TWI376838B

TWI376838B - Single-layer metallization and via-less metamaterial structures

Info

Publication number: TWI376838B
Application number: TW097139201A
Authority: TW
Inventors: Gummalla Ajay; Achour Maha; Lee Cheng-Jung; Pathak Vaneet; Poilasne Gregory
Original assignee: Tyco Electronics Services Gmbh
Priority date: 2007-10-11
Filing date: 2008-10-13
Publication date: 2012-11-11
Also published as: KR101075424B1; CN101919114A; KR20100051127A; US20140022133A1; US8514146B2; KR101297314B1; ES2619685T3; US20090128446A1; EP2201645B1; CN101919114B; EP2201645A4; KR20130039775A; EP2201645A1; WO2009049303A1; KR20100065209A; TW200933979A; KR101246173B1; US9887465B2; KR101492850B1; KR20100065210A

Description

1376838 九、發明說明：本專利申請係依據下列美國早期專利中請# : 1.申請序號60/979,384,發明名稱：「單層金屬化及無接觸孔金屬化結構與天線」，申請日為2〇〇7年1〇月^ 曰 2·申請序號60/987,750,發明名稱：「應用混和型右左手（CRUO超常介質之行動電話、PDA與行動裝置之天線」，申請曰為2007年11月13日； 3. 申請序號61/024,876,發明名稱：「應用混和型右左手(CRLH)超常介質之行動電話、pDA與行動裝置之天線」’申請日為2008年1月30日；以及 4. 申請序號61/091,203’發明名# :「非線性耗合幾何之超常介質天線結構」’申請曰為2〇〇8年8月22日。【發明所屬之技術領域】本發明係應用於超常介質結構。【先前技術】電磁波之傳遞在大多數材料中係遵循向量場(EHb) 則0？小其中E為電場，H為磁苟b為波向量。相速方向| β ，、彳°唬旎頁傳遞方向（群速），且折射率為正值。此類姑類材科為「右手型」（RH) 9大多數以料為RH材料。人工材料亦可為RH材料。超常介質具有人Μ構。#料結料均之單胞 { S] l〇57D-l〇〇64_PF;Ahddub 1376838 尺寸（unit cell Size)p遠小於超常介質引導之電磁能波長時超⑦介質可成為均勻介質（homogeneous medi um)來引導電磁能。超常介質與RH材料不同在於在介電常數^與 •透磁率"皆為負值的條件下，仍可展現負反射率，且在 (E，H，b)向量場相對方向遵循左手定則的狀況下，信號傳遞方向與k號能量傳遞方向相反。在介電常數£與透磁率ρ 皆為負值的條件下僅支援負反射率之超常介質為純粹的「左手型」超常介質。許夕超常介質為左手型與右手型之混和，即所謂混和型右左手（CRLH)超常介質。CRLH超常介質可在低頻時為LH 超常介質，而在高頻時為超常介質。各類不同設計與特性之CRLH超常介質可參考caloz and Itoh, Electromagnetic Metamaterials: Transmission Line Theory and Microwave Appl ications, John Wiley & Sons (2006)。CRLH超常介質及其於天線設計上的應用可參考 Tat suo I toh i η Μ Invited paper: Prospects for Metamaterials, Electronics Letters, Vol. 40, No. 16 (August， 2004)。

CRLH超常介質可被結構並工程化以符合特定應用，並可用於其他困難、不切實際或無法預見的材質。此外，CRLH 超常介質可發展出新的應用，並組成RH材料無法達成之新式元件。【發明内容】 1057D-10064-PF;Ahddub 6 1376838 因此，本發明之一目的為提供— ^ ^ ^ 裡愿用於天線盘傳輪線裝置之超常介質結構，包括單層、傳輸 (via-less)材料之結構。 ”無傳導本發明之一目的係提供一種超常介質裝置，包括質基底，具有一第一表面與一第二 1 -金屬声，▲ 表面，兩者為不同表面；金屬層屯成於該第-表面，經圖案化成二或多部分’在該第一表面上形成_單層 ”電常介質結構。里右左手咖)超入本發明之另一目的係提供-種超常介質裝置，包括一介質基底，具有一第一表面與一第- ^ 表面，兩者為不同表面；一第一金屬層，形成於該第一 ^ 表面，以及一第二冬凰層’形成於該第二表面；兑中，兮楚 ' τ該第一與該第二金屬矣而經圖案化成二或多組導電部分，心成* 早層混和型右左丰 (圓超常介質結構’包括—單元胞，該單元胞不且= 越該介質基底以連接該第—金屬層與該第二之電接觸。 ⑨s <導本發明之另-目的係提供一種超常介質裝置包括一介質基底，具有一第一表面與一- 抑- 第一表面，兩者為不同面； :早兀片’形成於該第一表面上；一上接地電極，與該單元片相間隔，並配置於該笫一該第一表面上，具有一第^ 一上接觸線’位於八有第一端連接至該單元片，以及一一端連接至該接地電極；—^ a, 、 €柽，發射片，形成於該第二表面上，並位於該第一表面之該單 ^ „ 早7^片下方，經由該基底電磁性耦接至該單元片，不需利用空 · 个㈣用穿越該基底之一導電接觸直接連 1057D-10064-PF;Ahddub 7 1376838 接該單元片，而導引進入或自該單元片發出之一信號；以 ' 及一下導入線，形成於該第二表面上，連接至該發射片，導引進入或自該單元片發出之一信號；其中，利用該單元片該上接地電極、該上接觸線、該單元發射片以及該下導入線—單層混和型右左手（CRLH)超常介質結構。為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易I1 蓳下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。【實施方式】超常介質（MTM)結構可應用於天線與其他電子元件，廣泛地用以縮小尺寸並改善效能^ MTM天線結構可於各類電路平0上製造，包括電路板，如FR-4印刷電路板（pcb)或彈性電路板（FPC)。其他製造技術之實例包括薄膜製造技術、系統單晶片技術（SOC)、低溫共燒陶瓷（Low φ Temperature Co-f ired Ceramics，LTCC)技術、整體微波積體電路（MMIC)技術》本發明所揭示之MTM結構之實例與實踐包含有單層金屬化MTM天線結構’在介電基底或板之一側上形成單一導電金屬層中配置含接地電極之MTM結構之導電元件，以及包含有雙層金屬無接觸（TLM-VL)MTM天線結構，利用介質基底或板之兩平行表面上之兩導電金屬層形成MTM結構，

而無須導電接觸連接介質基底或板之一導電金屬層至另一導電金屬層上MTM結構之另一元件。此SLM MTM與TLM-VL 1057D-10064-PF;Ahddub 8 U/O⑽ mtm結構可為多類結構態樣，並可相接至電或非MTM電路與電路元件。板上其他ΛίΤΛί 例如此類SUiMTM與TLM_VLm 具有薄基底或盔法漦入了應用於裝置中飞…忐鑿入亦/或電鍍接觸洞之姑祖甘如SLU TL"L天線科、、他實例仰J月b而包裹於内部或此類SLM MTM與TLM-VL ΜΤΑί結構之天缘一是口〇。蜃、壬妗《舶从* 線了形成於產品内壁天線裁體外表面或裝置包覆之外部。 X ★/_*·、森 r °丨4基底或盔法粱亦或電鍍接觸洞之材料之實例可包括之抑4基底、薄型石英材又小於ΙΟππΙ *材科彈性薄膜、以及厚度3ffiil至 :之薄膜基底。部分材質可因良好製造：考曲。某…與石英材質需要熱彎曲或其他技術J預設曲線或彎曲型態。又何運到預本發明之MTM天線έ士禮可本仏琛，，，0構可產生包含，，低頻，，盥，，古頻”多重頻率共振。低頻 ^问古相s 他領至乂包括—左手（LH)型共振，且同頻至父包括—右手（r 妓姓 1'、振。本發明之多頻MTM天線，，，°構可應用於手機、手捭奘 (PDA與智慧型手機）以及其他订動裝置，可期往砼寺天線在有限的空間限制下發揮多重頻帶之充分效能。根據本發明 < °又什，MTM天線可予以調整與設計以提供較他類穴琛夕之優點，如密縮尺寸、單一天線解決方案之多重址据' 里/、振穩疋共振且不易受使用者互動所造成而造成影響、以乃不因物件尺寸形成共鳴頻率。利用CRLH理論，MTM天線社堪夕- 線、，.°構之凡件特性可達成單一天線解決方案之預期t頻帶與頻寬。本發明之MTM天後可極你认了深了操作於不同頻帶，包括手機與行

1057D-10064-PF；Ahddub Q 1376838 動裝置應用之頻帶、WiFi應用、WiMAX應用以及其他無限通信之應用。如手機與行動裝置之應用包括：手機頻帶 (824-960MHZ)，包括 CDMA 與 GSM 兩頻帶；以及 pcs/Dcs = 帶（Π10-2ΠΟΜΗΖ)，包括PCS、DCS與WCDMA三頻帶。四頻天線可應用於覆蓋CDMA或GSM其中之一與所有pcs/Dcs之三頻帶。五頻天線可應用於包含CDMA與GSM及所有Pcs/Dcs 之三頻帶。WiFi所應用之頻帶包括：2.4-2. 48GHZ之頻帶與5_ 1 5-5. 835GHZ頻帶。WiMAX之頻帶涉及三頻帶： 2· 3-2. 4GHZ，2.5-2. 7GHZ，and 3.5-3. 8GHZ。 MTM天線或MTM傳輸線（TL)為具一或多組mtm單元胞之MTM結構。每一 MTM單元胞之等效電路包含右手串聯電感（LR)、右手並聯電容（CR)、左手串聯電容及左手並聯電感（LL)。LL與CL連結為單元胞產生左手特性。利用分散電路元件或集合電路元件或兩者之混和可完成此類Crlh TLs或天線。每一單元胞小於又/4，其中又為在crlh TLs 或天線中傳送之電磁信號之波長。號能量之傳遞相反。LH超常介質之介電常數（permittivity， ε )與磁導率（permeability，μ)皆為負值。依據操作模式或頻率’ CRLH超常介質可同時展現左手與右手電磁傳遞模式。在某些情況下，當信號之波向量為零時，CRLH超常介質可展現非零群速（group velocity)。此狀況發生於左手與右手模式皆為平衡狀態。在非平衡模式下有能隙 (bandgap) ’無法傳遞電磁波。在平衡的情況下，在左手與右手模式間，在傳遞參數冷（ω。）= 〇之傳遞點上，分散曲 t S3 1057D-10064-PF;Ahddub 10 1376838 $並不會顯現非連續現象，其中導引波長為無限大，亦即當群速為正值時，Λ8=2τγ/|0|—〇〇 :

此狀態係對應在LH區域中Tl之第零級模式m=〇。⑶⑶結構支持低頻頻譜具有依循負A抛物線區域之分散關係。此使】！裝置可具有獨特巨大之電磁能力可操控近場輻射物。當TL為第零級模式（z〇R)時，可使整體共振器有固定之振幅與相位共振。採用z〇R模式可建立MTM電源結合器與切分器或分割器、方向耦合器 '匹配網路以及漏波天線 (leaky wave antennas)。在RHTL共振器中，共振頻率對應電氣長度 (electrical lengths) 0n=/5nl=m7r(m=l，2，3..·)，其中 1為TL之長度。TL長度須達共振頻率之低或高頻譜。單純 LH材料之操作頻率為低頻。CRLHMTM結構與肋或lh材料極為不同，並可用以達到RF光譜範圍之高與低光譜範圍。

2’ 3_ ·.) ’ 其中 1 為 CRLH 在 CRLH 中 ’ 0 π=冷 πι=ιπ73· (m=l, TL 之長度’且參數！^。，土1，士2，土3..· ±〇〇。以下將詳述特定MTM天線結構。某些技術資訊揭示於 2007年4月27日美國專利申請第11/741，674號 Antennas, Devices, and Systems Based on Metamaterial Structures” ，以及 2〇〇7 年 8 月 24 日美國專利申請第U/844,98號“ Αη__以㈣⑽ Metamaterial Structures” ’可作為本發明說明之參考。 1057D-10064-PF;Ahciciub 11 /6838 第1圖係顯示四單元胞之一維（1D)CRLH MTM傳輪線 (TL) » —單兀胞包括一單元片與接觸以及一區塊建構預设之MTM結構。揭示之TL包括四單元胞形成於基底之兩導電金屬層中，四組導電單元片形成於基底之上導電金屬土底之另面為作為接地電極之金屬層。四組中央導電接觸形成以穿越基底以分別連接四組單元片至接地平面左側之單元片電磁性地耦接至第二導入線。在某些實施狀況下，每一單元胞片電磁性地耦接至鄰近單元胞片’ 而不須直接地接觸鄰近單元片。此結構形成MTM傳輸線以自—導入線接收一 RF信號，並在其他導入線輸出此RF信號。第2圖係顯示第i圖中1D CRLH MTM几之等效網路電路。ZLin’與ZLout，分別對應至TL輸入負載阻抗與几輸出負載阻抗。此為印刷雙層結構。LR係對應介電基底上之單元片，CR對應單元片與接地平面間之介電基底係對應兩相鄰單元片，且接觸感應LL。每一單元胞對應串聯（SE)阻抗z與並聯（SH)導納¥具有兩組共振㈣與“。在第2圖中，z/2區塊包括lr/2 與2CL之串接’而γ區塊包含以與CR之並接。此參數之表示如下：

JSH

JLL CR where, Z = jcyLR

JSE

i〇€L

and Y = jiyCR

jtyLL

Eq. (1) 在第l圖令輸入/輸出端之兩單元片不包括CL，因cl 1057D-10〇64-PF；Ahddub 12 =表不為兩相鄰單元片間之電容，而不在輸入/輪出端。此舉可防止發4 玍oSE頻率之共振。因此，僅於m=0之共振頻率出現ω se。

α為簡化計算分析’納入ZLin，與ZLout，串聯電容之刀乂補償CL部分之消失，如第3圖所示，剩餘輸入與輸出負載阻抗則標記為ZLin與ZLout。在此條件下，所有單疋片具有特疋參數，如第3圖所示之兩組串接Z/2區塊與 —組並接γ區塊，其中z/2區塊包括LR/2與2cl構成之串接’且¥區塊包括LL與CR之並接。第4A圖與第4B圖分別顯示第2圖與第3圖中無負载阻抗之TL電路對應之雙埠矩陣。第5圖顯示四單元胞之1D CRU MTM天線。與第工圖所示之：單元胞之1D CRLH腿不同，第5圖之天線耦接左侧之單元片至導入線，以連接天線至一天線電路，且右

測知單元片為開放電路，故四組單^胞利用空氣為介面傳送或接收RF信號。第6A圖係顯示第5圖中天線電路之一雙埠網路矩陣。第6B圖係顯示第5圖中天線電路之—雙埠網路矩陣，在邊緣改良以說明不需CL部分可辨識所有單元胞。第6A圖與第6B圖分別類比於第4A圖與第4B圖之Tl電路。第4B圖顯示矩陣關係：，Vin、、Iin,

:AN 'CN BNYv〇utN AN人 lout >

Eq.(2)

其中AN-DN’因從Vin與Vout端觀測’第3圖中crlhMTM 1057D-10064-PF;Ahddub 13 丄376838 TL電路為對稱。在第6A與6B圖中，參數GR’與GR為輻射電阻，且參數ZT與ZT表示終端阻抗。每一 ZT’ 、ZLin，與ZLout，包括2CL之加入，表示如下： ZLin'=ZLin + —f ZLout'= ZLout+τ-—-, ΖΤ· = 2Τ+ 2 jooCi }〇>CL jQcz

Eq.(3) 因輻射電阻GR，與GR可由建立或模擬天線而取得，難以對天線設計最佳化。因此，較佳方式為採取TL方法，接著利用各類終端ZT模擬對應天線eEq. (1)之關係可由第 2圖之電路之修改值an，、BN，與CN，，對照兩級中無^ 部分之狀況。頻帶可由離勢方程（dispersion equation)決定，藉由 N CRLH單元結構以η π傳遞相位長度共振取得，其中n=〇 ±1，±2,…±N。每一 N CRLH單元由Eq. (1)之Z與γ表示，與第2圖所示之結構不同’每一端點單元皆無。因此原可預期此兩結構之共振並不相同。然而，延伸計算顯示所有共振皆相同，除n = 〇時為例外，其中第3圖之結構中發生兩組共振6JSE與Osh，而第2圖之結構中僅發生共振 Wsh。正相位偏移（n〉〇)對應RH區域共振，而負值（n<〇)則對應LH區域共振。具Z與Y參數之N個別CRLH單元之離勢方程表示如下： 14 1057D-l〇〇64-PF;Ahddub 1376838

N^p = cos '(An), =>| an |^i => 〇<χ = -ΖΥ<4 VN 2 where AN = 1 at even reson_s |ημ 2m e jo y，2 χ VN -

Eq.(4) and An =-latoddresonances|n| = 2m + le|l^..i2xInti^ 其中Z與Y為Eq.(l)中所揭示，AN得自第3圖N個別單元胞之串級，p為單元尺寸。單數n = (2m + 1)與偶數n = 2m 共振係分別對應AN = -l與AN = 1。對第“與第6A圖中之an，而言，n = 〇模式僅發生在ω〇=ω5Η，而非發生在心與心，此因端點單元缺少GL，而與單元數目無帛卜以下程式代表 1中差值X所得之高級頻率： .^Η+<^ί + 1ωΙ

For η > 0, 2 •士 i^SH+λ. 〇)： 2 表1提供N=l，2，3,

Eq.(5) ^值。此應注意不論整體 CL為邊緣單元（第3圖）或未出招广# π _ 义未出現（第2圖），高級共振|η|>0 皆相同。此外’接近η=0之共振且、有較小之％值（接近較低界限0)，較高級共振傾向 ^ Χ π違到Eq. (4)之尤較上界限

1057D-10064-PF;Ahddub 15 [S3 1376838 LR = CL=LL CR)時，離勢曲線召為頻率勺用平ω之函式。在後钵 *例中’在—(心，。^)與咖(心,“)間將存在頻：二隙。限制頻率^仏與ω〇3χ之值係來自中相同之共振方程式，h達到其上界限％=4時之方程式如；之，，-， 1/ · : "*r----- 2 .^SH +^R 2 &SH + ^SF. + 4〇>„ 2

'd>SHaSE

®SH + 4^ 2

•<ySH6)jE 此外，第7A與7B圖揭示沿離勢曲線之共振位置之實例。在RH區域（n>〇)此結構尺寸為/=Np，其中p為單元尺寸’隨頻率減少而增加。相反地，在LH區域中，利用較小之Np值達到較低之頻率’因此減少尺寸。離勢曲線提供一些環繞共振頻寬之指示。例如，因離勢曲線為幾乎平坦狀况下’ LH共振具有窄頻寬。在rh區域，因離勢曲線為陡升狀’故頻寬較寬。所以，取得寬頻之第一條件，lst BB 條件’可表示如下：

CONDI: 1st BB condition άβ d(AN) d ω άω res V(i-an2) «1 near® ω_ = ^〇,(〇±],ω±2. => άω άω 2pJz

«1 with ρ — cell size and άω -1ω±η \ ®s>sh1 res 必 r l ω±η J 其中，χ來自Eq. (4)，ω R來自Eq. (1)。Eq. (4)之離勢關係顯示當丨AN卜1時，1st BB條件（CONDI )中導向零值（zero denomination)。此處提醒，AN為N個別單元胞（第4B與 1057D-10064-PF;Ahddub 16 ^/6838 6B圖）之第—傳輸矩陣體。計算顯示CONDI與N無關，並來自Eq. (7)之第二方程式。此為分子之值，且χ在共振時’如表1所示，定義離勢曲線之斜率，產生可能的頻寬。標的結構為在大多數Νρ=又/40時，頻寬增加4%。對小單元尺寸ρ之架構而言’Eq.(7)顯示高ωϋ值符合C0ND1，亦即低CR與LR值’因表1中η<〇共振發生於％值接近4, 在其他項（1-λ： /4—0)。如前所述，因離勢曲線斜率具陡升值，接著下一步須定義合適之匹配。理想匹配阻抗具有固定值且不需大型匹配網路。此處之”匹配阻抗”係指如在天線中單側導入狀况下之導入線與終端。為分析輸入/輸出匹配網路，計算

Zin與Zout以對應第4Β圖所示之TL電路。因第3圖之網路為對稱，可直接導出Zin = z〇ut。以下方程式可顯示Zh 與N無關：

Eq.(8) 其中僅具有正實值。B1/C1大於零之一原因為Eq (4)之條件丨AN丨$ 1 ’導出下列阻抗條件：〇^-ZY=x ^4. 此2nd寬頻（BB)條件為對應zin些微改變接近共振之頻率

Eq_ (3)所

Eq.(9)、以維持穩定之匹配。實際輸入阻抗Zi n，包含如述之CL奉接電容。The 2nd ΒΒ條件表示如下： C 0 N D 2 : BB condition :near resonances, <<： ι 1057D-l〇〇64-PF;Ahddub 17 i S】 1376838 與第2圖與第3圖中傳輸線實例不同處為天線在設計上具有無限大阻抗之-開放端側，難與結構端阻抗匹配。下列方程式為電容終端之表示：

CN

Eq.(10) 其依N值變動’且為純虛數。因u共振基本上較rh共振窄，所選取之匹配值較接近於n<〇區域，而非n>〇區域。一種增加u共振頻寬之方法為減少並接電容cr。此減少可得至"q. (7)所示之陡升離勢曲線中較高之wR值。目前有多類方法可減少CR，包括但不限於：⑴增加基底厚度’（2)減少單元片區域，（3)減少上置厂吨夕上早70片下方之接地區域，形成”截斷接地”，或結合上述之方法。第1圖與第5圖之MTMTL與天線結構係採用導電層覆蓋基底之整個下表面，作為整體接地電極。圖案化截斷接地電極以裸露一或多埠份基底表面1以減少接地電極之區域以小於整體基底表面。此舉可增加共振頻寬並調整共振頻率。第8圖與第11圖揭示截斷接地結構之兩實例，美底之接地電極側上班員片區域之接地電極赵取曰匕减少，且利用殘餘之條狀線路（接觸線路）連接單元片 00 按·觸至單元片外之主要接地電極。此截斷接地方法可牙 π j和用各類結構完成以達到寬頻共振之目的。第8圖係顯示四單元ΜΊΈ傳輸線之截斷接地電本接地電極之尺寸小於在單元片下方之—方向此 J上之單元片。接地導電層包括接觸線，連接至接觸且通過、早7L片下方。 1057D-10064-PF/Ahddub 18 接觸線之寬度小於每—_ 早7°胞之單元>1。截斷接地可為商用裝置應用之較佳選辉 _. 抑― 選擇，因商用裝置之基底厚度無法增加’或早7G ^{區域減少合會—併降低天線效能。當接地被截斷，由金屬條（接觸線）導出 .„ . η 、守出之另一電感Lp(第9圖）連結此接觸至主要接地，如第8圄痛_ ^ ιη 乐8圖所不。第1〇圖係顯示四單元天線’對照第8圖中TL結構之截斷接地。第11圖係顯示具截斷接地結構之MTM天線之另一實例？此實例中，接地導電層包括接觸線與主要接地，形成於單兀片之外側。每一接觸線連接在第一末端連接至此主要接地’在第二末端連接至接觸。接觸線之寬度小於每一單元胞之單元片尺寸。截斷接地結構之方程式可被推導出。在截斷接地實例中，並接電容CR變小’共振則依照Eq.⑴、⑸、⑻與表1所不之方程式。以下揭示兩中方法。帛8與9圖顯示 =一種方法（Approach 〇,其中以⑽Lp)置換lr後可 =與Eq. (1)、（5)、（6)與表j所示之方程式相同之共振。當丨n|9"〇時，每一模式具有兩種共振型態：（1)ω±η，當 LR由（LR + Lp)置換時，以及（2)ω ±η，當LR由（⑶礼卩/们置換時’其中N為單元胞之數目。利用第一方法，阻抗之方程式表示如下： (1~~-X>p^ ¥-χ-χρΡ/ΝΥ wher^=-^and^=-}^5

Zin: CN Cl γΐ ^ BN B1 Ζ(χ_χ+χρ

Eq.(ll) 其中Zp-j ω Lp且z，與Y如Eq. (2)所定義。Eq (11)提供兩共振ω與ω，，分別具’有高與低阻抗。所以在許多狀況下 1057D-10064-PF；Ahddub 19 1376838 可輕易調整接近共振ω β 第11與12圓顯示第二方法（Approach 2)，其中以 (LR + Lp)置換LR後，共振則相同依照Eq· (1)、（5)、（6)與表1所示之方程式。在第二方法中，當結合之並接電感 (LL + Lp)增加時，並接電容CR減小，因而降低LH頻率。上述MTM結構實例係形成於兩金屬層上，其中一金屬層係作為接地電極並經由導電接觸連接至另一金屬層。此類兩層金屬CRLH MTM TLs以及具接觸之天線可結合第i與 5圖之接地電極或第8與1〇圖之截斷接地電極。此述之SLM與TLM-VL MTM結構可簡化上述雙層接觸設計，採用將雙層設計減少成為單層金屬層，或提供無内連接觸之雙層金屬層。SLM與TLM_VL MTM結構設計可降低成本並簡化製造。以下將詳述SLM與TLM_VLMTM結構之特定實例與應用。不論是否為簡化結構，可應用SLM MTM結構達成雙層 CRLH MTM結構之功能，且具連接至截斷接地之接觸。在具接觸連接至雙層金屬層之CRLH MTM結構中，並接電容cr 係來自上層單元片與下層接地金屬間之介電材質，相較於整體接地電極，具截斷接地電極之⑶值較小。 SLM MTM結構可形成於單一導電層，且具有各類電路兀件與接地電極。在應用上，SLM MTM結構可包括一第一基底表面與對應之另-基底表面；—金屬層，形成於第一表面上，經圖案化後形成二或多組金屬部份，形成單層金屬結構，且無導電接觸穿越介電基底。金屬層中之^部 tS3 1057D-10064-PF; Ahddub 20 1376838 • 分包括第一金屬片，作為SLMMTM結構中單元片之；第二 " 金屬片，作為接地電極之，並與單元片相間隔·，接觸金屬線，内部連接接地電極與單元片；信號導入線，電磁性耦接至早元片’未與單元片直接接觸。因此’在SLM MTM結構中兩金屬部分之垂直部分之間並無介電材質。在適當的設計下，SLM MTM結構之並接電容CR極為微小。在單一金屬層中之單元片與接地電極間仍 φ 會導引出微小之並接電容。，SLM MTM結構之並接電感因缺少接觸穿越基底而極為微小，而電感Lp因接觸金屬線連接至接地電極而相對變大。第13(a)至13(c)圖係分別以3D方式顯示一單元胞之 SLM MTM天線結構之最上層之俯視圖與側視圖。此單一單元SLMMTM天線係形成於介電基底13〇1上。上金屬層形成於介電基底1301之上表面，並予以圖案化形成SLM單元之元件與接地電極。 Φ 此上金屬層被圖案化形成各類金屬部分：上接地電極 1324 ;金屬片1308，做為單元片並與上接地電極1 324間隔；發射片1 304,以耦接空隙1328與單元片1328相間隔；以及接觸線1312,内部連接上接地電極1324與單元片 1308。導入線1306形成於上金屬層中，連接至發射片 1304,並導引一信號進入單元片13〇8或自單元片。⑽接收。在所示實例中，基底13〇1之下表面具有下金屬層，此下金屬層非用於建構SLM MTM結構。圖案化此下金屬層以 l〇57D-10064-PF;Ahddub 21 形成下接地電極1325,佔有部分基底1301’並裸露出基底下表面之另部份。SLM MTM結構之單元片1308形成於上金屬層中，配置於下表面之部分區域，而非位於下 ^屬^及下接地電極1325上方，得以減除或最小化並接電容與單元片1308。上接地電極1324下接地電極1325上方，故可於上接地電極中形成共面波導(CPW)導入132〇eCPW導入1 320連接至導人線1316,並導引__信號進人單元片圓或自單元片刪接收。因此，此實例中，⑽接地之形成係藉由上下接地平面或電極1324與1325,下電極1 325係作為CPW設計之導人線之目的。在另―應用令並未採用上述cpw設計，減除下接地電極1325。例如，採用則謂結構形成之天線可導入CPW線路，而不需下電極1325,並僅具有上電極1324，或探針片，或電纜連結。為某些延伸應用，本發明之SLMMTM天線可視為一結構，其t雙層ΜΤΜ天線間之接觸與接觸線由上金屬層上之接觸線取代。此接觸線1312之位置長度可加以設計以產生預期符合條件之匹配阻抗，以及產生預期之一或多组頻寬。 ' 此處應注意在此類單一單元SLM MTM天線結構中，單几片1308下方基底1301下表面部分並無金屬部分，在基底1301之下層上之單元片1 308正下方並無截斷接地或金屬區域。導入線1316自CPW導入1 320傳送電磁信號之功率至發射片1304’經由耗接空隙1328電容性耦接此電磁信號至單元片1 308。空隙1328之尺寸可依設計而定，如 1057D-10064-PF;Ahddub 22 ΐ S-] 1376838 數mil。單元片1308經由接觸線1312連接至接地電極 1324。SLM MTM天線等效電路與具接觸連接截斷接地之雙層CRLH MTM天線相類似，已於前述分析，不同在於並接電容CR與並接電感LL極為微小，而Lp卻變大。表1為第13(a)、13(b)、13(c)圖所示單一單元SLM 天線結構之元件匯總。表1 參數描述位置天線元件每一天線元件包括經由發射片1304連接至CPW導入1320之 SLM單元及導入線1316。導入線利用CPW導入1320連接發射片1304。上層發射片矩形，連接單元片1308至導入線1316。發射片1304與單元片1308間存在耦接空隙1328。上層 SLM單元單元片矩形上層接觸線線路，利用接地電極1324連接單元片1308。上層第13(a)、13(b)、13(c)圖所示之單一單元SLM天線結構可有多類應用。例如為W i F i應用而設計之SLM MM天線參數可為：基底1332為20mm寬與0. 787mm厚；材料為 FR4,具有介電係數4.4;導入線1316之寬度為0.4mm;發射片1304與接地電極13 24邊緣之空隙為2. 5mm; t發射片 1304之寬度為3.5mm，長度為2mm;單元片1308之長度為 8 mm，寬度為5mm，且配置與發射片1304距離為0.1 mm;以及部分接觸線1312連接至單元片1 308之單元中央偏離長度為2mm。雙層MTM结構以如前所述。對於單一單元（N = 1)SLM MTM 天線中，具有微小共接電容之截斷接地亦可得到相同的分析。具上述參數值之天線具有兩頻帶，其模擬返回損失顯 1057D-10064-PF;Ahddub 23 !376838

第14(b)圖中》匹配發生於LH 示於第14(a)圖中，而量測返回損失顯示於如第14(c)圖所示之模擬輸入阻抗，5〇_Ω 頻之高頻邊緣》上述單-單元SLMMTM天線形成於單_層超常介質結構中，可應用於建構具二或多組電磁糕接單元之slm _ 天線。此類SLMMTM天線可至少包括：一第—單元金屬片，形成於基底之第一表面之第一位形成於基底之第一表面之第二位第一基底表面之第三位置，與第

置’與第二單元金屬片，置；一接地電極，形成於與第二位置相間隔，作為第一與第二單元金屬片之接地；以及至少一導入線，形成於第-基底表面丨，電磁性㈣至第—或第二單元金屬片。在每一單元金屬片中，接觸線形成於第一基底表面上，包括連接至接地電極之第一端點，以及連接至單元金屬片之第二端點。在第-基底表面相對之第：基底表面上，對應第-基底表面上之單元金屬片之位置並未形成金屬部分。第15圖係顯示雙單元SLMMTM天線，結構上小於前述第13(a)圖所示單—單元SLM MTM天線，差別在於上接地電極延伸至雙單元片1508-1與1 508-2之前端，經由兩分離接觸線1512-1與1512一2連接雙單元片15〇81與15〇8 2 至上接地電極。與第13(a)圖相同，第15圖所示雙單元su MTM天線之基底下表面具有下金屬層，圖案化以形成下接地電極，形成具上接地電極1524之cpw接地，而非作為 SLM MTM及夠之結構成分。此下金屬層利用下層接觸電極 1057D-10064-PF;Ahddub 24 ΐ S3 以圖案化，佔有具上接地電極1524之基底之部分下表面’並裸露基底下表面之另一部份，而雙單元片1508 1與 15〇8-2形成於基底上表面。在上金屬層中之雙單元片' 8 1與1 508-2位於部分下表面之上，而非下金屬層，故可減除或最小化並接電容與雙單元片15〇81與 1508-2 ^下接地電極與上接地電極1524用以形成cm接地’供予㈣導人152G之用。在另—應用中並未採用需下接地電極之上述特定CPW設計，下金屬層可予以減除，CM 線不需下接地平面、、或探針片、或纜線連接器，可提供 ^號或接收來自雙單元天線之信號。雙單元SLM天線之單元片與單元片 2( 1508-2)相鄰配置’並藉由耦合空隙2(1528_2)分隔以提供電磁耗合。上金屬層之發射片1504經由耦合空隙 1 (1528-1 )耦接電磁信號進入或自單元片1(15〇8_1)β導入線1516形成於上金屬層並連接接地之CPW導入1520、分離自接地電極1524之金屬條與發射片1504。上接地電極 1524具有延伸或穿越部分1536，配置於雙單元片1508-1 與1508-2之前。此特徵使兩差塞線1512-1與1512-2連接雙單元片1508-1與1508-2至上接地電極之長度基本上相等。以上分析雙層ΜΤΜ結構。對於雙單元（N = 2)SLM ΜΤΜ天線中，具有微小共接電容之截斷接地亦可得到相同的分析。第16(a)圖顯示雙單元SLM MTM天線之模擬返回損失。第13(a)圖中單一單元設計與第15圖之雙單元設計之返回 l〇57D-10064-PF;Ahddub 25 1376838 抽失比較可顯示出’在第16(a)圖中雙單元則mtm天線之最低與窄型共振對應高階LHm模擬輸人阻抗顯示於第16(b)圖中。 -第7圖顯示SLM MTM結構之三單元傳輸線（tl)，僅揭不上金屬層圖案。對應兩低頻區域互異共振之電磁導引波長值可確認低頻共振卻實在LH區域。TL結構包括單元片

⑽]、勝2、172"，成列配置並與兩相鄰單元片間有一耦合空隙，不需接觸而提供電磁耦合。單元片1728 一卜 Π28-2、1 728-3 分別經由三接觸線 1712-1、1712、1712 3 連接至接地電極Π24»兩導入線nu — 〗與1716_2電磁性耦接兩端點單元片ΠΜΗ與17〇8_3作為τ招輸入與輸出。兩CPW導入^20」與172〇_2分別連接至導入線ΐ7ΐ6 ι 與1 71 6-2 ’分別傳送部分信能量至三單元序列之兩端。其

餘信號能量則輻射而出。第一單元片電容性耦接一耦合空隙1 (1728-1 )至發射片Unw — D，其導入線 1(1716-1)耦接至CPW導入第二單元片（17〇8^) 電容性耦接一耦合空隙2(1728一2)至第一單元片 (1780-1)，第三單元片（17〇8_3)電容性耦接一耦合空隙 3(1 728-3)至第二單元片（178〇_2)。第三單元片17〇83之其他端點經由發射片2(17〇4_2)耦接cpw導入2(172〇_2), 以及利用介於發射片2(1704-2)與第三單元片（17〇8_3)間之輕合空隙4(1728-4)耦接至導入線2(1716-2)。第18圖所示在模擬返回損失中，選擇設計參數以產生 1. 6GHz與1. 8GHz之共振。對應此兩共振之電磁導引波長 1057D-10064-PF;Ahddub 26 1376838 則顯示於第l9(a)與BCb)圖。在習知非MTM右手（RH)RF 電路中’導引波長隨頻率增加’導引波長隨頻率減少使得較低頻率之RH RF結構較大。另外一方面，在mtm左手 (LH)RF電路中，導引波長隨頻率減少。故第19(3)與19(b) 圖確認此低共振確實在LH區域。

除SLMMTM結構之外，TLM_VLMTM結構亦簡化雙層crlh mtm天線結構，減除作為無接觸（VL)MTM結構之接觸，而以接觸連接至截斷接地。此類TLM_VL MTM結構包括具第一基底表面與對應基底表面之介質基底，以及形成於第一基底表面上之第一金屬層，圖案化形成相隔離之接地電極部分與單元金屬部分。在第一基底上形成導入線並電磁性耦接至單兀金屬片之一端。此類TLM_VL MTM結構包括一第二金屬層形成於第二基底表面上，圖案化形成金屬片，被置於單7L金屬片下方，並未藉由穿越介質基底之導電接觸連接单元金屬片。上單元金屬片下方之金屬片可為截斷接地。在適當的結構中，此類TLM_VLMTM結構可達到具接觸連接至截斷接地電極之雙層CRLH MTM天線之功能。與SLM MTM 結構不同處在於TLM-VL MTM結構中，因介於上層之單元片與下層之截斷接地間存在介電質材質，在金屬層上之單元片與第二金屬片間具有小且有限之並接電容CR。電感Lp 之電感值因接觸線與事接至並接電容CR而相對變大。 TLM-VL MTM中之並接電感u因缺少接觸而可以忽略。LH 共振則存在於頻域[wsh = l//"(LL CR), wse = l//(LR CL)] 中之最J值，其中LL為上述方法2中定義直之（LL + Lp)。 1057D-l〇〇64-PF；Ahddub 27 1376838 第20(a)至20(d)圖係顯示單一單元TLM VL天線之最上層之3D、俯視圖與側視圖及最下層之俯視圖。此單一單元TLM-VL.天線結構包括上與下金屬層。請參閱第圖’上金屬層上之元件包括上接地電極2〇24cpw導入簡形成於一空隙中、發射片2004、導入線2〇16連接CM導入2020與發射片2004、以及單元片2〇〇8 ,利用耦合空隙 2028與發射片m4相間隔。下金屬層被圖案化以於上接地電極2024下方形成下金屬層，以即予單元片2〇〇8下方形成下截斷接地2036,以及接觸線2〇12連接至下截斷接地2036與下接地電極2〇25。本實例之導入線2〇16需下接地平面以連接至CPW導入2〇2〇。所以，接地電極2〇24包含上與下接地平面2024與2025。在其他應用中，天線可導入不需下接地之習知CPW路’而採用探針片或簡化以纜線連接器或微條形TLe與SLM MTM結構之無接觸（vl)設計不同處在於截斷接地2〇36係形成於基底之上表面產生共振結構以對應基底上表面上之單元片。信號係經由單元片2008與下截斷接地2〇36間之介電材質耦合。發射片2〇〇4 將電磁信號經由耦合空隙2〇28耦合至單元片2〇〇8。空隙 2008之尺寸可為數mU。因在單元片2〇〇8下方存在下截斷接地2036，單元片2008與截斷接地電極2036間產生並接電合CR。如第21(b)圖所示，接地接觸線2〇12經由接地電極2024之下接地平面連接下截斷電極2〇36，導引出與並接電合CR串連之電感（Lp)。在此實例中並接電感以因無接觸而得以忽略。在第21(b)圖中，LL即代表方法2中 1057D-10064-PF； Ahddub 28 ί S3 1376838 之LL+Lp。在具接觸之雙層MTM結構中，CR與LL平行，係經由前述第2、3、9、12圖所揭示導引出。後續第21(a) 實例將產生簡化等效電路加以比較。對第20(3)至20(〇圖之1'1^41天線結構而言，因1^ 較大而CR為有限值’頻率％ =-Γ^始終小於〜=__。

Vll cr λ/Lr Cl LH共振小於ω sh and 之最小值。有效在介電常數與透磁率可由下列方程式表示：

…l' . ，差別在於上述共振之取得與具接觸之雙層MTM結構相同第21(a)與21(b)圖所示之變更。第20(a)至20(d)圖係顯示單一單元TLM_VL之設計參數，在2.4GHz產生共振，可由第22(a)圖中模擬返回損失觀察出。為確認共振係由LH模式誘發，加入接觸連接單元片2008中央與下截斷接地2〇36之中央。利用此程序依據加入接觸之天線結構以決定最低LH模式之位置。具接觸之天線確實具有接近2.4(；112之LH共振，如第22〇)圖所示。此外，第22(a)圖所示，因具有接近3 6別2之RH模式，利用TLM-VL MTM天線結構可達成涵蓋WiFi與WiMax頻帶之寬頻。第23圖顯示第20(a)至20(d)圖在2.4GHz之輻射圖案。因天線形狀為對應γ轴對稱，此圖案基本上顯示χ_Ζ 平面之狀態。第24(a)至24(d)圖顯示具下接觸線2412連接至下延伸接地電極2440之TLM-VL ΜΤΜ天線，在上金屬層中此結 1057D-10064-PF; Ahddub 29 6838 構之其他元件與第2G(a)至20⑷圖所示相類似。請參閱第 ⑷圖案化下金屬層形成具兩完整延伸接地電極部分之下接地電極2025。在所示之實例中，延伸接地電極部分2440對稱延伸於下截斷接地2036之兩側，且下接觸線2412連接—延伸部分2440至下截斷接地2〇36。下接地電極延伸之其他設計亦可實現。第25圖顯不寬頻共振之模擬返回損失，如第圖所示無延伸接地電極裝置之結果。與第2〇(〇至2〇(d)圖所示 TLM VL MTM天線不同處在於此處產生之最低LH共振於 1 · 3GHz附近，且兩rh共振產生接近於2. 8GHz與3. 8GHz。此等高RH共振一同產生涵蓋WiFi與WiMax頻帶之寬頻，例如最低LH共振可用以覆蓋gps頻帶。第26(a)與26(b)圖所示係顯示採用具延伸接地電極 2440之第24(a)至24(d)圖之設計所形成之TLM_V1天線之照片。第27圖顯示量測此天線之返回損失狀況，類似第 25圖中之模擬結果。第28(a)至28(d)圖所示為單一單元TLM_VL天線之最上層之3D、俯視圖與側視圖及最下層之俯視圖。此天線係為四頻行動電話應用而設計以產生四頻共振，於基底2832 之兩表面上形成上與下金屬層。此天線係形成於上金屬層中，圖案化該金屬層可形成各類元件。請參閱第28(c)圖’圖案化上金屬層形成上接地電極 2824; CPW導入2820’形成於上金屬電極2824之一空隙中；導入線2816，連接至CPW導入2820 ;發射片2804，連接 1057D-10064-PF;Ahddub 30 1376838 至導入線2816 ;單元片2808，利用耦合空隙2828與發射片相間隔；以及接觸線2812,連接單元片2808至上接地電極2824。.天線係經由係經由接地CPW導入2820導入，可形成50Ω阻抗。導入線2816連接CPW導入2820至發射片2804。第28(a)至28(d)圖係顯示PCB洞與PCB元件2844 之位置。請參閱第28(d)圖，圖案化下金屬層以形成下接地電極2825;調整金屬棒2836，延伸自下金屬電極2825以及一或多組PCB板元件2844。下金屬層之圖案於單元片2808 下方提供一無金屬區域。在此實例中，導入線2816為〇. 5mmxl4mm。單元片2804 為0. 5mmxl 0mm。單元片2808經由〇 1)耗合空隙 2828電容性耦接至發射片2804»單元片2804為4mmx20mm, 且在角落具有一截斷。單元片2804經由接觸線2812短路接至接地電極2824。接觸線寬為〇.3mm(12mil)且其長度為 i s 27mm，且具有兩彎曲。對接地電極之外型予以最佳化，並使調整棒2836適用於匹配手機頻帶（89〇_96〇 MHz)與 PCS/DCS頻帶（1700-2170MHZ)。此天線涵蓋區域為 17minx24mm。一般而言，高頻之匹配可利用上接地電極2824 接近發射片2804而改善。另外一方面，此實例中係於接近下層發射片處加入接地，即為調整棒2836。此尺寸為 2.7nrnxl7min。此基底為標準FR4材料，介電常數為4 4。模擬天線效能係採用HFSS EM模擬軟體。此外，產生樣品並予以特徵化量測。模擬返回損失顯示於第29(3)圖 1057D-10064-PF; Ahddub 31 - 衾‘二在手機與PSC/DCS頻帶之良好匹配。本圖中之四 6 代表點為’點 i = (Q94GHz，_2 94dB)，點 2 = (1.02GHz， B)’ 點 3=(1.75GHz，-7.02dB)以及點 4 = (2.20GHz， 5-15dB)。模擬輸入阻抗繪製於第29(匕）圖。天線之效能量測係顯示於第3〇(3)與3〇(b)圖，分別對 …機頻帶效率與PCS/DCS效率。此天線之高效率峰值發生在手機頻帶之52%與PSC/DCS頻帶之78%。 φ 、+機與手持式裝置趨向密集緊實，而具有較複雜之電磁特性’因而難以整合天線。本發明提供則天線之部分改變但仍可穩定操作。第31圖顯不利用第28(a)圖調整改變slm 天線。圖案化上金屬層形成上接地電極2824，· cpw導入;導入線3116，延伸單元片3152;;以及接觸線3112,連接單元片3108至上接地電極2m。第一改變為以延伸發射片3152增加發射片之尺寸以改善天$阻抗之電容部分。此，舉使在Smith Chart中之迴路增大，在自由空間中刻意無法匹配。當裝置中整合入此天線，迴路因環繞元件負載而縮小。所以，此結構使在整合時有較佳之匹配。第二改變為加入L型延伸單元片3148至單元片31〇8。此舉因增加耦合空隙3128之長度，故增加耦合於單元片31〇8與延伸單元片3152間之電容，藉此減小低頻之共振頻率。在第31圖之裝置中被調整的另一參數為位於接觸線 3112與上金屬層上接地電極3124間之接觸點3114。移動接觸點3114以更接近單元片31〇8之導入線3116 ,當高頻 1057D-10064-PF;Ahddub 32 ί S3 1376838 * 發生不當匹配時改善低頻之匹配。相反的效應為接觸洞 - 3114被移離單元片3108之導入線3116。PCB洞3140與下 • 金屬層之PCB元件3144之位置請參閱第31圖。 • 據此可製造出上述之改良天線。天線之效能量測係顯示於第32(a)與32(b)圖，分別對應手機頻帶效率與 PCS/DCS效率。此天線之高效率峰值發生在手機頻帶之51% 與PSC/DCS頻帶之74%。為分析降低天線附近清晰度 (clearance)之效果，第31圖之接地電極延伸至天線單元 _ 下方並位於側邊。此結構可看出天線效能會受接地延伸之影響。第34(&)至34((1)圖所示為手機之1'1^-¥1101^天線之最上層之3D、俯視圖與側視圖及最下層之俯視圖。此 TLM-VL MTM天線包括位於上層之發射片3404與單元片 3408’並無接觸線連接至單元片3408至上接地電極3424。在下金屬電極中’ TLM-VL MTM天線包含有下截斷接地 φ 3426，與連接下截斷接地至下接地電極3425之接觸線 3412。此天線由形成於上接地電極3424中之接地cpw導入 3420導入，且導入線3416連接CPf導入3420至發射片 3404。此導入具有特徵阻抗5〇Ω。pcB洞344〇與pCB元件 3444之位置亦顯示於圖中。在本發明之一設計中，導入線3416包含兩組達成匹配目的之部分。第一部份為1· 2ππηχ17· 3mm，第二部分為 0··7ππηχ5.23πΗΐΜί型發射片34〇4可為單元片34〇8提供足夠之耦合，以及較佳之阻抗匹配。1型發射片34〇4之一臂 1057D-10064-PF;Ahddub 33 ί S】 1376838 長為 lmmx5_ 6ππη，另一臂長為〇. 4mmx3. lmm。單元片 3408 以0· 4πηη空隙電容性耦接較長臂，以〇. 2mm空隙電容性耦接較短臂。上單元片3408為5.4nmxl5niin，且下截斷接地 343 6為5. 4mmxl0. 9ππη。共接電容CR因單元片3408下方之下截斷接地3436而被導引。接觸線3412經由接地電極3424 之下接地平面連接下截斷接地3436，導引出電感（Lp)，如第21(b)圖所示與CR串接。在此結構中，因並接電感LL 因無接觸而得以忽略。在第21(b)圖中，LL之標記即為分析2中之LL+Lp。接觸線之尺寸為〇. 3mmx40. 9mm。最佳化接觸線線路可同時匹配手機頻帶（824-960 MHz)與PCS/DCS 頻帶（1700-2170MHZ)。此天線覆蓋區域為15. 9mmx22mm。此基底為具介電常數4· 4之FR4材料。本實例之TLM-VL MTM 天線結構之結論如下表所示。參數描述位置天線元件每一天線元件包含一單元，經由發射片3404與導入線3416 連接至50 Ω之CPW導入3420 »發射片3404與導入線3416 皆配置於基底3432之上層。導入線連接發射>；3404與50Ω之CPW導入3420。上層發射片 L型耦接上單元片3408與導入線3416發射片3404與上單元片3408間具有耦合空隙;u邓。上層早兀上單元片矩形上層下截斷接地接觸線矩形下層運接下截斷接地3436與接地電極3424。下層模擬天線效能係採用HFSS EM模擬軟體。模擬返回損失顯不於第35 (a)圖中，顯示在手機與psc/DCS頻帶之良好匹配。此模擬輸入阻抗係顯示於第35(b)圖。在上述MTM結構中，每一 MTM單元胞具有位於單一位 34 1057D-10064-PF；Ahddub 1376838 置之單一單元片。在其他實施例中，一單元片可包含至少兩位於不同位置之金屬片，透過内連接形成，，延伸”單元 '片。第36(a)至36(d)圖所示為半層結構之五頻mtm天線之最上層之3D、俯視圖與側視圖及最下層之俯視圖。在此設计中，一單元包括分別形成於上下金屬層之兩金屬片，並經由導電接觸連接。利用此兩金屬片，位於上層之單元片 _ 3608之尺寸大於在下層之延伸單元片3644,所以為主要單元片。延伸單元片3644並未連接至接地電極。接地接觸線 3612形成於上層’與早元片3608同一層，用以連接單元片3608至上接地電極3624。因此上接地電極3624係對應單元片3608之接地電極。因此，此裝置在下層中並無單元所用之下截斷接地❶為此，此設計為”半單層結構，，。此MTM天線具有發射片3604，此發射片36〇4具有外加之曲線3652與單元片3608，皆位於上層。單元片36〇8 • 延伸至位於下層之單元片延伸3644,利用一或多組接觸 3648連接上層之單元片3608與下層之單元片延伸3644。發射片3604亦可延伸至位於下層之發射片延伸3636，利用一或多組接觸3640連接上層之發射片36〇4與下層之發射片延伸3636。下層之發射片延伸3636亦可被視為延伸之發射片3636 ’下層之單元片延伸3644亦可被視為延伸之單元片3644。對應之接觸視為發射片連接接觸3640與單元連接接觸3648。此類延伸在空間許可下可維持某些效能之水準。 i S] l〇57D-l〇〇64-PF;Ahddub 35 1376838 此天線由阻抗50Ω之接地CPW導入3620導入。導入線連接CPW導入3620至具外加曲線3652之發射片3604。單元片3608具有多角外型，經由耦合空隙3628電容性耗接至發射片3604。單元片3608經由接觸線3612短路連接至位於上層之接地電極3624。最佳化接觸線線路以匹配。此基底3632為合適之介電材質，如具介電常數4.4之FR4 材料。本實例之半單層五頻MTM天線結構之結論如下表所示。參數描述 ~ 天線元件每一天線元件包含一單元，經由發射片3604與導入線 3616連接至50Ω之CPW導入3620。發射片3604與導入線3616皆配置於基底3632之上層。導入線 i接發射片3604與50 Ω之CPW導入3620。上層發射片矩型經由耦合空隙3628耦接上單元片3608。曲線3652 連接至發射片3604。上層曲線外加入發射片3604。 ' 延伸發射片矩形片’為發射片3604之延伸。下層發射片連接接觸接觸，連接上層之發射片3604與下層之延伸發射片 3636。單元片多角形上層 00 一早兀延伸單元片矩形片，為單元片3608之延伸。下層接觸線 # ’連接單元>1輿接地雷炼3624。上層單元及連接接觸 _觸’連接上層之單元片3608與下層片 3644。模擬天線效能係採肖HFSS EM模擬軟體。模擬返回損 .錢示於第37(a)圖中，模擬輸入阻抗顯示於第37⑻圖巾。由圖中證據顯不’ LH共振出現於議MHz附近。五頻MTM天線可單層建構而成。第38圖顯示一五頻MTM天線之上層俯視圖。在本圖中則省略⑽導入與— 接地。 1057D-10064-PF;Ahddub 36 1376838 • 以下提供實施本實施例之各類參數《發射片3804為之 10. 5mmx0_ 5则1矩形。導入線3816之尺寸為1〇 5π]π]χ〇 5mm，自CPW導入將能量傳遞至發射片38〇4。發射片3804電容 .性地耦接至單元片3808,尺寸為32ramx3.5n]m。耦合空隙 3828之寬度為0.25mm。單元片3808之角落具有兩截斷。第一截斷接近發射片，且具有尺寸1〇 5η]ΐηχ〇 75π]ιη。第二截斷位於單元片3808之上角落，且具有尺寸 φ 4·35πιπιχ〇.75ιηπι。第二截斷並非效能之關鍵，但其外型符合本應用產品之版模外觀。接觸線3812連接單元片38〇8至 CPW接地。接觸線3812之寬度為〇 5咖。接觸線之總長度為45· 9mm。接觸線自發射片38〇8至cpw接地具有七節，長度分別為〇.4πΗη，23随，3.25襲，8關，1.5mm，8πιπι 與 1 · 75πππ 〇第38圖顯示接觸線3 812之線路。在一實施例中，cpw 接地之接觸線3812端點配置於距離導入線3816約lmm處。 # 第39圖顯示SLM五頻天線之另一實例。此處僅顯示上層之俯視圓，在本圖中則省略cpw導入與cpw接地。曲線 3952連接於發射片39〇4。本實例之曲線3952總長度為 84. 8ηπη。其餘結構則與第38圖所示相同。第38圖之SLM五頻天線（無曲線）產生兩分別頻帶，由第40圖中之橫越點所示之模擬返回損失可予以證實。低頻具有足夠之頻寬符合四頻之手機應用，但卻太窄而不符合五頻手機應用。第39圖所示之具曲線3952之SLM五頻天線手機則可增加頻寬。調整曲線3952之長度可增加較高頻 37 1057D-l〇〇64-PF；Ahddub 1376838 率之共振，但接近LH共振。此兩模式之最後頻寬足夠覆蓋自824MHz至960MHz之低頻帶，由第4〇圖之空心方塊線所示之模擬返回損失可觀察出此結果。在此特定實例中’曲線3952用以產生低頻中之一外加模式，在需要時可增加高頻帶’但卻僅需較短之曲線長度。此外，利用螺旋狀、多層曲線或其結合可導入另一模式。此類具曲線之SLM五頻天線結構之結論如下表所示。參數描述位置天線元件母一天線元件包含一單元，經由發射片3904與導入線3916 連接至50Ω之CPW導入。發射片39〇4與導入線3916皆配1 置於基底之上層。導入線連接發射片3904與50 Ω之CPW導入。 _ 上層發射片矩型經由耦合空隙39沈耦接上單元片3908。曲線3952連接至發射片3904。上層曲線外加入發射片3904。單元片多角形上層單元接觸線連接單元片與上接地電極》上層第41圖顯示具第39圖所示曲線之SLM五頻ΜΤΜ天線之天線原型照片，形成於一 1 mm之板上。第42圖顯示此原型之量測返回損失。此天線在低頻240MHz(760MHz-1 000MHz) 與高頻600MHz具有-6dB之返回損失。低頻之高峰效能為 6 6%，在高頻達到接近固定66%之效能。在許多特定的狀況下，因空間侷限而需在天線結構中佈設特定線路。此天線可利用集總電路元件，如電容或電感，增加結構中之電感值與電容值。第44、45、46圖顯示將此概念設計於如第39圖所示之具曲線之SLM五頻MTM天線中。 1057D-10064-PF;Ahddub 38 1376838 在第44圖中’利用集總電谷4410增加發射片3904與單元片3908間之電容值。在此例中，發射片39〇4與單元片3908間之空隙自0.25mm增加至〇· 4mm，減少之電容值由加入之集總電容〇. 3pF補償。取代增加空隙之作法，減少空隙之長度’且減少之電容值可由加入之集總電容值補償。在第45圖中’在接觸線路中加入集總電感4510。接觸線3912之長度減少24mm’但因減短接觸線3912，故減少之電感值由加入之集總電感值10nH補償。在第46圖中，加入集總電感4610，且曲線3952之長度減少。在此例中，電感4610在曲線3952與發射片3904 之接合處耦合。因利用電感4620加入電感值23nH，如第 40圖相同需低共振之印刷曲線3952可自減少84. 8mm至 45. 7mm。因集總元件不輻射，集總元件可配置於微量輻射區域’將天線輻射效能之影像減至最低。例如，可在曲線之前端或末端加入電感4610以獲得相同之共振。然而，在曲線之末端加入電感4610將顯著地降低輻射效能，因在曲線之末端有較高之韓射。此應注意此類集總元件技術可結合而進一步縮小尺寸。第47圖顯示SLM五頻MTM天線具備上述集總元件之模擬結果。圖中顯示之頻帶與頻寬與第40圖對應上述負載技術所示相類似。在目前敘述之SLM或TLM-VL MTM天線實例中，發射片 1057D-10064-PF;Ahddub 39 1376838 以平面方法實現，亦即，故位於兩者間之耦合耦合空隙亦可於垂直方於兩互異之平面上，藉空隙。與單元片間電容耦合之耦合結構係發射片與單元片皆位於相同之平面空隙亦形成於相同之平面。然而，向形成’亦即發射片與單元片可位此於此間形成垂直且非平面之麵合第48(a)至48(f)圖係顯示於互異層之單元片愈發射片間具垂直輕合，分別顯示3D圖 '最上層之俯視圖、中層

之俯視圖、最下層之俯視圖、最上層與中層為底之俯視圖：以及側視圖。如第48⑴圖所示，此三層m結構包括上基底4832與下基底, r岙低w以相互堆疊以提供三金屬層，上層位於上基底4832之上表面，中間層位於兩基底“μ與 4833間，下層位於基底4833之下表面。在一實施例卜、 t層為30mil(〇.76mra)，且底層為lmm<>此保持與雙層結構相同之整體厚度1關。上層包含導入線4816以連接CPW導入4820至發射片 • 4804。CPW導入4829形成於CPW結構中，其中具有上接地電極4824與下接地電極4825。導入線4816與發射片48〇4 皆為矩形且尺寸分別為6. 7mmx0 3職與18mmx〇 5咖。中間層包括L型單元片4808，在一實施例中，具有一部份尺寸為 6.477ππηχ18·4ππΐ]，另一部份尺寸為 6 〇mmx6 9mm。垂直耦合空隙4852形成於上層之發射片48〇4與下層之單元片 4808之間。接觸4840形成下基底以經由接觸片4844輕合中間層之單元片4808至下層之接觸線4812。下層之接觸線4812經由兩彎曲線路短路連接至接地電極4824，如第 t S3 1057D-l〇〇64-PF;Ahddub 40 1376838 48(d)圖所示。第49(a)圖顯示此具垂直耦合之三層mtm天線之模擬返回損失’雙頻帶在-6dB之返回損失：低頻帶在 0. 92 5-0. 99GHz，高頻帶在 1. 48-2. 36GHz。第49(b)圖顯示此具垂直耦合之三層MTM天線之模擬輸入阻抗。一般而言，在操作頻帶上，最佳5〇Ω匹配對應

Real(Zin) = 50D 與 Imaginary(Zin) = 〇,意謂 cpw 導入與天線間之良好能量轉換。第49(b)圖顯示在高頻帶中良好匹配發生於低頻（LH模式）接近950MHZ與高頻（RH模式）接近 1.8GHz。具上述垂直耦合之三層mtm天線可改良至僅包括無接觸之兩層。此類具垂直耦合之TLM-VL MTM天線顯示於第 50(a)至50(c)圖，分別顯示3D圖、最上層之俯視圖與最下層之俯視圖。此TLM-VL MTM天線包含上層之發射片5〇〇4

與下層之單元片5008。導入線5016連接發射片5〇〇4至CPW 導入5020，形成於上層之上接地電極中。垂直耦合空隙 50 52形成於上層之發射片5004與單元片5〇〇8間。與三層結構不同處為此TLM-VL MTM天線具有與單元片5〇〇8相同下層上之接觸線5012,直接連接單元片50〇8至下接地電極 5025 » 具垂直耦合之TLM-VL MTM之高頻與低頻模擬返回損失描繪於第51(a)圖。相對應三層結構，高頻之頻寬較窄，請參閱比較第49(a)與51 (a)圖。具垂直耦合之TLM-VL MTM天線之模擬輸入阻抗描繪於 1057D-l〇〇64-PF;Ahddub 41 [S3 1376838 第51 (b)圖，顯示在低頻帶（LH模式）接近950 MHZ有良好匹配’但在高頻帶（RH模式）則無。任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍内’當可作更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附 <中請專利範圍所界定者為準。【圖式簡單說明】

第1圖係顯示本發明之一實例中4組單元胞之ID CRLH MTM TL 。第2圖係顯示第1圖中Π) CRLH MTM TL之等效電路圖β 第3圖係顯示第1圖中id CRLH MTM TL之等效電路圖之另一態樣。第4A圖係顯示第2圖中ID CRLH MTM TL之等效電路圖之兩埠網路陣列態樣。第4B圖係顯示第3圖中ID CRLH MTM TL之等效電路圖之兩埠網路陣列之另一態樣。第5圖係顯示本發明之一實例中4組單元胞之1D MTM天線。第6A圖係顯示id CRLH MTM天線之等效電路圖之兩蜂網路陣列態樣，類似第4A圖所示之TL實例。第6B圖係顯示1 d CRLH MTM天線之等效電路圖之兩蜂網路陣列態樣’類似第4B圖所示之TL實例。 . 第7A圖係顯示一平衡實例中之分散曲線。第7B圖係顯示一非平衡實例中之分散曲線。 l〇57D-10064-PF;Ahddub 42 1376838 第8圖係顯示4組單元胞實例中ID CRLH MTM TL之截斷地端態樣。第9圖係顯示第8圖中ID CRLH MTM TL之截斷地端態樣之等效電路圖。第1 0圖係顯示4組單元胞實例中1D CRLH MTM天線之截斷地端態樣。第11圖係顯示4組單元胞另一實例中ID CRLH MTM TL 之截斷地端態樣。第12圖係顯示第11圖中ID CRLH MTM TL之截斷地端態樣之等效電路圖。第13(a)至13(c)圖係分別以3D方式顯示一單元胞之 SLM MTM天線結構之最上層之俯視圖與側視圖。第14(a)圖係顯示第13(a)至13(c)圖之一組單元胞之 SLM MTM天線之模擬返回損失（return loss)。第14(b)圖係顯示第14圖之二組單元胞之SLM MTM天線之模擬返回4貝失（return loss)。第14(c)圖係顯示第13(a)至13(C)圖之一組單元胞之 SLM MTM天線之量測返回損失（return i〇ss)。第1 5圖係顯示一實例中二組單元胞之SLM MTM天線之 3D圖。第16(a)圖係顯示第15圖中二組單元胞之slm MTM天線之模擬輸入阻抗。第16(b)圖係顯示第15圖中二組單元胞之slm MTM天線之模擬輸入阻抗。 1057D-10064-PF;Ahddub 43 1376838 • 第17圖係顯示一二組早元胞之MTM TL。第18圖係顯示第17圖之三組單元胞之SLM MTM天線之模擬返回損失。第19(a)與19(b)圖係分別顯示對應16GHZ共振與 1.8GHZ共振之電磁導波長。第20(8)至20((1)圖係分別顯示一單元胞之1)1^_几1111^ 天線結構之最上層之3D、俯視圖與側視圖及最下層之俯視圖。第21(a)圖係顯不一具有接觸（via)之雙層MTM結構之簡化等效電路圖。第21(b)圖係顯示一無接觸（Vja)但在最底層具有接觸線路之之雙層MTM結構之簡化等效電路圖。第22(a)圖係顯示第20(a)至20(d)圖之一組單元胞之 TLM-VL MTM天線之模擬返回損失（return i〇ss)。第22(b)圖係顯示第20(a)至20(d)圖之一組單元胞之 φ TLM — VL MTM天線之模擬返回損失（return loss)，其中加入接觸連接單元片之中央部分與底部截斷接地之中央部分 > 第23圖係顯示第20(a)至20(d)圖中一組單元胞之 TLM-VL MTM天線於2.4GHZ之輻射圖形》第24(a)至24(d)圖係分別顯示具有接觸線路並連接延伸接地電極之一單元胞之TLM-VL MTM天線結構之最上層之3D、俯視圖與側視圖及最下層之俯視圖。第25圖係顯示第24(3)至24((1)圖之1'1^-¥11^^1天線 1057D-10064-PF;Ahddub 44 1376838 之模擬返回損失（return loss)。第26(a)與26(b)圖係顯示第24(a)至24(d)圖之 TLM-VL MTM天線之製造。第27圖係顯示第26(a)至26(d)圖之TLM-VL MTM天線之量測返回損失。第28(a)至28(d)圖係分別顯示另一實例中一單元胞之SLM-MTM天線結構之最上層之3D、俯視圖與側視圖及最下層之俯視圖。第29(a)圖係顯示第28(a)至28(d)圖之一單元胞SLM MTM天線之模擬返回損失。第29(b)圖係顯示第28(a)至28(d)圖之一單元胞SLM Μ T Μ天線之輸入組抗。第30(a)與30(b)圖係顯示第28(a)至28(d)圖中單元胞SLM MTM天線之量測效能，分別描繪出手機頻帶 (cel lular band)效能與 PCS/DCS 效能。第31圖係顯示經改良之一單元胞SLM MTM天線結構之另一實例。第32(a)與32(b)圖係顯示第31圖中此單元胞SLM MTM 天線之；£測效能，分別描繪出手機頻帶（cellulai· band) 效能與PCS/DCS效能。第3 3 ( a)與3 3 (b)圖係顯示比較延伸接地電極於效能上所生之效應’分別描繪出手機頻帶（cellularband)效能與PCS/DCS效能。第34(a)至34(d)圖係分別顯示另一實例中一單元胞 m 1057D-10064-PF;Ahddub 45 1376838 . 之TLM-VL天線結構之最上層之3D、俯視圖與側視圖及最下層之俯視圖。

第35(a)圖係顯示第34(a)至34(d)圖之TLM-VL MTM ’ 天線之模擬返回損失。

第35(b)圖係顯示第34(a)至34(d)圖之TLM-VL MTM 天線之模擬輸入阻抗。第36(a)至36(d)圖係分別顯示一實例中一半單層 φ (senii single layer^MTM天線結構之犯圖、側視圖、具底層在下之上層之俯視圖與具上層在下之底層之俯視圖。

第37(a)圖係顯示第36(a)至36(d)圖之此半單層MTM 天線之模擬返回損失。

第37(b)圖係顯示第36(a)至36(d)圖之此半單層MTM 天線之模擬輸入阻抗。第38圖係分別顯示另一實例中SLM_MTM天線結構之最上層之俯視圖。 # 第39圖係分別顯示另一實例中SLM-MTM天線結構（具有曲折結構）之最上層之俯視圖。第40圖係顯示第38圖之SLM MTM天線與第39圖之 SLM MTM天線（具有曲折結構）之模擬返回損失。第41圖係顯示第39圖所製造之SLM mtm天線。第42圖係顯示第41圖之SLM MTM天線之量測返回損失。第43(a)與43(b)圖係顯示第41圖中SLM MTM天線之量測效能，分別描繪出手機頻帶（ceUular band)效能與 1057D-10064-PF;Ahddub 46 1376838 PCS/DCS 效能。第44圖係顯示第39圖之SLM MTM天線（具有曲折結構）在發射片與單元片間具有一集合電容（lumped capacitor)。第45圖係顯示第39圖之SLM MTM天線（具有曲折結構）在縮短之接觸線路路徑中具有一集合電感。第46圖係顯示第39圖之SLM MTM天線（具有曲折結構）在縮短之曲折線路路徑中具有一集合電感。第47圖係顯示SLM ΜΊΈ天線之模擬返回損失，在第 44圖中具曲折與集合電容、在第45圖中具集合電感、在第46圖中具集合電感以及在在第39圖中無集合元件之情況。第48(a)至48(0圖係顯示具垂直耦合之三層MTM天線結構’分別顯示3D圖、最上層之俯視圖、中層之俯視圖、最下層之俯視圖、最上層與中層為底之俯視圖、以及側視圖。第49(a)圖係顯示第48 (a)至48(f)圖中具垂直輕合之三層MTM天線之模擬返回損失。第49(b)圖係顯示第48(a)至48(f)圖中具垂直輕合之三層MTM天線之模擬輸入阻抗。第50(a)至50(c)圖係分別顯示具垂直耦合之tlm_vl MTM天線之3D圖、最上層之俯視圖與最下層之俯視圖。第51(a)圖係顯示第50(a)至50(c)圖中具垂直輕合之 TLM-VL MTM天線之模擬返回損失。 1057D-10064-PF;Ahddub 47 1376838 第51(b)圖係顯示第50(a)至50(c)圖中具垂直耦合之 TLM-VL MTM天線之模擬輸入阻抗。【主要元件符號說明】 1301、1332、2032、2832、3432、3632〜基底； 1304 、 1704-1 、 1704-2 、 2004 、 2804 、 3404 、 3408 、 3604、3804、3904、4804、5004〜發射片； 1306、1716-1、1716-2、2016、3816、4816〜導入線； 1308 、 1508-1 、 1508-2 、 1708-1 ' 1708-2 ' 1708-3 、 1728小 1728-2、1728-3、2008、2808、3108、3408、3608、 3808、3908、4808、5008〜單元片（金屬片）； 1312 、 1512-1 、 1512-2 、 1712-1 、 1712-2 、 1712-3 、 2012、2812、3112、3412、3612、3812、3912、4812、5012 〜接觸線； 1316、1716-：1、1716-2、2016、2816、3116、3416、 4816、5016〜導入線； 1 320、1 72 0-1、1 72 0-2、2020 ' 282 0、4829〜共面波導（CPW)導入； 1324、2024、2824、3124、3424、3624、4824〜上接地電極； 1 325、2025、2825、3425、4825、5025〜下接地電極； 1328 、 1528-1 、 1528-2 、 1728-1 、 1728-2 、 1728-3 、 1728-4、2028、3128、3628、4852、5052〜耦接空隙； 1 536〜穿越部分； l〇57D-10064«PF;Ahddub 48 1376838 1724、2024、3420、3620、5020〜接地電極； 2024〜上接地平面； 2025〜下接地平面； 20 36、3426、3436〜下截斷接地； 2412〜下接觸線； 2440〜下延伸接地電極； 2836〜調整棒； 3114〜接觸點； 2840、3140、3440〜PCB 洞； 2844、3144 〜PCB 元件； 3148、3152、3644〜延伸單元片； 3152、3636〜延伸發射片； 3648、3640、4840〜接觸； 3652、3952〜曲線； 441 0〜集總電容； 4510、4610〜集總電感； 4832〜上基底； 4833〜下基底； 4844〜接觸片。 1057D-10064-PF;Ahddub 49

Claims

⑴1年7月4日修正替換頁 137683'8第_誦號申請專利範圍： 1· 一種超常介質裝置，包括·· 一介質基底’具有-第-表面與-第二表面，兩者為不同表面；一金屬層’形成於該第-表面，經圖案化成二或多組導電部刀，在該第-表面上形成一單層混和型右左手⑽LH) 超常介質結構，其中該超常介質結構之該二或多組導電部分係構成一超常介質天線’經定位並調整尺寸，可產生二或多組頻率共振包括位於-低頻域之—第一頻率共振以及位於一高頻域之一第二頻率共振，該第_頻率共振為一左手型⑽頻率共振，且該第二頻率共振為—右手型⑽）頻率共振。 2. 如申請專利範圍第1項所述之超常介質裝置，其中該介質基底不含接觸孔。 3. 如申請專利範圍第1瑁斛項所述之超常介質裝置，其中該介質基底被塑型以符合—形妝办狀，並貼附於另一表面。 4. 如申請專利範圍第3箱項所返之超常介質裝置，其中該介質基底被塑型以符合一形妝小狀，波貼附一裝置之一内壁以包覆該裝置。 5. 如申請專利範圍第3頊m 項所；4之超常介質裝置，其中該介質基底被塑型以符合一彡 ' /狀’並貼附於支撐該裝置之一承載裝置。 m / 6. 如申請專利範圍第3 9汀迷之超常介皙护窨，直中該介質基底並非平面。 Hi質裝置”甲 1057D-10064-PF1 50 101年7月4日修正替換頁 137683~。971392〇1 號 7 ·如申請專利範圍第3項 ^ ^ ^ ^ 項所这之超常介質裝置，其中該介質基底具有彈性。 8.如申請專利範圍第1項弟項所述之超常介質裝置，其中該超常介質結構之該二或多也莫曾加、一飞夕i導電部分係構成一超常介質天線’經定位並調整尺寸，可在握在操作該超常介質天線時產生二或多組頻率共振。 9‘如申請專利範圍第1項所述之超常介質裝置，其中該超常介質結構之該二或多組導電部分係構成一超常介質天線，經定位並調整尺寸，可在Wip 在1F1頻域產生二或多組頻率共振。 10. 如申請專利範圍第i項所述之超常介質裝置，其中該二或多組頻率共振還包括位於該低頻域或該高頻域之一第三頻率共振。 11. 如申請專利範圍第10項所述之超常介質裝置，其中除該第一、該第二與該第三頻率共振之外，至少有二頻率共振可足夠集合產生一寬頻域（broadband)。 12. 如申4專利竓圍第1項所述之超常介質裝置，其中該低頻域與該高頻域可足夠集合產生—寬頻域。 13. 如申請專利範圍第1項所述之超常介質裝置其中該低頻域包括一行動通信頻域’且該高頻域包括_ pcs/Dcs 頻域。 14.如申請專利範圍第1項所述之超常介質裝置，其中該超常介質結構之該二或多組導電部分係構成一超常介質天線’經定位並調整尺寸，可在WiMax頻域產生二或多組 1057D-10064-PF1 51 101年7月4曰修正替換頁 13768¾ 097139201 號頻率共振。 15. 如申請專利範圍第丨項所述之超常介質裝置其中該超常介質結構之該二或多組導電部分係構成一超常介質天線，經定位並調整尺寸，可在824MHZ至”⑽”頻域產生二或多組頻率共振。 16. 如申吻專利範圍第1項所述之超常介質裝置，其中該超常介質結構之該二或多組導電部分係構成一超常介質天線’經定位並調整尺寸’可在1710MHZ至2170MHZ頻域零產生二或多組頻率共振。 17. 如申請專利範圍第丨項所述之超常介質裝置其中該超常介質結構之該二或多組導電部分係構成一五頻超常介質天線’經定位並調整尺寸，可產生5組頻率共振。 18. 如申請專利範圍第丨項所述之超常介質裝置，其中該超常介質結構之該二或多組導電部分係構成一四頻超常介質天線，經定位並調整尺寸，可產生4組頻率共振。 • 19·如申請專利範圍第1項所述之超常介質裝置，其中該二或多組導電部分形成該單層CRLH超常介質包括〃：一接地電極；一單元片（cell patch); 一接觸線，利用該接地電極與該單元片相互耦接；以及 -導入線，經由一空隙與該單元片電磁性相互將一信號導入或導出該單元片。 20.如申請專利範圍第19項所述之超常介質裝置，苴 1057D^1〇〇64-PF1 52 137683.8 第09713920丨號 101年7月4日修正替換頁中該導入線包括一發射片(launch _)，形成接近於一末端並與該早几片分隔，用以加強該導入線與該單元片間之電容式耦合。门如申崎專利範圍第19項所述之超常介質裝置，其 ^接地電極為一共面波導(cpw)接地，且該金屬層具有與該導入線耦接之一 cpw導入。 ^ 22. 如申請專利範圍第19項所述之超常介質裝置其中該=地電極、該單元片、該接觸線、該空隙以及、該導二線組合產生一四頻天線操作之複數頻率共振。 23. 如申請專利範圍第22項所述之超常介質裝置，盆 I該等頻率共振包括在該四頻之—低頻之-左手型頻率: 24·如申凊專利範圍第19項所述之超中該導入線接近該單片之一末端被型塑以加強：該置’其超常介質結構之阻抗匹配。 CRLH 如申請專利範圍第19項所述之超常介質裝置，直中該單元片之外型與特徵用以增加該空隙之長度。 ’、 26·如中請專利範圍第19項所述之超常介質裝置中該接觸線與該接地電極之一位置係位 ' 導入位置，用以加強該單層混和型右左手（CRLH)超常抗。胃、，，。構之匹配阻括： 27‘如申請專利範圍第19項所述之超常介質裂置，包一第二電極，形成於該第二表面上，並包括一延伸部 1057D-10064-PF1 53 101年7月4曰修正替換頁 1376838第_201號分以加強該單層混和型右左手（CRLH)超常介質結構之匹配阻抗。 28.如申請專利範圍第19項所述之超常介質裝置，包括：一導線’連接至該第一表面上之該導入線，其令，該接地電極、該單元片、該接觸線、該空隙、該導入線以及該導線構成一天線以產生適用於一五頻天線操作之複數頻率共振。鲁 29.如申請專利範圍第28項所述之超常介質裝置其中該等頻率共振在該五頻之一低頻帶中至少包括二U模式頻率共振。 ' 30. 如申明專利範圍第28項所述之超常介質裴置，其中該導線具有一曲折形狀。 31. 如申請專利範圍第28項所述之超常介質裝置其中該導線具有一螺竣形狀。 • 32.如中請專利範圍第Μ項所述之超常介質裝置’包一電容’耗接至該單it片與該該導人線，其中依據該電容之-電容值決定該電容外之該空隙之該寬度亦/或該長度，對應地增加該空隙之該寬度亦/或減少該空隙之：度。 33.如申請專利範圍第19項所述之超常介質裝置括：匕一電感’配置於該接觸線上其中依據該電感之—電 1057D-10064-PF1 54 101年7月4曰修正替換頁 I37683.!〇9觸號而縮短該接觸線之感值’並對應接觸線上無該電感之長度長度。括： 34.如申明專利範圍第19項所述之超常介質裝置，包一單元片延伸，形成於該第二表面上；以及一導電接觸（conductive via)，突穿該基底，連接該第一表面上之料元片至該第二表面上之該單元片延伸。 35.如申請專利範圍第19項所述之超常介質裝置包括：一發射片，形成於該第一表面上，並配置於該導入現與該單元片之間，該發射片與該單元片間隔並電性耦接，且連結至該導入線；一發射片延伸’形成於該第二表面；一導電接觸，突出於該基底，連接該第—表面上之發射片至該第二表面上之該發射片延伸。 # 36.如申請專利範圍第1項所述之超常介質裝置，包括：集總元件（lumped eiement) ’耦接至該二或複數組導電部分。 37.如申請專利範圍第1項所述之超常介質裝置其中該或該等導電部分形成該單層CRLH超常介質結構，包括： —單元片’形成於該第一結構上；上接地電極’與該單元片相間隔’並配置於該第一表面上； 1057D-1〇〇64-Pfi 】01年7月4日修正替換頁 137683.1。971392〇1 號一上接觸線，位於該第一表面上，具有一第一端連接至該單元片，以及一第二端連接至該上接地電極；一下單元接地電極，形成於該第二表面，位於該第一表面上之該單元片下方，其中該下單元接地電極未直接經由一導電接觸穿越該基底而連接至該單元片；下接地電極，形成於該第二表面上，與該下單元接地電極相間隔；一下接觸線’形成於該第二表面上，具有—第一端連接至該下單元接地電極，以及—第二端連接至該下接地電極；、發射片’形成於該第一表面上，與該單元片以一空隙相間隔，並電性耦接至該單元片；以及一導入線’連接至該發射片’導引進入或自該單元片發出之一信號；、其中’該第二表面中位於該第一表面之該單元片下方以外之區域為一非超常介質區域。 38.如申請專利範圍第！項所述之超常介質裝置，其中該或該f導電部分形成該單層CRLH超常介質結構，包括：一單元片，形成於該第一結構上； -上接地電極，與該單元片相間隔，並配置於該第一表面上；一接觸線，位於該第一表面上，兮m 具有一第一端連接至 βΛ 片，以及一第二端連接至該接地電極；發射片，形成於該第__表面上，與該單元片以一空 1057D-10054-ppi 56 101年7月4日修正替換頁 I37683U™ 號隙相間隔，並電性耦接至該單元片；以及一導入線，連接至該發射片，導弓丨進入或自該單元片發出之一信號；其中，該第二表面中位於該第一表面之該單元片下方以外之區域為一非超常介質區域。 39.如申明專利範圍第1項所述之超常介質裝置，其中該或該等導電部分形成該單層CRLH超常介質結構，包括： -單元片’包括-第一單元片與_第二單元片以_ 空隙相間隔且電性耦接； -接地電極’包括一主要接地電極區域與一接地電極延伸’該接地電極延伸與該主要接地電極相連接並作為一延伸部分’根據該接地電極延伸之外型與配置形成具有盥該第二單元片相間隔-距離之—第—部份，以及具有與該第二單元片相間隔基本上相同於該距離之一第二部份；一第一接觸線，搞接命笛U 柄筏該第早兀片至該接地電極延伸之該第一部份； -第二接觸線，耦接該第一單元片至該接地電極延伸之該第二部份，具有與該第—接觸線基本上相同之一長度； -導入線’經由-空隙電磁性輕接至該第—與該第又二單元片其中之―，導引進人或自該p與㈣二單元片盆中之一所發出之一信號。 ’、 40.如申請專利範圍第39 中該單層CRLH MTM結構可產振。項所述之超常介質裝置，其生兩組左手（LH)模式頻率共 1057D-10064-PF1 57 13768¾ 09713920 1號 101年7月4日修正替換頁 41. 如申請專利範圍第丨項所述之超常介質裝置其中該超吊介質、-〇構之該等二或多組部分形成_超常介質傳輸線’根據尺寸與配置可於操作該超常介質傳輸料產生二或多組頻率共振。 42. —種超常介質裝置，包括： ^丨質基底，具有一第一表面與一第二表面，兩者為不同表面；一第一金屬層，形成於該第一表面；以及一第二金屬層’形成於該第二表面；其中，該第一與該第二金屬表面經圖案化成二或多組導電部分，形成一單層混和型右左手（CRLH)超常介質結構’包括-單元胞，該單元胞不具有穿越該介質基底以連接該第一金屬層與該第二金屬層之一導電接觸。 43. 如申請專利範圍第42項所述之超常介質裝置，其中該介質基底被塑型以符合一形狀，並貼附於另一表面。 44. 如申請專利範圍第43項所述之超常介質裝置，其中該介質基底並非平面。 45. 如申請專利範圍第43項所述之超常介質裝置，其中該介質基底具有彈性。 ~ 46. 如申請專利範圍第42項所述之超常介質直中：發射片接近並與該單該第一金屬層包括一單元片元片相間隔以電磁性耦接、以及一導守八踝連接至該發射片，引導經由該發射片進入或接收該單元片之— 、，以 1057D-10064-PF1 58 101年7月4日修正替換頁 137683!__號及該第二金屬片包括一單元接地電極，配置於該第一金屬層中該單元片下方以外之區域，電磁性耦接該單元片，不需經由穿越該基底之一導體連接該單元片以及包括一接地電極以隔離該單元接地電極，以及包括一導線連接該單元接地電極至該接地電極，其中該單元片、該發射片與該單元接地電極形成該單元胞。 47.如申請專利範圍第42項所述之超常介質裝置，其中該等二或多組導電部分可產生二或多组頻率共振。 48·如申請專利範圍第47項所述之超常介質裝置其中該等二或多組頻率共振包括位於—低頻域之—第一頻率共振以及位於一高頻域之一第二頻率共振，該第一頻率共振為一左手型（LH)頻率共振，且該第二頻率共振為一右手型（RH)頻率共振。 49. 如申請專利範圍第48項所述之超常介質裝置，其中至少二頻率共振可足夠集合產生一寬頻域。 50. 如申請專利範圍第42項所述之超常介質裝置，其中該等二或多組導電部分包括：一接地電極’形成於該第二表面上；一單元片，形成該第一表面上；一截斷接地（truncated ground)，形成於該單元片下方之該第二表面上，該截斷接地經由部分之該介電基底電磁性耦接至該單元片；接觸線，形成與該第二表面上，該接觸線利用該接 1057D-10064-PF1 59 I37683.u71_ 號 101年7月4日修正替換Μ 地電極耦接至該截斷接地；以及片’導引裝置，其近於一末元片間之裝置，其該接地電裝置，其導入線、〇裝置，其型頻率共一導入線，利用一空隙電磁性耦接至該單元進入或自該單元片送出之一天線信號。 51. 如申請專利範圍第50項所述之超常介質中該導入線包括一發射片（launch pad)，形成接端並與該單元片分隔，用以加強該導入線與該單電容式耦合。 52. 如申請專利範圍第5〇項所述之超常介質中該接地電極包括外加之一延伸部分，不需延伸極而可更接近該單元片。 53_如申請專利範圍第52項所述之超常介質中利用該接地電極、該單元片、該截斷接地、該該接觸線以及該空隙可產生四頻操作之頻率共振 54_如申請專利範圍第53項所述之超常介質中該等頻率共振包括在該四頻之一低頻之—左手振。 55.如申請專利範圍第5〇項所述之超常介質裝置立 :該導入線接近該單片之一末端被型塑以加強對該天線整 D之匹配，該末端接近該單元片❶ 、 =·如中請專利範圍帛5G項所述之超常介質裝置，装中該早兀片之外型與特徵用以增加該空隙之長度 57.如申請專利範圍第5G項所述之超常介中依據-導入位置決定該接觸線與該 - 置以加強匹配。也電極之-接合位 1057D-10064-PF1 60 號 137683,^ 097,3920, 101年7月4日修正替換頁 58.如申請專利範圍第5〇項所述之超常介質裝置該接地電極包括一延伸部分以加強匹配。 9.如申明專利範圍第5〇項所述之超常介質，置其中還包括一導線，逆接主这弟表面上之該導入線，其中，該接地電極、該單元片、該截斷接地、該接觸線、該空隙、該導入線以及該導線構成以產生適用於一五頻天線操作之複數頻率共振。 60. 如申，月專利範圍第59項所述之超常介質裝置其中該等頻率共振在該五頻之一低頻帶中至少包括二LH模式頻率共振。 61. 如申請專利範圍第59項所述之超常介質裝置，其中該導線具有一曲折形狀。 62. 如申請專利範圍第59項所述之超常介質裝置其中該導線具有一螺埃形狀。 63. 如申請專利範圍第5〇項所述之超常介質裝置，還包括-電容，耦接至該單元片與該該導入線，纟中依據該電容之-電容值決定該電容外之該空隙之該寬度亦/或該 U ’對應地增加該空隙之該寬度亦/或減少該空隙之長度。 64. 如申请專利範圍第5〇項所述之超常介質裝置還包括一電感，配置於該接觸線上’其中依據該電感之一電感值’並對應接觸線上無該電感之長度而縮短該接觸線之長度。 65_如申請專利範圍第42項所述之超常介質裝置還 1057D-10064-PF1 61 I37683.& 第 097139201 號 101年7月4日修正替換頁包括一凸狀元件耦接至該等二或多組導電部分。 66. 如申明專利範圍第42項所述之超常介質裝置其中該等二或多組導電部分包括：一接地電極，形成於該第二表面上；一單元片’形成該第二表面上；該接觸線利用該接利用介於該導入線電磁性耦接至該單天線信號一接觸線，形成與該第二表面上地電極耦接至該單元片；以及一導入線，形成於該第_表面上與該單元片間之該介電基底之一部分兀*片，導引進入或自該單元片送出之 67, 如申請專利範圍第66項所述之超常介質裝置，其中利用該接地電極、該單元片、該導入線可產生四頻操作之頻率共振。队如申請專利範圍第67項所述之超常介質裝置，其中該等頻率共振包括在該頻一 ^ 低頻之一左手型頻率共振。 ’、 69· —種超常介質裝置，包括：一介質基底，具有一第一表面與_第_ 不同面；第-表面’兩者為 —單元片’形成於該第一表面上；一上接地電極’與該單元片相並配置於該第一衣面上；至二上接觸線’位於該第一表面上，具有—第一端連接〜早7L片，以及一第二端連接至該接地電極； 1057D-10Q54-pp2 62 101年7月4日修正替換頁 137683·8第™號一發射片’形成於該第二表面上，並位於該第一表面之該單元片下方’經由該基底電磁性耦接至該單元片不需利用穿越該基底之一導電接觸直接連接該單元片，而導引進入或自該單元片發出之一信號；以及一下導入線，形成於該第二表面上，連接至該發射片，導引進入或自該單元片發出之一信號；其中，利用該單元片、該上接地電極、該上接觸線、該單元發射片以及該下導入線一單層混和型右左手（Crlh) #超常介質結構。 70. 如申請專利範圍第69項所述之超常介質裝置，其中該介質基底無接觸洞。 71. 如申請專利範圍第69項所述之超常介質裝置，其中該介質基底係一形狀形成並接合於另—表面。 72. 如申請專利範圍第71項所述之超常介質裝置，其中該介質基底係一形狀形成並接合於一奘八扳置之—内壁以包

覆於該裝置内。 ^如甲清專利範圍第71項所述之超常介質裝置，其中該介質基底係—形狀形成並接合於1體上以支撐該裴置。 74.如申請專利範圍第71項所述中該介質基底係非平坦。之超常介質裝置其 7 5.如申請專利範圍第中該介質基底具有彈性。 7 6.如申請專利範圍第 71項所述之超常介質裝置其 69項所述切常介質裝置 1057D-10064-PF1 63 101年7月4日修正替換頁 137681_獅號中該超常介質結構之該二或多組導電部分係構成一超常介質天線，經定位並調整尺寸，可在WiFi頻域產生二或多組頻率共振。 77_如申諳專利範圍第69項所述之超常介質裝置，其中：該超常介質結構之該二或多組導電部分係構成一超常 η質天線，經定位並調整尺寸，可產生二或多組頻率共振包括位於一低頻域之一第一頻率共振以及位於一高頻域之一第二頻率共振，該第一頻率共振為一左手型（Ljj)頻率共振，且該第二頻率共振為一右手型（RH)頻率共振。 78.如申凊專利範圍第69項所述之超常介質裝置，其中該超常介質結構之該二或多組導電部分係構成一超常介質天線，經定位並調整尺寸，可在^^乂頻域產生二或多組頻率共振。 79.如申明專利範圍第69項所述之超常介質裝置，其中該超常介質結構之該二或多組導電部分係構成一超常介質天線，經定位並調整尺寸，可在824MHz至挪.頻域產生二或多組頻率共振。 8〇.如申請專利範圍第69項所述之超常介質裝置，其中該超常介質結構之該二或多组導雷却八〆及夕、且導電部分係構成一超常介質天線，經定位並調整尺寸，可在丁 j 在 1710MHZ 至 2170MHZ 頻域產生二或多組頻率共振。 1057D-10064-PF1 64