8月)的“Invited paper：Prospects for Metamaterials”中描述了CRLH超材料及其在天线中的应用。

这样，可以设计和实现CRLH结构，使其展现出为特定应用定制的电磁特性，并且可将其用于对于其它材料而言困难、不现实、不能实行的那些应用中。此外，可以使用CRLH超材料来开发用RH材料无法开发的新应用，构造用RH材料无法构造的新设备。

实用新型内容

本申请公开了超材料天线设备的示例，所述超材料天线设备具有由导电材料制成的一个或更多个机械连接单元，从而同时为所述天线设备提供了机械式接合和电导通。所述机械连接单元是用来对设备的各个部件进行机械式耦合的结构。

在一个方面中，CRLH结构可用来设计天线设备，所述天线设备包括基底结构以及一个或多个金属层，其中，由所述基底结构来支持所述一个或多个金属层，并将所述一个或多个金属层设置为包括：在所述一个或多个金属层中的一个金属层内形成的地电极；以及在所述一个或多个金属层中的至少一个金属层内形成的导电部件。还可将所述天线设备设计为利用一个或者多个机械连接单元。一些机械连接单元机械式接合基底结构的部件，诸如使得将多个印刷电路板(PCB)固定在一起。一些机械连接单元将基底结构接合或固定到设备外壳。有各种结合了机械连接单元的构造、结构和应用，其中，由导电材料制成机械连接单元，并将该机械连接单元电耦合到至少一个导电部件。将导电部件、一个或多个机械连接单元以及至少部分基底结构配置为形成具有CRLH结构的天线，其中，CRLH结构展现出与天线信号相关联的多个频率谐振。在具有多个基底结构的一些天线设备中，这些结构可以由一个或多个机械连接单元共同保持，以防止错位或分离。例如，机械连接单元包括诸如螺丝、锚、栓、钉子、夹子、隔片和托脚、连杆和螺栓以及插入物的机械连接器或紧固件，机械连接单元可以与螺丝基座(screw boss)、螺母、垫圈、环圈等相结合来进行使用。

在另一个方面中，一种天线设备包括设备外壳，存在于设备外壳内部的基底结构，由基底结构支持的地电极，由基底结构支持的导电部件以及机械连接单元。机械连接单元由导电材料制成。机械连接单元将基底结构机械式接合到设备外壳，并且该机械连接单元电耦合到多个导电部件中的至少一个。将机械连接单元、地电极、至少部分基底结构和导电部件配置为形成CRLH天线结构，该CRLH天线结构展现出与天线信号相关的一个或多个频率谐振。

本实用新型涉及一种无线通信设备，其包括基底；将通信设备的元件连接到基底的机械连接单元；在基底上形成并被耦合到机械连接单元的单元贴片；在基底上形成并被电容性耦合到单元贴片的馈线；以及形成在基底上将单元贴片耦合到地的过孔线，其中，过孔线在单元贴片和地之间形成并联电感。

本实用新型进一步涉及一种无线通信设备，其包括基底；将通信设备的元件连接到基底的机械连接单元；在基底上形成的单元贴片；在基底上形成并被电容性耦合到单元贴片的馈线；以及形成在基底上将单元贴片耦合到地的过孔线，其中，过孔线在单元贴片和地之间形成并联电感，其中，机械连接单元作为延长部分耦合到如下部件中的至少一个：单元贴片、馈线和过孔线。

本实用新型还涉及一种无线通信设备，其包括基底；在基底上形成的单元贴片；在基底上形成并被电容性耦合到单元贴片的馈线；形成在基底上将单元贴片耦合到地的过孔线，其中，过孔线在单元贴片和地之间形成并联电感；以及导电延长部分，其作为延长部分被耦合到如下部件中的至少一个：单元贴片、馈线和过孔线。

在附图、详细说明和权利要求书中具体描述了这些和其它方面以及它们的实施方式及其各种变化。

附图说明

图1A示出根据示例实施方式的双层CRLH天线结构的顶层的顶视图；

图1B示出根据示例实施方式的图1A所示的双层CRLH天线结构的底层的顶视图；

图1C示出根据示例实施方式的具有螺丝和螺丝基座的机械连接单元附近的侧视图；

图2是根据示例实施方式具有或者不具有螺丝的图1A和图1B所示的天线结构的构造的效率曲线图；

图3是根据示例实施方式的具有滑动打开和滑动关闭构造的蜂窝电话应用的回波损耗图；

图4A示出根据示例实施方式的、与图1A和图1B所示的结构类似的、具有连接到馈线的垂直螺旋的CRLH天线结构的3D视图；

图4B和图4C分别示出根据示例实施方式的、机械连接单元的具有不同位置的图4A所示的CRLH天线结构的顶层的顶视图和底层的顶视图；

图5A示出根据示例实施方式在蜂窝电话内部的基底构造的顶视图；

图5B示出根据示例实施方式的基底构造的同一顶视图；

图6A、6B和6C示出根据示例实施方式在印刷电路板(PCB)上形成的天线；

图7示出根据示例实施方式设置为连接天线地和主接地的机械紧固件；

图8示出根据示例实施方式具有天线的机械紧固件的另一种实施示例；

图9示出根据示例实施方式具有天线的两个机械紧固件的实施示例；

图10绘出根据示例实施方式如图5-图7所示的第一实施示例的回波损耗与频率的曲线图；

图11示出根据示例实施方式在电介质基底上印刷的CRLH天线结构；

图12绘出根据示例实施方式如图11所示的印刷CRLH天线的回波损耗的仿真结果；

图13示出根据示例实施方式的混合天线结构的示例；

图14是根据示例实施方式如图13所示的混合CRLH天线的回波损耗的曲线图；

图15是根据示例实施方式分别如图11和图13所示的印刷CRLH天线和混合CRLH天线的效率曲线图；

图16示出根据示例实施方式具有3D传导部件和印刷天线部分的天线结构的示例；

图17示出根据示例实施方式的两个3D传导部件和印刷天线的装配示例；

图18根据示例实施方式在诸如PCB或其它材料的基底上构建的蜂窝电话的布局，并且，所述蜂窝电话具有用于按键、按钮、扬声器、麦克风、显示器和其它组件的空间分配；

图19示出根据示例实施方式具有天线的如图18所示的蜂窝电话的顶视图，其中，天线的多个部分在基底的顶部和底部；

图20示出根据示例实施方式如图18所示的蜂窝电话的底视图；

图21是根据示例实施方式作为频率的函数的天线的回波损耗(RL)性能的曲线图；

图22示出根据示例实施方式在蜂窝电话的基底上形成的第一天线；

图23示出根据示例实施方式如图22所示的蜂窝电话的补充底视图；

图24是根据示例实施方式作为针对如图22至图23所示的天线的频率的函数的RL的曲线图；

图25示出根据示例实施方式在蜂窝电话的基底上形成的第一天线；

图26示出根据示例实施方式如图25所示的蜂窝电话的补充底视图；

图27是根据示例实施方式作为蜂窝电话的频率的函数的RL的曲线图；

图28是根据示例实施方式在频率范围上绘制的针对图18、图22和图25所示的三种天线的效率的比较；

图29示出了多种C型夹子的示例。

具体实施方式

CRLH结构可被用来构造天线、传输线和其它RF组件和设备，从而得到诸如功能增强、尺寸减小和性能提高等大范围的技术进步。CRLH结构具有一个或者多个单位单元。CRLH单位单元的等效电路包括右手串联电感LR、右手并联电容(shunt capacitance)CR、左手串联电容CL以及左手并联电感(shunt inductance)LL。可以基于这些CRLH单位单元来设计基于CRLH的组件和设备，并且，可以利用分布式电路元件、集总电路元件或二者的组合来实现这些CRLH单位单元。与传统的天线不同，基于一个或者多个CRLH结构的天线可以具有由于左手(LH)模式的存在而导致的谐振。一般地说，LH模式有助于激励并且更好地匹配低频谐振，并且增进高频谐振的匹配。可将CRLH天线配置为支持一个或者多个频段，支持的频段可包括一个或多个天线频率谐振。例如，可将CRLH天线构造为支持包括“低频段”和“高频段”的多个频段。低频段包括至少一种LH模式谐振，高频段包括与天线信号相关联的至少一种右手(RH)模式谐振。

在以下美国专利申请中说明了CRLH天线结构的一些示例和实现：2007年4月27日提交的名为“Antennas，Devices and Systems Based on Metamaterial Structures”的序号为No.11/741,674和2009年9月22日授权的名为“Antennas Based on Metamaterial Structures”的美国专利No.7,592,957。可以利用传统的FR-4印刷电路板(PCB)或柔性印刷电路(FPC)板来制造这些CRLH天线结构。其它制造技术的示例包括薄膜制造技术、片上系统(SOC)技术、低温共烧陶瓷(LTCC)技术以及单片微波集成电路(MMIC)技术。

一种类型的CRLH天线结构是单层金属化(SLM)CRLH天线结构，该单层金属化CRLH天线结构在基底的一侧上形成的单个金属化层中具有CRLH结构的导电部件。两层金属化无过孔(TLM-VL)CRLH天线结构是另一种类型的CRLH天线结构，其特征在于基底的两个平行表面上的两层金属化层，并且不具有导电的过孔来连接一个金属化层中的一个导电部件和另一金属化层中的另一个导电部件。在2008年10月13日提交的名为“Single-Layer Metallization and Via-Less Metamaterial Structures”的序号为12/250,477的美国专利申请中说明了SLM和TLM-VL CRLH天线结构的示例和实现。

在一种实现中，SLM CRLH结构包括基底和金属化层，该基底具有第一基底表面和相对的基底表面，该金属化层形成在第一基底表面上并被图案化为具有两个或者多个导电部件，以在没有穿透电介质基底的导电过孔的情况下形成SLM CRLH结构，金属化层中的导电部件包括SLM CRLH结构的单元贴片；地，其与单元贴片空间分离；过孔线，其连接地与单元贴片；以及馈线，其电容性耦合到单元贴片而不直接接触单元贴片。利用通过馈线和单元贴片之间的间隙的电容性耦合来产生LH串联电容。主要在馈线和单元贴片中产生RH串联电感LR。在该SLM CRLH结构中的两个导电部件之间没有垂直夹在其中的电介质材料。结果，可以通过设计使SLM CRLH结构的RH并联电容CR小得可以忽略。可以在单位贴片和地(这两者都在单层金属化层中)之间感应出相对小的RH并联电容CR。由于不存在穿透基底的过孔导致SLM CRLH结构中的LH并联电感LL可被忽略，但是，连接到地的过孔线可能导致电感等于LH并联电感LL。TLM-VL CRLH天线结构可以在两个不同的层中具有馈线和单位贴片，以产生垂直电容性耦合。

与SLM和TLM-VL CRLH天线结构不同，多层CRLH天线结构在通过至少一个过孔连接的两个或者更多个金属化层中具有导电部件。在2008年11月13日提交的名为“Metamaterial Structures with Multilayer Metallization and Via”的序号为12/270,410的美国专利申请中描述了这样的多层CRLH天线结构的示例和实现。基于其中通过电绝缘材料(例如，电介质材料)分离了两个相邻的金属化层的基底、薄膜或板结构，将这些多层金属化层图案化为具有多个导电部件。可以使用电介质间隔或者不使用电介质间隔来将两个或者多个基底堆放在一起，为多层金属化层提供多个表面，以实现特定技术特征或优点。这样的多层CRLH结构可以具有至少一个导电过孔，将一个金属化层中的一个导电部件连接到另一个金属化层中的另一个导电部件。

具有过孔的双层CRLH天线结构的实现包括：基底，其具有第一基底表面和与该第一表面相对的第二基底表面；第一金属化层，其形成在第一基底表面上；以及第二金属化层，其形成在第二基底表面上，其中，这两个金属化层被图案化为具有两个或者多个导电部件，导电部件具有至少一个穿透基底的导电过孔，将第一金属化层中的一个导电部件连接到第二金属化层中的另一个导电部件。可以在第一金属化层中形成截断的地，使得部分表面暴露。第二金属化层中的导电部件可包括馈线和CRLH结构的单元贴片，该馈线的远端定位在单元贴片附近，并电容性耦合到单元贴片，向单元贴片发送信号或者从单元贴片接收信号。平行于被暴露的表面的至少一部分来形成单元贴片。第一金属化层中的导电部件包括过孔线，该过孔线通过基底中形成的过孔将第一金属化层中的截断地连接到第二金属化层中的单元贴片。利用通过馈线和单元贴片之间的间隙的电容性耦合来产生LH串联电容CL。RH串联电感LR主要在馈线和单元贴片中产生。主要利用过孔和过孔线来感应得到LH并联电感LL。RH并联电容CR主要由第二金属化层中的单元贴片和单元贴片的封装(footprint)中的过孔线中凸出在第一金属化层上的部分之间的电容贡献。诸如弯折线的其它导电线可以附加到馈线，来感应RH单极谐振，以支持宽带或多频段天线操作。

可由CRLH天线支持的各种频段的示例包括用于蜂窝电话和移动设备应用的频带、WiFi应用的频带、WiMax应用及其它无线通信应用的频带。用于蜂窝电话和移动设备应用的频带的例子是：蜂窝频带(824-960MHz)，包括CDMA(824-894MHz)和GSM(880-960MHz)两个频带；以及PCS/DCS频带(1710-2170MHz)，包括DCS(1710-1880MHz)、PCS(1850-1990MHz)和AWS/WCDMA(2110-2170MHz)三个频带。

CRLH结构可以被具体定制为符合诸如PCB基板面因素(real-estate factor)、设备性能要求和其它规范的具体应用要求。MTM结构中的单元贴片可具有各种几何形状和尺寸，例如，这包括矩形、多边形、不规则形状、圆形、椭圆形或不同形状的组合。过孔线和馈线也可具有各种几何形状和尺寸，例如，包括矩形、多边形、不规则形状、锯齿形、螺旋形、弯折形或不同形状的组合。可以修改馈线的远端，形成发射台(launch pad)来修改电容性耦合。发射台可具有各种几何形状和尺寸，例如，包括矩形、多边形、不规则形状、圆形、椭圆形或者不同形状的组合。发射台和单元贴片之间的间隙可以采用各种形式，例如，包括直线、曲线、L形线、锯齿线、不连续线、围线或不同形式的组合。可以在相互不同的层中形成馈线、发射台、单元贴片和过孔线中的一些。馈线、发射台、单元贴片和过孔线中的一些可以从一个金属化层扩展到其它的金属化层。天线部分可以位于主基底上方几毫米处。多个单元可以串联层叠以形成多单元1维结构。可以按照正交方向层叠多个单元以形成2维结构。在一些实现中，可将单个馈线配置为向多个单元贴片传送功率。在其它实现中，可将附加的导电线加入馈线或发射台，其中，该附加的导电线可具有各种几何形状和尺寸，例如，包括矩形、不规则形、锯齿形、平面螺旋形、垂直螺旋形、弯折形或者不同形状的组合。该附加的导电线可位于顶层、中间层或底层，或位于基底上方几毫米处。此外，可以基于多基底结构来实现非平面(三维)MTM天线结构。在2009年5月13日提交的名为“Non-Planar Metamaterial Antenna Structures”序号为12/465,571的美国专利申请中说明了这样的基于多基底的MTM结构的示例和实现。

天线效率是其中PCB基板面受限的紧凑移动通信设备特有的重要性能量度之一。在一些天线设备设计中，天线尺寸减少可导致效率降低。在这样的设计中，利用给定的受限空间获得高效率给天线设计(尤其对于蜂窝电话和其它紧凑移动通信设备的天线设计)带来了挑战。

本文说明了CRLH天线设计，该设计使用导电机械部件来提供(1)机械连接、锚定或支持；以及(2)用于CRLH天线元件的期望的导电路径和连接。这样的导电机械部件的多种功能允许受限的许可空间内部的有效天线尺寸的增加，并且能够有利于紧凑设备。在本文所述的MTM天线的示例中，使用金属螺丝作为MTM天线中的导电机械连接单元的简单示例来不仅提供机械连接而且还提供导电扩展。在一些实现中，这样的导电机械连接单元能有效增加CRLH天线的面积和体积，从而在不增加所占用的空间的情况下增强天线效率。例如，可以设计并定位机械连接单元，以修改在与印刷天线表面垂直的方向上与MTM天线相关联的电流分布。从而，通过改变机械连接单元的位置和/或尺寸来调整辐射图和辐射极化。将这样的机械连接单元与CRLH天线结构相接合还可促进频率调谐和阻抗匹配。机械连接单元的示例包括诸如螺丝、锚、栓、钉子、夹子、隔片和托脚、连杆和螺栓以及插入物的紧固件，并且，机械连接单元可以与螺丝基座、螺母、垫圈、环圈等相结合来进行使用。

图1A和图1B示出PCB 164上印刷的双层CRLH天线结构100的示例，其分别示出了顶层的顶视图和底层的顶视图。在顶层上形成单位贴片104。为了使单位贴片的面积最小，此示例中，单位贴片104的轮廓的外部被形成为严格遵守PCB 108的边缘。在顶层上形成馈线112。馈线112的近端耦合到馈送端口，诸如通过共平面波导(CPW)馈线。馈送端口与收发机通信；该收发机产生并提供将从天线100发送的天线信号，并对在天线100处通过空中接收的天线信号进行接收和处理。馈线112的远端通过耦合间隙116电容性耦合到单位贴片104，以将天线信号导向单位贴片104或从单位贴片104导回天线信号。将过孔1(120)、过孔2(124)、过孔3(128)和过孔4(132)插入相应过孔线，从而在顶层的导电部件和底层的导电部件之间提供导电连接。附加到馈线112的另外的导线可以感应RH单极谐振。在示例实施方式中，导电螺旋130附加到馈线112。导电螺旋包括图1A所示的顶部导电螺旋部分136、图1B所示的底部导电螺旋部分140和穿透PCB的过孔。顶部螺旋部分136包括在顶层中形成的离散段；底部螺旋部分140包括在底层中形成的另一组离散段；并且过孔2(124)、过孔3(128)和过孔4(132)用来连接底部离散段和顶部离散段，以形成垂直螺旋形状。一些实施方式按照与导电螺旋130相似的方式结合弯折线、锯齿线或者其它类型的线路或导电带。集总电感器144用来连接馈线112和导电螺旋130，如图1A所示，用于空间节省。可选地，馈线112和导电螺旋130可以在具有不同总长度的情况下直接连接。过孔线148形成在底层上，并耦合到地。过孔线1(120)将顶层中的单元贴片104连接到底层中的过孔线148。在CRLH天线设计的一些示例中，馈线112和单元贴片104之间的耦合产生串联电容，该串联电容被作为LH电容并表示为C_L。过孔线148从单元贴片104至地产生并联电感，该电感被作为LH电感并表示为L_L。

在本示例中，将两个螺孔152、156配置在PCB 164内部。单位贴片104被形成为形成扩展部分以包围螺孔152。将由金属或导电材料制成的螺丝160插入螺孔152，以将PCB 164机械连接到外壳168。取代仅使用螺丝，可以加入螺丝基座来连接两个或多个部件。图1C示出具有螺丝160和螺丝基座 161的机械连接单元附近的侧视图。在此示例中，机械连接单元将PCB 164机械连接到外壳168的顶部和底部。在此构造中，螺丝160电接触螺丝基座161，该螺丝基座161电接触PCB 164中制成的螺孔1(152)的电镀内壁。因此，螺丝160、螺丝基座161和单元贴片104电耦合，并一起提供连续的导电部件。结果，由于附加了机械连接单元(例如，螺丝160和螺丝基座161)导致单元贴片的面积和体积有效增加，从而增强了天线的效率。螺丝的顶部由电绝缘材料(例如，橡胶填充、塑胶外壳或者其它手段)覆盖，以防止用户干扰螺丝。附加这样的导电机械连接单元能够修改与天线相关的电流分布，特别在与印刷天线表面垂直的方向上的电流分布。从而，通过改变机械连接单元的位置和/或尺寸来调整辐射图和辐射极化，这样还可促进频率调谐和阻抗匹配。当机械连接单元在不连接到地的情况下电连接到单元贴片时，机械连接单元成为辐射元件，因此，扩展了单元贴片的辐射面积。当机械连接单元电连接到单元贴片并连接到地时，机械连接单元将并联电容加入单位单元，并且可以这样用来实现与图1A和图1B的过孔线148类似的过孔线。

图2是所测量的具有或者不具有螺丝实现的CRLH天线设计的示例仿真，其绘出了作为频率函数的效率。所测量的数据指示针对一个CRLH天线设计的天线效率随着螺丝实现而增强。这是由于因为单元贴片104的机械连接单元扩展导致的辐射面积和体积的增加。注意到，具有螺丝的CRLH天线设备的效率在频率范围内一致地得到增强。

图3示出作为CRLH天线设计的示例仿真的频率的函数的回波损耗，该CRLH天线设计具有与针对蜂窝电话应用的图1A和图1B的机械连接单元实现类似的机械连接单元实现。在此示例中，蜂窝电话具有滑盖设计，电话的一个部分滑动到另一部分之下。当滑盖打开时，电话的两个部分都可使用；当滑盖关闭时，至少电话的一个部分不能使用。此类型的电话被称为滑盖式电话。图3的曲线图指示由于针对滑盖打开和滑盖关闭的两种构造的天线的CRLH超材料结构而获得的覆盖诸如蜂窝和PCS/DCS频段的多频段的多谐振。在此设计中，CRLH天线结构增强了两种构造的性能。

机械连接单元可用在CRLH天线结构的其它位置，不仅提供机械连接而且通过电接触增加了导电部件的面积和/或体积。图4A示出具有附加到馈线的垂直螺旋的CRLH天线结构的示例。图4B和图4C示出为CRLH天线提供机械连接以及导电扩展的机械连接单元的示例位置。

图4A示出与图1A和图1B所示的结构100类似的CRLH天线结构400的3D视图的示例，区别在于单元贴片404是矩形而不是单元贴片104的非规则多边形；馈线412和过孔线448具有比馈线112和过孔线148更简单的线路图案；并且螺旋438具有图4B的顶部螺旋部分436和图4C的底部螺旋部分440，该螺旋438具有比图1A和图1B中的导电螺旋130更多的离散段和更多的过孔(例如，过孔2(424)、过孔3(428)、过孔4(432)、过孔5(433)、过孔6(434)和过孔7(435))，并具有更多的回转。图4B和图4C分别示出图4A所示的CRLH天线结构的顶层的顶视图和底层的顶视图，具有与连接1(451)、连接2(452)、连接3(453)、连接4(454)和连接5(455)指示的机械连接单元相同的示例位置。在此示例中，馈线412和单元贴片404之间的耦合导致串联电容，该串联电容被当作LH电容，并被称为C_L，而过孔线448导致单元贴片404和地之间的并联电感，该电感被当作LH电感，并被称为L_L。这样，天线设备400是具有单元贴片404和馈线412之间的串联电容C_L、由过孔线448形成的并联电感L_L、单元贴片404和地之间的并联电容C_R以及馈线412中的串联电感L_R的CRLH结构。注意到，L_R和C_R被当作RH参数，得到RH模式谐振频率。

连接1(451)位于馈线412的远端部分，该馈线412通过耦合间隙416电容耦合到单元贴片404。如前所述，馈线412的远端部分能被修改为形成发射台以修改电容耦合。在这样的构造中，连接1(451)可位于发射台处，该发射台是馈线412的经修改的远端部分。定位在连接1(451)处的导电机械连接单元可有效增加发射台(或者馈线412的远端部分)的体积和/或面积，从而改变主要确定串联电容C_L的电容耦合。RH串联电容(L_R)还可能受到附加到发射台(或者馈线412的远端部分)的机械连接单元的形状和尺寸的影响。从而可以利用连接1(451)处的机械连接单元的适当配置来优化频率调谐和阻抗匹配。

连接2(452)位于螺旋438的末端部分，有效增加螺旋438的长度。该加长的螺旋能够使得RH单极谐振移向低频区域。

连接3(453)用来代替将顶层的单元贴片404连接到底层的过孔线448的过孔1(420)。因而，连接3(453)处的机械连接单元消除了在PCB中制造过孔1(420)的必要，并且同时执行连接PCB和外壳的机械功能。此外，连接3(453)处的机械连接单元的形状和尺寸能够影响LH并联电感 LL。从而可以利用用于代替原本连接单元贴片404和过孔线448的过孔的机械连接单元的适当配置来优化频率调谐和阻抗匹配。

连接4(454)用来代替将顶层的顶部螺旋部分436的一个片断连接到底层的底部螺旋部分440的另一个片段的过孔4(432)。当机械连接单元取代过孔用在螺旋438中时，则机械连接单元的形状和尺寸可能影响RH单极谐振。对于图4A-图4B所示的垂直螺旋，可以利用这样的机械部件来替代不止一个过孔。

连接5(455)位于过孔线448的一部分处。连接5(455)处的机械连接单元能够有效增加影响LH并联电感LL的过孔线的体积、面积和长度。从而可以利用具有过孔线448的机械连接单元的适当配置来优化频率调谐和阻抗匹配。

以上示例的提供机械连接的机械连接单元以及针对CRLH天线的导电部件的导电扩展可用于CRLH天线中的多个位置。例如，连接1和连接3可通过优化两个机械连接单元的形状和尺寸来用于更好的天线性能。可以在诸如单层金属化(SLM)CRLH天线、两层金属化无过孔(TLM-VL)CRLH天线结构、具有至少一个过孔的多层CRLH天线结构的多种CRLH天线中得到类似的机械实现。对于多基底结构，机械连接单元可以将多个基底中的一个基底机械连接到另外的基底或多个基底，可以将多个基底中的一个基底机械连接到外壳，可以将多个基底中的一个基底机械连接到多个基底中的一些以及外壳，或者将多个基底中的一个基底机械连接到全部基底和外壳。在具有多个单元贴片的CRLH天线中，一个或者多个机械连接单元能够分别附加到一个或者多个单元贴片，从而增加天线效率。垂直螺旋形状用在上例中作为附加到馈线的导线，以感应RH单极模式。然而，诸如矩形、不规则形状、锯齿形、平面螺旋形、弯折形或不同形状的组合的各种不同的几何形状和尺寸可用于类似的目的。因此，可以利用这些形状中的任意形状来实现机械连接单元。

可以在各种CRLH天线结构中实现用于由导电材料制成的一个或者多个机械连接单元的上述技术，从而为CRLH天线设备提供机械接合和电传导这两者。

在另一种实施方式中，机械连接单元用于为天线元件提供机械耦合、稳定性和锚定或支持，以及所期望的导电路径和连接。这样的导电机械连接单元能够有效增加天线的面积和体积，从而在不增加所占用的空间的情况下增强天线的效率。在一些实施方式中，传统地用来连接设备中的各层和组件的机械连接单元用来耦合两个分离的地。这样的用法可以增强天线元件的性能，从而不仅提供机械稳定性还提供地或者电路或应用的其它导电元件之间的电连接。结果，额外的空间对于安装或增加其它组件或天线元件变得可用，从而增强了整个设备的性能。机械连接单元的示例包括诸如螺丝、锚、栓、钉子、夹子、隔片和托脚、连杆和钮扣以及插入物的紧固件，并且，机械连接单元可以与螺丝基座、螺母、垫圈、环圈等相结合来进行使用。

作为示例，例如在蜂窝电话中，一些实现方式结合两个基底来形成电路板。第一基底是容纳天线元件和天线地的天线PCB。第二基底包括蜂窝电话的主接地。在一些实施方式中，天线PCB基于电介质基底(例如，FR-4板)，其中天线元件印刷在基底的顶表面和底表面。在一些实施方式中，在柔性薄膜上印刷天线。主接地可以是提供地电极的简单金属基底或印刷在另一基底的表面上的导电面(conductive plane)。例如，天线PCB和主接地这两个基底在蜂窝电话被设置为在彼此顶部。图5A示出在蜂窝电话内部的基底构造的顶视图，其中，用阴影表示天线元件和天线地503。图5B示出基底构造的同一顶视图，其中用阴影表示主接地505。利用分离的基底来形成天线和主接地，并且，此例使用螺丝501来连接天线地和主接地。在此例中，螺丝501远离基底边缘。

图6A、6B和6C示出PCB 610上形成的CRLH天线。可选的实施方式可以将天线定位在其它类型的基底上，该其它类型的基底具有至少一个非导电层以及至少一个用于形成CRLH天线的导电元件的层。图6A示出天线600的3维视图。图6B示出天线600的顶视图，其中，天线600的部分和天线地603位于PCB 610的顶表面上。图6C示出天线600的顶视图，其中，天线600的一部分位于PCB 610的底表面上。天线600具有在PCB 610的顶表面和底表面上形成的多个天线元件，这包括在PCB 610的顶表面上形成的馈线601，该馈线601向天线600的辐射元件、单元贴片605提供信号，并从天线600的辐射元件、单元贴片605接收信号。馈线601耦合到与主接地602耦合的天线端(未示出)。在一些实施方式中，所有的地部分耦合在一起，从而具有一致的基准电压。馈线601的远端通过耦合间隙603电容性耦合到形成在PCB 610的顶表面上的单元贴片605。馈线601的形状容纳了设备中的可用空间。在此例中，形状符合PCB 610的周界，并沿着单元贴片605向内扩展。这样的设计试图使与耦合到天线端(未示出)的馈线601的供应端(supply end)的距离最小，同时保持耦合间隙603的距离，或使其最大；换言之，馈线601相对于单元贴片605的位置确定LH电容C_L，因此与天线600的性能直接相关。馈线601、耦合间隙603和单元贴片605的形状和尺寸主要被设计为针对应用感应适当的LH串联电容C_L。例如，在一种实施方式中，天线600被用于结合了多个频率范围的给定带宽，其中，RH参数L_R和C_R与RH模式谐振频率相关联，而LH参数L_L和C_L与LH模式谐振频率相关联。LH模式频率低于RH模式频率。过孔1607穿透PCB 610，在PCB610的顶表面上的单元贴片605和PCB 610底表面上的过孔线1609之间形成导电路径。过孔2611也在PCB 610上形成，以在PCB 610的底表面上的过孔线1609和在PCB 610的顶表面上形成的过孔线2613之间形成导电路径。过孔线2613耦合到天线地603；天线地经由螺丝617耦合到主接地602的扩展部分620。在此例中，主接地620被形成为针对这样的接触提供扩展部分620。主接地602的扩展部分620被形成为远离基底边缘。这些过孔和过孔线的形状和尺寸被设计为主要针对应用来感应适当的LH并联电感L_L。

弯折线619被附加到馈线601，以感应低频单极模式来加宽由于CRLH天线600的LH参数而导致包括LH模式谐振频率的低频段。导电桥623被加入弯折线619，以耦合弯折线619的折弯路径的两个部分，从而将不希望的高谐波模式移动到高频区(例如，2100MHz及更高)，其中，高频区可以高于针对应用指定的频率范围。

图7示出具有在天线元件之间提供导电路径的螺丝的无线装置700的一部分。螺丝701设置为连接天线地703和主接地705(具体地说，主接地705的扩展部分707)。在此例中，螺丝701垂直穿透天线PCB 709，将天线PCB709机械固定到主接地705，并为天线PCB 709提供机械稳定性和支撑，并允许直接连接。使用诸如螺丝或C型夹子的机械连接单元消除了对于箱套和提供支撑并且可能是大体积的其它装置(例如，具有按扣的塑胶固定器，其通常为蜂窝电话内部的天线PCB提供稳定性)的需要。使用诸如螺丝、连杆、栓等的固体机械连接在两个基底之间提供了物理接触，然而，利用压力接触来实现诸如C型夹子、探针(pogo-pin)等的基于弹簧的机械连接。一般地说，简单螺丝相对于基于弹簧的连接具有成本优势。此外，螺丝通常被用在特定位置来固定蜂窝电话中的两个基底；因而，对基底设计的简单修改可允许将已有的螺丝的位置移动到具有电优势的位置。

图8示出在蜂窝电话设备内具有天线800的螺丝的另一种实施示例。利用与之前的天线示例类似的设计来形成天线元件。天线地801被延长，并在靠近蜂窝电话外壳的基底边缘附近形成主接地804的扩展部分803。因此，在此例中，经由天线地801和主接地803之间的螺丝805的机械和电连接被容纳在基底边缘附近。本构造允许诸如电介质材料或柔性材料的非导电材料的额外空间807。例如，额外空间807可以用来将第二单元贴片加入天线800，以进行优化，或者允许其它的或不同的应用。额外空间807还可用来安装诸如麦克风、连接器、LED等的组件，或者简单地为了更高的效率而加大原来的天线。如这些各种实施方式所述，诸如螺丝805的机械连接单元可以用于完成针对各种目的的导电路径。当在多层上建立CRLH天线结构或者在单独的层上建立主接地或天线地时，机械连接单元允许方便且非入侵性的结构来简化并增强设计和性能；此外，机械连接单元可用于减小天线的封装。对于PCB、柔性或其它基底上印刷的CRLH天线，有很多可能的配置。

图9示出具有CRLH天线900的两个螺丝的实施示例。利用与之前的天线示例类似的设计在CRLH结构上形成天线元件，不同之处在于利用过孔线1901、过孔2903和过孔线2905形成的过孔线轨迹被导向为离开天线地1907而朝向天线地2909。单元贴片923通过过孔1925耦合到过线孔轨迹。在此实施方式中，单元贴片923和馈线920之间的电容性耦合感应出LH串联电容，而包括过孔线1901、过孔2903和过孔线2905的过孔线轨迹得到LH并联电感。在基底边缘附近彼此相对地形成天线地1和2、907和909。螺丝1911将天线地1907耦合到一个基底边缘附近的主接地913的扩展部分1；而螺丝2915将天线地2909耦合到另一个基底边缘附近的主接地922的扩展部分2917。此配置避免了弯折线921和过孔线轨迹之间的可能的电磁干扰。

图10绘出如图5-图7所示的第一实施示例的回波损耗与频率的曲线图。此例中的天线被调谐并匹配三个频段，例如，这三个频段可以是包括850MHz频段、900MHz频段和个人通信业务(PCS)频段(用于数字移动电话业务的1900MHz频段)的蜂窝电话频段。可以构造CRLH天线结构来在诸如蜂窝电话的最终应用内部容纳电路和组件。另外，可以根据应用、所期望的带宽、特定谐振频率来调整CRLH参数C_R、C_L、L_L和L_R，以实现天线效率和性能的增强。这些调整包括实现各种形状和配置来制造CRLH结构。机械连接单元通过在导电元件之间提供短路径以及扩展辐射表面或者增加诸如过孔线的感应元件的长度来帮助实现这些目标，并对在设计过程期间所做的调整进行补充。

这里所述的天线示例是具有LH模式谐振频率的MTM结构的天线，其基于CRLH结构来设计。可以根据目标应用来改变天线元件的形状和尺寸。

可选的实施方式可以将机械连接单元结合到包括传统印刷天线的广泛的各种天线之中。

天线效率是重要的性能量度，尤其对于在PCB上具有受限空间的紧凑移动通信设备而言。一般地说，减小尺寸的天线设计效率较差，并且实现较小的设备尺寸需要对效率进行折中。换言之，天线尺寸减小导致效率下降。因此，利用受限的空间来得到天线的高效率在天线设计中是一种挑战。对于蜂窝电话和其它紧凑移动通信设备中的应用，尤其是这样。本文说明混合天线结构，其中将三维(3D)导电桥、导电块或导电带添加到印刷天线结构，以便有效增加天线的导电面积和体积，从而提高效率。这样的3D导电桥可以被设计或修改为获取目标天线谐振频率，并为天线调谐和匹配提供灵活性。另外，这样的3D导电桥可以添加到印刷天线的主辐射部件，以增加辐射能量。此外，当诸如麦克风、扬声器、按键弹片(key dome)等的电子组件在同一PCB上与印刷天线并置时，3D导电桥、导电块和导电带等可用来越过或绕过这样的组件，在印刷天线的两个部件之间耦合，从而节省空间，同时提高效率。在一种实施方式中，可以基于CRLH结构来设计包括印刷部分和3D导电桥的天线结构。

图11示出在诸如FR-4的电介质基底上印刷的CRLH天线结构1100。分别在基底的顶表面和底表面上形成顶部金属化层和底部金属化层，并且以重叠结构从顶视图示出。该天线结构100是双层CRLH天线结构的示例。在基底的顶层中形成单元贴片11101和单元贴片21102。还在基底的顶层中形成馈线1103。馈线1103的近端通过CPW馈线(未示出)耦合到顶部地中的馈送端。馈线1103的两个其它部分分别通过耦合间隙11105和耦合间隙21107电容性耦合到单元贴片11101和单元贴片21102。从馈线1003向单元贴片11101和单元贴片21102提供天线信号。这样，馈线1103是天线1100 的单馈送。类似地，单元贴片11101和单元贴片21102是双单元CRLH天线配置的一部分。过孔11109使单元贴片11101和过孔线11113之间能够导电连接，而过孔21111使单元贴片21102和过孔线21115之间能够导电连接。在天线结构1100中，单元贴片11101和单元贴片21102都位于基底的顶层上，而过孔线11113和过孔线21115都位于基底的其它层上。导电弯折线1117形成在顶层中并附加到馈线1103。在此实施方式中，馈线1103和单位贴片(1101，1102)之间的耦合引起了LH串联电容；而各个过孔线(1113，1115)在单元贴片(1101，1102)和底部地1119之间具有LH并联电感。此外，附加到馈线的附加导线能够在低频区引起RH单极谐振。附加导线还可包括螺旋导线、锯齿形导线或其它类型的导线，可以使用金属轨迹(metallic trace)或金属带。馈线1103和弯折线1117可以被设计为具有特定的总长度。过孔线1和2(1109，1111)各自耦合到底部地1119。可以通过诸如过孔或导线的导电路径来进一步连接到顶部地1121。在这样的印刷天线结构中，仅在底层中形成过孔线1和过孔线2(1113，1115)和底部地1119，在基地中形成过孔1和过孔2，并在顶层中形成其它导电部件。

图12绘出如图11所示的印刷CRLH天线结构1100的回波损耗的仿真结果。由于附加到馈线的弯折线，在此仿真示例中在940MHz附近观察到低频RH单极谐振(下文称为“弯折模式”)。在750MHz附近观察到LH模式谐振频率。

图13示出具有多个单元贴片1302、1312，单个馈线1303和多个过孔线1308、1318的混合天线结构1300的示例。可以将这样的混合天线结构看作利用3D导电桥1301代替弯折线的一部分的印刷CRLH天线结构。单元贴片1302、1312通过过孔1306、1316耦合到过孔线1308、1318。天线的印刷部分与图11的结构类似，不同之处在于在图13中去除并标识弯折部分作为清除区(Clear Area)。然后将3D导电桥1301加入来将剩余的弯折线1320耦合到馈线1303。这样，3D导电桥1320作为馈线1303和弯折线1320之间的桥梁，并且是这二者之间的唯一导电连接。可选的实施方式可以采用导电桥来连接多个弯折线或分离弯折线的各部分等。所加入的3D桥1301有效增加弯折线的面积和体积。可以基于针对天线结构1300的调谐和匹配考虑来选择3D桥1301的形状和尺寸以及定位。

图14是作为如图13所示的混合CRLH天线结构1300的频率的函数的回波损耗(也称为RL)的仿真结果的曲线图。在一个示例中，可以选择3D桥的尺寸为宽1.5mm，长15mm并且高2mm。由于包括3D桥的有效弯折线的面积和体积增加，弯折线模式在此例中移动到约820MHz的较低频率。

图15是分别作为如图11和图13所示的印刷CRLH天线和混合CRLH天线的频率的函数的效率的仿真结果的曲线图。这两个天线调谐到相同的频段。由于包括3D桥的有效弯折线的面积和体积增加，相比印刷天线，混合天线的效率得到改进，在弯折模式占主导的低频区，效率改进尤其显著。

可以使用类似的技术通过添加3D导电桥、导电块、导电带等来增加或调整天线结构的其它部件的面积和体积。例如，可以去除过孔线的一部分，并利用剩余过孔线的边缘部分之间的3D导电桥来代替所去除的部分，来结合3D桥作为过孔线的一部分从而通过包括3D导电桥的导电面积来有效增加过孔线的面积和体积。此添加可以改变与过孔线相关联的LH并联电感L_L，为天线调谐和匹配提供了灵活性。在另一个示例中，可以将3D导电带加入单元贴片中，以便为了更好的辐射和效率有效增加单位贴片的面积和体积。此外，当诸如麦克风、扬声器、按键弹片等的电子组件在同一PCB上并置时，3D导电桥、导电块和导电带可用来越过或绕过这样的组件，在印刷天线的两个部件之间耦合，从而节省空间，同时提高效率。在这些和其它应用中，提供导电路径作为方便的连接，以避免设计限制并增强性能。

本文说明了与针对天线构造的3D导电部件的用途相关联的其它特征。例如，可以关于形状、尺寸、材料等来设计3D导电桥、导电块、导电带和其它结构或变型，以满足天线设计标准。在一些实施方式中，可以预先制造这些结构，或者可以将这些设计作为标准用来在制造中重复使用。可以将它们在机械上制造得鲁棒，具有更好的适应能力来满足制造容限和变型，并适应各种使用条件和设计限制。

在一些实施方式中，可以利用容易调整的特征来预先制造导电部件，例如，具有预先确定的切口，该切口可用来定位导电部件，或者在侧面具有突出部，从而可以通过去除、折断相应的突出部来容易地选择尺寸。在一些实施方式中，导电部件是固定的3D导电结构，并且可以通过优化印刷天线部分来执行频率调谐。例如，可以使用在2009年11月16日提交的名为“Tunable Metamaterial Antenna Systems”的美国专利申请No.12/619,109中说明的调谐技术。

图16示出在PCB上具有3D导电部件1603、1605的印刷天线结构1600的示例。为简明起见，在图中省略了印刷天线结构1600的图案。馈送电缆1601用来向天线1600传送功率，可以根据天线图案、空间限制和其它设计考虑来调整该馈送电缆1601的位置。3D导电部件11603和3D导电部件21605这两种类型的3D导电部件附加到PCB上的印刷天线部分。可以通过焊接剂、粘合剂、热熔(heat-stick)、弹簧接触或者适于导电耦合到印刷天线部分的其它方法来附加这些部件。可以在PCB中提供切口，从而可以插入3D导电部件21605，使3D导电部件21605与印刷天线部分接触。可以为3D导电部件11603和3D导电部件21605配备滑动机构，使其滑入，与印刷天线部分接触。

在图16的示例中，3D导电部件11603具有弯曲线形状，其作为印刷天线部分的弯折线的扩展。3D导电部件21605具有弯曲面形状，其作为印刷天线部分的单元贴片的扩展。如前所述，这些3D导电部件用来通过利用3D方向(垂直于印刷表面)增加整体天线体积来增加效率、辐射和其它天线性能。利用这样制造的3D导电部件，可以通过优化印刷天线部分来执行频率调谐。

图17示出两个3D导电部件1701、1702和印刷天线1700的装配示例。在此例中，印刷天线1700是单层CRLH结构，其中，在PCB的同一表面或同一层上形成地1705和天线元件。馈线1707耦合到馈送端(未示出)，以通过耦合间隙1711向单元贴片1709传送信号能量。可以在PCB或基底上预先形成弯折线1713，并与此印刷结构中的馈线1707分离。单元贴片1709作为天线1700的主要辐射元件，这样，通过耦合间隙1711从馈线1707向单元贴片1709发送天线信号。类似地，通过耦合间隙1711向馈线1707传送在单元贴片1709处接收的信号。过孔线1715将单元贴片1709耦合到地1705。该印刷天线结构1700包括附加3D导电部件的垫片A’、B’、C’和D’。

此装配示例中的3D导电部件作为弯折扩展1701和单元贴片扩展1702。弯折扩展1701包括接触部分A和B，它们分别附加到配备了印刷天线结构1700的垫片A’和B’。弯折线1713现在通过弯折扩展1701附加到馈线1707。单元贴片扩展1702包括接触部分C和D，它们分别附加到配备了印刷天线结构1700的垫片C’和D’。如前所述，可以通过焊接剂、粘合剂、热熔、弹簧接触或者适于导电耦合到印刷天线结构1700的其它方法来附加3D导电部件1701和1702。所得到的结构包括印刷天线结构1700和3D导电部件1701、1702，该结构具有分布式的等效电路参数C_R，、C_L、L_L和L_R来提供CRLH结构，如上文和参考文献所述。例如，包括单元贴片1709和单元贴片扩展1702的连接单元贴片结构在通过耦合间隙1711耦合到馈线1707时可感应得到LH串联电容C_L；过孔线1705可导致LH并联电感L_L。

可利用基于CRLH结构的广泛的各种印刷天线来使用3D导电桥、导电块、导电带和其它结构或变型。为便于制造，可以在形状和尺寸方面使这样的3D导电部件标准化。

图18是在诸如PCB或其它材料的基底上构建的蜂窝电话1800的布局，并且，所述蜂窝电话具有按键、按钮、扬声器、麦克风、显示器和其它模块的空间分配。蜂窝电话1800尝试在小区域中设置大量功能、应用和器件。因此，尽管蜂窝电话1800的天线功能等同于设备的操作，用于定位天线结构的尺寸分配、封装或可用空间都受限。在一种示例中，超材料结构用来在蜂窝电话1800上构建CRLH天线。

图19示出具有天线1902的蜂窝电话1800的顶视图，其中，所述天线1902的多个部分在基底1904的顶部和底部。天线结构1902是具有单元贴片1920和单元贴片1910的单馈送双单元CRLH天线结构。天线结构1902包括单个馈线1932，其也可以被耦合到发射台。馈线1932通过耦合间隙1924与单元贴片1920分离，并通过耦合间隙1913与单元贴片1910分离。单元贴片1920具有相应的过孔线1922。单元贴片1910具有相应的过孔线1912。天线结构1902将导电扩展添加到单元贴片1910，以通过扩展单元贴片1910的面积来改进天线结构1902的性能。扩展1901被施加在顶层上，并连接到单元贴片1910。所示实施方式中的扩展1901是C型夹子，其通常用来连接或耦合多个层或元件。一些实施方式可以采用包括各种形状和类型的扩展的其它机械连接单元，其可用来提高天线性能或者简化终端产品或应用的设计。

图20示出蜂窝电话1800的底视图。如图所示，过孔线1912、1922定位在基底的底部，并利用通过基底1904的过孔电连接到天线结构1902的对应的顶层部分。然后，过孔线连接到主接地1940。

图21是作为频率的函数的天线1902的以dB为单位的回波损耗(RL)性能的曲线图。如图所示，6dB的目标RL满足图18-图20的当前示例实施方式的性能标准。一些频率上的RL远低于6dB的目标范围。将扩展C型夹子1901添加到天线结构1902的单元贴片1910，这在不对基底1904上的天线结构1902的表面面积或封装产生负面影响的情况下提供了经改进的性能。

为了将天线1902的经改进的性能与没有类似扩展的天线的性能进行比较，考虑图22-图27的示例。以下的讨论示出了两种天线构造，它们各自具有不同的空间尺寸，但是都没有单元贴片或其它扩展。

图22-图24示出第一天线和作为频率的函数的RL的对应曲线图。图22是与天线1902类似但是没有将扩展添加到任一单元贴片的第一天线2200的顶视图。在蜂窝电话2202的基底上形成天线2200。图23示出蜂窝电话2202的补充底视图。如图所示，天线2200的空间分配近似是5.7mm。图24是作为天线2200的频率的函数的RL的曲线图。

图25示出在蜂窝电话2502的基底上形成的第二天线2500的顶视图。图26示出蜂窝电话2502的补充底视图。如图所示，天线2500的空间分配从天线2200的被允许的5.7mm减小到近似为4.7mm。图27是作为天线2200的频率的函数的RL的曲线图。

在一定范围的频率上比较RL性能，相比天线结构2200和2500，添加了扩展的天线1902具有经改进的性能。图28中示出了效率比较，其中，在一定范围的频率上绘出了天线1902、2200、2500各自的效率。如图所示，天线1902的性能与天线2200类似，并且对于一些频率，天线1902的性能超出了没有扩展的其它两种天线设计。对于低频，可以通过应用附加的扩展元件来改进性能。例如，天线1902的设计包括多个单元贴片，并且扩展1901被添加到多个单元贴片中的一个。可以将其它扩展添加到其它单元贴片，诸如主单元贴片1920。

可以实现本文示出的各种机械导电单元和导电扩展来增强具有天线结构的设备中的性能和布局考虑。虽然这里示出的示例和实施方式包括CRLH天线结构，但是，可以将机械导电单元和导电扩展添加到其它设备和其它CRLH结构设备。类似地，机械导电单元和导电扩展可以包括各种形状，诸如C型夹子和C型夹子的变型。图29中示出了多种扩展，这包括传统形状的C型夹子2900、S形C型夹子2910和非对称的C型夹子2920。图29也包括其它类型的C型夹子，其可以用作扩展元件。

尽管本说明书包含了很多具体例子，但这些例子不应被理解为是对本实用新型或权利要求的范围的限制，而应仅是对本实用新型的特定实施例的具体特征的描述。也可以在单个实施例中组合实施在本说明中就不同的独立实施例的上下文而描述的某些特征。反之亦然，在单个实施例的上下文中所描述的各种特征也可以在多个实施例中或者在任何适当的子组合中单独实施。此外，尽管特征可以按照它们在某些组合中起作用来进行上述描述，甚至最初就是这样提出要求的，但是，在一些情况下，要求的组合的一个或多个特征可以从组合中移除，并且要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变型。

本文仅公开了少量实施例。公开实施方式和其他实施方式的各种变型和改进可以基于所公开和所示出的内容做出。

Claims

1.一种无线通信设备，其特征在是包括：

基底；

将所述通信设备的元件连接到所述基底的机械连接单元；

在所述基底上形成并被耦合到所述机械连接单元的单元贴片；

在所述基底上形成并被电容性耦合到所述单元贴片的馈线；以及

形成在所述基底上将所述单元贴片耦合到地的过孔线，其中，所述过孔线在所述单元贴片和所述地之间形成并联电感。

2.如权利要求1所述的无线通信设备，其特征在于，所述机械连接单元将所述基底耦合到外壳。

3.如权利要求1所述的无线通信设备，其特征在于，所述机械连接单元是机械螺丝。

4.如权利要求1所述的无线通信设备，其特征在于，所述机械连接单元是C型夹子。

5.如权利要求1所述的无线通信设备，其特征在于，所述机械连接单元是螺旋连接器。

6.一种无线通信设备，其特征在是包括：

基底；

将所述通信设备的元件连接到所述基底的机械连接单元；

在所述基底上形成的单元贴片；

形成在所述基底上将所述单元贴片耦合到地的过孔线，其中，所述过孔线在所述单元贴片和所述地之间形成并联电感，

其中，所述机械连接单元作为延长部分耦合到如下部件中的至少一个：所述单元贴片、所述馈线和所述过孔线。

7.一种无线通信设备，其特征在是包括：

基底；

在所述基底上形成的单元贴片；

在所述基底上形成并被电容性耦合到所述单元贴片的馈线；

形成在所述基底上将所述单元贴片耦合到地的过孔线，其中，所述过孔线在所述单元贴片和所述地之间形成并联电感；以及

导电延长部分，其作为延长部分被耦合到如下部件中的至少一个：所述单元贴片、所述馈线和所述过孔线。

8.如权利要求7所述的无线通信设备，其特征在于，所述导电延长部分是位于所述馈线和曲折线之间的导电桥。

9.如权利要求7所述的无线通信设备，其特征在于，所述单元贴片、所述馈线和所述过孔线被配置形成复合左右手CRLH结构。

10.如权利要求9所述的无线通信设备，其特征在于，所述CRLH结构是单层设备。