TWI525903B - 具有可編程基板的可編程天線 - Google Patents

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Description

具有可編程基板的可編程天線
本發明主要涉及電磁，並且更具體而言涉及電磁電路。
已知人工磁導體(AMC)在AMC的表面上通過一組頻率抑制表面波電流。同樣，AMC可用作天線的接地面或者用作頻率選擇表面帶隙。
AMC可以通過基板的一個層上的給定尺寸和給定間隔的金屬方塊來實現。接地面處於基板的另一層上。每個金屬方塊與接地面耦接，從而使得金屬方塊、連接、接地面以及基板的組合形成產生電阻器-電感器-電容器(RLC)電路，該電路在一組頻率內在和金屬方塊相同的層上產生AMC。
同樣已知的是，集成電路(IC)基板由純化合物(比如，矽、鍺、砷化鎵等)組成以形成半導體。基板的導電率可以通過向純化合物中添加雜質(即，摻雜劑)來改變。對於晶體矽基板而言，可加入硼或磷摻雜劑來改變基板的導電率。
根據本發明的一個方面，提供了一種電路，包括：印刷電感器；印刷天線以及基板，在第一區域內支撐所述印刷電感器並且在第二區域內支撐所述印刷天線，其中，所述第一區域具有高的磁導率而所述第二區域具有高的介電常數。
所述基板包括：基板材料；非磁性金屬介電內含物，嵌入在所述第一區域中的所述基板材料內；以及高介電常數金屬介電內 含物，嵌入在所述第二區域中的所述基板材料內。
所述電路進一步包括：第一可變阻抗電路，調諧所述第一區域的磁導率；以及第二可變阻抗電路，調諧所述第二區域的介電常數。
所述電路進一步包括：投影人工磁鏡(PAMM)，在半導體基板的表面上方一定距離處產生作為電磁特性的人工磁導體(AMC)。
所述PAMM進一步包括：多個人工磁鏡(AMM)單元，其中，所述多個AMM單元中的一個AMM單元包括：導電元件，形成集總的電阻器-電感器-電容器(RLC)電路；以及阻抗元件，耦接至所述導電元件，其中，所述阻抗元件的阻抗和所述RLC電路的阻抗確定了有助於AMC的給定頻率範圍內的AMM單元的電磁性能。
所述電路進一步包括：電容器，被支撐在所述基板的第三區域中，其中，隨著所述第三區域的介電常數變化，所述電容器的電容發生變化，從而提供射頻(RF)變抗器。
所述電路進一步包括以下中的一個：雙工器，被支撐在所述基板的第三區域中，其中，所述第三區域具有高介電常數和高磁導率中的至少一個；天線共用器，被支撐在所述基板的第三區域中，其中，所述第三區域具有高介電常數和高磁導率中的至少一個；功率放大器的負載線，被支撐在所述基板的第三區域中，其中，所述第三區域具有高介電常數和高磁導率中的至少一個；以及移相器，被支撐在所述基板的第三區域中，其中，所述第三區域具有高介電常數和高磁導率中的至少一個。
所述電路進一步包括：多個金屬介電單元，其中，所述多個金屬介電單元中的一個單元包括：導電元件，形成集總的電阻器-電感器-電容器(RLC)電路；以及阻抗元件，耦接至所述導電元件，其中，所述阻抗元件的阻抗和所述RLC電路的阻抗確定了給 定頻率範圍內的所述單元的電磁性能；其中，所述多個金屬介電單元中的至少一些被調諧為經由不同的路徑通過所述多個金屬介電單元控制電磁訊號，以有效地提供射頻(RF)開關。
根據本發明的另一方面，提供了一種天線電路，包括：可編程頻率選擇表面；高阻抗表面，具有與所述可編程頻率選擇表面大致平行並且與所述可編程頻率選擇表面相距一定距離的表面；以及天線源，輻射電磁訊號，其中，所述電磁訊號從所述高阻抗表面反射並且輻射通過所述可編程頻率選擇表面，其中，所述可編程頻率選擇表面的電磁特性被調諧用於天線電路的期望的性能。
所述可編程頻率選擇表面包括：半導體材料；以及基板內含物，嵌入在所述半導體材料內，以提供有助於所述電磁特性的介電常數、磁導率以及導電率特性。
所述可編程頻率選擇表面包括：一個或多個可變阻抗電路，調諧所述介電常數、磁導率以及導電率特性。
所述天線電路進一步包括：介電覆蓋層，具有與所述可編程頻率選擇表面的另一個表面並置的一個表面。
所述天線源包括：偶極天線。
所述高阻抗表面包括：基板，具有與所述可編程頻率選擇表面大致平行並且與所述可編程頻率選擇表面相距一定距離的表面；以及接地面，具有與所述基板的另一個表面並置的一個表面。
所述高阻抗表面包括：半導體材料；以及基板內含物，嵌入在所述半導體材料中，其中，所述基板內含物為所述高阻抗表面提供介電常數、磁導率以及導電率特性。
根據本發明的另一個方面，提供了一種天線電路，包括：基板；天線，在所述基板上，其中，所述天線位於所述基板的具有高介電常數的區域中；以及投影人工磁鏡(PAMM)，在所述基板的表面上方一定距離處產生人工磁導體(AMC)，以促進天線的輻 射模式。
所述基板包括：基板材料；以及基板內含物，嵌入在所述基板材料中，以產生所述基板的期望的介電常數、磁導率以及導電率特性。
所述天線電路進一步包括：一個或多個可變阻抗電路，調諧所述基板的介電常數、磁導率以及導電率特性，以提供調諧的所述基板的介電常數、磁導率以及導電率特性。
所述PAMM進一步包括：多個人工磁鏡(AMM)單元，其中，所述多個AMM單元中的一個AMM單元包括：導電元件，形成集總的電阻器-電感器-電容器(RLC)電路；以及阻抗元件，耦接至所述導電元件，其中，所述阻抗元件的阻抗和所述RLC電路的阻抗確定有助於AMC的給定頻率範圍內的AMM單元的電磁性能。
所述AMC的幾何形狀包括以下中的一個：球形；部分球形；圓柱形；部分圓柱形；平面；網紋表面；凹面；以及凸面。
10、12‧‧‧通訊裝置
14‧‧‧基頻處理模組
16‧‧‧發射器部分
18‧‧‧接收器部分
20‧‧‧無線電前端電路
22‧‧‧天線
24‧‧‧低噪音放大器(LNA)
26‧‧‧功率放大器驅動器(PA)
28‧‧‧天線介面
30‧‧‧接收器發射器隔離電路
32‧‧‧天線調諧單元
34‧‧‧控制訊號
40‧‧‧基板
42‧‧‧電感器
44‧‧‧第一區域
46‧‧‧第二區域
48‧‧‧非磁性金屬介電內含物
50‧‧‧高介電常數金屬介電內含物
60‧‧‧結構改變層
62‧‧‧第一可變阻抗電路
70‧‧‧投影人工磁鏡(PAMM)
72、80‧‧‧人工磁鏡(AMM)單元
74‧‧‧連接器
76、142、216‧‧‧接地面
82‧‧‧導電元件
84‧‧‧阻抗元件
90、152、220‧‧‧控制模組
92‧‧‧控制訊息
94‧‧‧人工磁導體(AMC)
100‧‧‧電容板
104‧‧‧支撐電路
106‧‧‧高介電常數
112‧‧‧金屬介電單元
114‧‧‧RLC電路
116、232‧‧‧阻抗元件
118、120‧‧‧金屬介電單元控制電磁訊號
130‧‧‧可編程頻率選擇表面(FSS)
132‧‧‧高阻抗表面
134‧‧‧天線源
135、213‧‧‧基板內含物
136‧‧‧電磁訊號
138‧‧‧縫隙
140‧‧‧介電覆蓋層
150‧‧‧金屬內含物
154‧‧‧控制訊號
156‧‧‧雙向耦接電路(BCC)
158‧‧‧天線耦接電路
162‧‧‧雙向電流放大器(BCA)
164‧‧‧電場
170‧‧‧第一區域
172‧‧‧第二區域
174‧‧‧第一類型電路
176‧‧‧第二類型電路
178‧‧‧其他類型的電路
180‧‧‧其他層
182‧‧‧基板層
188‧‧‧金屬介電結構
190‧‧‧多孔矽圖案
192、210‧‧‧區域
200‧‧‧第三區域
202‧‧‧第四區域
204‧‧‧第三類型電子電路
206‧‧‧第四類型電子電路
212‧‧‧可編程基板支撐電子電路
214‧‧‧RLC元件
218‧‧‧可變阻抗
230‧‧‧RLC電路
圖1為根據本發明的通訊裝置的一個實施方式的示意性框圖；圖2為根據本發明的通訊裝置的一個實施方式的示意性框圖；圖3為根據本發明的支撐天線和電感器的基板的一個實施方式的示圖(側視圖)；圖4為根據本發明的支撐天線和電感器的基板的另一個實施方式的示圖；圖5為根據本發明的支撐天線和電感器的基板的另一個實施方式的示圖；圖6為根據本發明的支撐天線和電感器的基板的另一個實施方式的示圖；圖7為根據本發明的投影人工磁鏡(project artificial magnetic mirror，PAMM)的一個實施方式的示圖；圖8為根據本發明的PAMM的人工磁鏡(AMM)的一個實施 方式的示圖；圖9為根據本發明的具有由投影人工磁鏡產生的人工磁導體(AMC)的天線的一個實施方式的示圖；圖10為根據本發明的支撐變抗器(varactor)、天線和電感器的基板的一個實施方式的示圖；圖11為根據本發明的支撐電路、天線和電感器的基板的一個實施方式的示圖；圖12為根據本發明的用作射頻(RF)開關的金屬介電單元(metallodielectric cell)陣列的一個實施方式的示圖；圖13為根據本發明的金屬介電單元的一個實施方式的示圖；圖14為根據本發明的天線的一個實施方式的示圖；圖15為根據本發明的圖14或圖16的天線的可編程頻率選擇表面(FSS)的一個實施方式的示圖；圖16為根據本發明的天線的另一個實施方式的示圖；圖17為根據本發明的圖14或圖16的天線的高阻抗表面的一個實施方式的示圖；圖18為根據本發明的可編程天線的一個實施方式的示圖；圖19為根據本發明的可編程天線的操作的一個實例的示圖；圖20為根據本發明的可編程天線的另一個實施方式的示圖；圖21為根據本發明的可編程天線的操作的另一個實例的示圖；圖22為根據本發明的支撐多個電子電路的基板的一個實施方式的示圖(側視圖)；圖23為根據本發明的支撐多個電子電路的基板的另一個實施方式的示圖(側視圖)；圖24為根據本發明的支撐多個電子電路的基板的另一個實施方式的示圖(側視圖)；圖25為根據本發明的支撐多個電子電路的基板的另一個實施 方式的示圖；圖26為根據本發明的支撐多個電子電路的基板的另一個實施方式的示圖；圖27為根據本發明的支撐多個電子電路的基板的另一個實施方式的示圖(頂視圖)；圖28為根據本發明的支撐多個電子電路的基板的另一個實施方式的示圖(頂視圖)；圖29為根據本發明的支撐多個電子電路的基板的另一個實施方式的示圖(側視圖)；圖30為根據本發明的支撐多個電子電路的可編程基板的一個實施方式的示圖(側視圖)；圖31為根據本發明的支撐多個電子電路的可編程基板的另一個實施方式的示圖(側視圖)；圖32為根據本發明的AMM單元、金屬介電單元或可變阻抗電路的一個實施方式的示圖；圖33為根據本發明的AMM單元、金屬介電單元或可變阻抗電路的另一個實施方式的示圖；圖34為根據本發明的AMM單元、金屬介電單元或可變阻抗電路的可變阻抗的一個實施方式的示圖；以及圖35為根據本發明的AMM單元、金屬介電單元或可變阻抗電路的可變阻抗的另一個實施方式的示圖。
圖1為經由射頻(RF)和/或毫米波(MMW)通訊介質進行通訊的通訊裝置10、12的一個實施方式的示意性框圖。每個通訊裝置10、12包括基頻處理模組14、發射器部分16、接收器部分18以及無線電前端電路(radio front-end circuit)20。將參照圖2至圖35中的一個或多個，更詳細地描述無線電前端電路20。要注意的是，通訊裝置10、12可為蜂窩電話、無線區域網路(WLAN) 客戶端、WLAN接入點、計算機、電子遊戲機(video game console)和/或播放器單元等。
在一個操作實例中，通訊裝置10、12中的一個將數據(比如，聲音、文本、音頻、視頻、圖形等)傳輸至另一個通訊裝置。在這種情況下，基頻處理模組14接收數據(比如，出站數據(outbound data))並且根據一個或多個無線通訊標準(比如，GSM、CDMA、WCDMA、HSUPA、HSDPA、WiMAX、EDGE、GPRS、IEEE 802.11、藍芽、ZigBee、通用移動通訊系統(UMTS)、長期演進技術(LTE)、IEEE 802.16、演進數據最優化(EV-DO)等)將其轉換成一個或多個出站符號流。這樣的轉換包括以下中的一個或多個：置亂、穿刺、編碼、交錯、叢映射(constellation mapping)、調製、頻率擴展、跳頻、波束成形、空間-時間塊編碼(space-time-block encoding)、空間-頻率塊編碼、頻域-時域轉換、和/或數位基頻-中頻轉換。要注意的是，基頻處理模組將出站數據轉換成單個出站符號流，用於單輸入單輸出(SISO)通訊和/或多輸入單輸出(MISO)通訊，並且將出站數據轉換成多個出站符號流，用於單輸入多輸出(SIMO)通訊和/或多輸入多輸出(MIMO)通訊。
發射器部分16將一個或多個出站符號流轉換成一個或多個出站RF訊號，所述RF訊號具有給定頻帶(比如，2.4 GHz、5 GHz、57-66 GHz等)內的載波頻率。在一個實施方式中，這可以通過將一個或多個出站符號流和本地振盪混合來進行，以產生一個或多上變頻訊號。可位於前端電路內和/或發射器部分中的一個或多個功率放大器和/或功率放大器驅動器，放大一個或多個上變頻訊號(它們可以被RF帶通濾波)，以產生一個或多個出站RF訊號。在另一個實施方式中，發射器部分16包括產生振盪的振盪器。出站符號流提供相位訊息(比如，+/-△θ[相移]和/或θ(t)[相位調製])，該相位訊息調節振盪的相位，以產生相位調節的RF訊號，將該訊號作為出站RF訊號進行傳輸。在另一個實施方式中，出站 符號流包括振幅訊息(比如，A(t)[振幅調製])，該訊息用於調節相位調節的RF訊號的振幅，以產生出站RF訊號。
在另一個實施方式中，發射器部分16包括產生振盪的振盪器。出站符號流提供頻率訊息(比如，+/-△f[頻移]和/或f(t)[調頻])，該訊息調節振盪的頻率，以產生頻率調節的RF訊號，將該訊號作為出站RF訊號進行傳輸。在另一個實施方式中，出站符號流包括振幅訊息，該訊息用於調節頻率調節的RF訊號的振幅，以產生出站RF訊號。在又一個實施方式中，發射器部分包括產生振盪的振盪器。出站符號流提供振幅訊息(比如，+/-△A[振幅移位]和/或A(t)[振幅調製])，該訊息調節振盪的振幅，以產生出站RF訊號。
無線電前端電路20接收一個或多個出站RF訊號並且發送這個/這些訊號。另一個通訊裝置的無線電前端電路20接收一個或多個RF訊號並且將這個/這些訊號提供給接收器部分18。
接收器部分18放大一個或多個入站RF訊號，以產生一個或多個放大的入站RF訊號。接收器部分18然後將放大的入站RF訊號的同相(I)和正交(Q)分量和本地振盪的同相和正交(Q)分量混合，以產生一組或多組混合的I訊號和混合的Q訊號。混合的I和Q訊號中的每個相結合，以產生一個或多個入站符號流。在這個實施方式中，一個或多個入站符號流中的每個可包括相位訊息(比如，+/-△θ[相移]和/或θ(t)[相位調製])和/或頻率訊息(比如，+/-△f[頻移]和/或f(t)[頻率調製])。在另一個實施方式中和/或在上述實施方式的改進中，入站RF訊號包括振幅訊息(比如，+/-△A[振幅移位]和/或A(t)[振幅調製])。為了恢復振幅訊息，接收器部分包括諸如包絡檢測器、低通濾波器等的振幅檢測器。
基頻處理模組14根據一個或多個無線通訊標準(比如，GSM、CDMA、WCDMA、HSUPA、HSDPA、WiMAX、EDGE、GPRS、 IEEE 802.11、藍芽、ZigBee、通用移動通訊系統(UMTS)、長期演進技術(LTE)、IEEE 802.16、演進數據最優化(EV-DO)等)將一個或多個入站符號流轉換成入站數據(比如，聲音、文本、音頻、視頻、圖形等)。這樣的轉換可包括以下中的一個或多個：數位中頻至基頻轉換、時域至頻域轉換、空間-時間塊解碼、空間-頻率塊解碼、解調、頻率擴展解碼、跳頻解碼、波束成形解碼、叢去映射、去交錯、解碼、解穿刺、和/或解置亂。要注意的是，基頻處理模組將單個入站符號流轉換成入站數據，用於單輸入單輸出(SISO)通訊和/或多輸入單輸出(MISO)通訊，並且將多個入站符號流轉換成入站數據，用於單輸入多輸出(SIMO)通訊和/或多輸入多輸出(MIMO)通訊。
圖2為包括基頻處理模組14、發射器部分16、接收器部分18以及前端模組或電路20的通訊裝置10、12的一個實施方式的示意性框圖。前端模組20包括天線22、天線介面28、低噪音放大器(LNA)24以及功率放大器或者功率放大器驅動器(PA)26。天線介面28包括天線調諧單元32和接收器發射器隔離電路30。要注意的是，無線電前端20可進一步包括接收器部分18的一個至所有元件和/或可進一步包括發射器部分16的一個至所有元件。
在一個操作實例中，功率放大器26放大其從發射器部分16中接收的一個或多個出站RF訊號。接收器發射器(RX-TX)隔離電路30(其可為雙工器、循環器、或不平衡變壓器(transformer balun)或使用同一根天線在TX訊號和RX訊號之間提供隔離的其他裝置)衰減出站RF訊號。RX-TX隔離模組30可基於從基頻處理單元14接收的控制訊號34調節出站RF訊號(即，TX訊號)的衰減。比如，傳輸功率相對低時，RX-TX隔離模組30可被調節為降低其TX訊號的衰減。RX-TX隔離模組30將衰減的出站RF訊號提供至天線調諧單元32。
天線調諧單元(ATU)32被調諧為提供基本上與天線22相匹 配的期望的阻抗。由於進行了調諧，所以ATU32將衰減的TX訊號從RX-TX隔離模組30中提供至天線22以用於傳輸。要注意的是，可連續或週期性地調節ATU 32，以跟蹤天線22的阻抗變化。比如，基頻處理單元14可檢測天線22的阻抗變化，並且基於所檢測的變化，將控制訊號34提供給ATU 32，從而使得其相應地改變其阻抗。
可以通過如參照圖3至圖35中的一個或任一個所述描述的各種方式的實施的天線22傳輸其從ATU 32接收的出站訊號。天線22也接收提供給ATU 32的一個或多個入站RF訊號。ATU 32將入站RF訊號提供給RX-TX隔離模組30，該模組將訊號路由至具有最小衰減的LNA 24。LNA 24放大入站RF訊號，並且將放大的入站RF訊號提供給接收器部分18。
在一個可選的實施方式中，無線電前端20包括發射天線22和接收天線22。在這個實施方式中，天線介面28可包括兩個天線調諧單元並且省略RX-TX隔離電路。因此，經由至傳輸器部分16和接收器部分18的單獨的天線和單獨的路徑在出站RF訊號和入站RF訊號之間提供了隔離。
圖3為支撐天線22和電感器42的基板40的一個實施方式的示圖。基板40包括具有高磁導率(μ)的第一區域44和具有高介電常數(ε)的第二區域46。基板40可為集成電路(IC)晶片、IC封裝基板、印刷電路板和/或其部分。基板40的基底材料(即，基板材料)可為但是不限於矽鍺(silicon germanium)、多孔氧化鋁、矽單晶以及砷化鎵中的一個或多個。
眾所周知，磁導率用於衡量基板承受磁場的能力(即，為基板響應於磁場所獲得的磁化程度並且與基板可承受磁場的容易程度對應)。而且，眾所周知，介電常數用於衡量電場如何影響基板以及如何受到基板的影響(即，其用於衡量基板內的每單位電荷所生成的電場(或通量)並且與基板可支持電場或電通量的容易 程度對應)。要注意的是，當基板具有高的介電常數時，基板內存在更多的電通量。
在這種情況下，電感器42可為製造在第一區域44內的基板上的印刷電感器，並且天線22可為製造在第二區域46內的基板上的印刷天線。天線22和電感器42可以使用傳統的印刷電路製造工藝，比如，蝕刻或沉積，而印刷在一個或多個金屬層內的基板上。電感器42位於具有高磁導率(比如，承受磁場的提高的能力)的第一區域44內。因此，電感器被使用時，其產生的磁場由第一區域的磁導率而增強，這提高了電感器的品質因數(Q)(即，電抗與電阻之間的比值，其中，Q越高，電感器就越接近理想的電感器)。同樣，實現基板上的高Q電感器。
天線22位於具有高的介電常數(比如，承受電場的能力)的第二區域46內。因此，天線22被使用時，其產生的電場由第二區域46的介電常數增強，這提高了天線22的增益和/或阻抗並且可進一步有利地影響天線的輻射模式(radiation pattern)、光束寬度和/或偏振。
在該電路的應用中，電感器42可為前端模組20的RX-TX隔離電路30、天線調諧單元32、功率放大器26或低噪音放大器24的一部分。而且，第一區域可支撐結合在前端模組內的多個電感器。而且，第二區域可支撐用作天線陣列、分集天線等的多個天線22。
圖4為支撐天線22和電感器42的基板40的另一個實施方式的示圖。在這個實施方式中，第一區域44包括嵌入在基板40的基板材料內的非磁性金屬介電內含物(non-magnetic metallodielectric inclusion)48。非磁性金屬介電內含物48在所期望的頻率範圍內(比如，在電感器的操作範圍內)表現出諧振(高)有效的磁導率值。
第二區域46包括嵌入在基板內的高介電常數金屬介電內含物 50。高介電常數金屬介電內含物50可為多孔矽，其中，基板損耗可與介電質相比，並且矽不再是半導體。高介電常數金屬介電內含物能夠使得第二區域在特定的頻率範圍內具有高的(諧振)介電常數，這允許天線22與製造在普通基板上的類似操作天線相比較小。要注意的是，第一區域44中的內含物48和第二區域46中的內含物50的尺寸、形狀和/或分佈可變化以提供期望的磁導率和/或期望的介電常數。
圖5為支撐天線22和電感器42的基板40的另一個實施方式的示圖，並且進一步包括結構改變層(metamorphic layer)60(在圖30至圖32中會更詳細地進行描述)。基板40在第一區域44內包括非磁性金屬介電內含物48並且在第二區域46內包括高介電常數金屬介電內含物50。
結構改變層60包括與第一區域44相關的一個或多個第一可變阻抗電路62和與第二區域46相關的一個或多個第二可變阻抗電路62(可變阻抗電路的實例在圖32至圖35中會更詳細地描述)。第一可變阻抗電路62可操作為調諧第一區域44的磁導率，從而調諧電感器42的性能(比如，品質因數、電感、電阻、電抗等)。第二可變阻抗電路可操作為調諧第二區域46的介電常數，從而調諧性能(比如，增益、阻抗、輻射模式、偏振、光束寬度等)。
圖6為支撐天線22和電感器42的基板40的另一個實施方式的示圖，並且進一步包括投影人工磁鏡(projected artificial magnetic mirror，PAMM)70(在圖7和圖8中會更詳細地進行描述)。PAMM 70在半導體基板的表面上方的一定距離處生成人工磁導體(AMC)，這影響電感器42和/或天線22。比如，AMC可具有抛物線形狀，以用作天線的抛物面(dish)，這在圖9中會更詳細地進行討論。作為另一個實例，AMC可影響電感器的磁場，從而調諧電感器的性能。 圖7為包括多個人工磁鏡(AMM)單元72或人工磁鏡單元陣列的可調諧的投影人工磁鏡(PAMM)70的一個實施方式的示圖。在一個實施方式中，每個AMM單元72包括與其他單元中的形狀基本上相同、圖案基本上相同、尺寸基本上相同的導電元件(比如，基板的一層上的金屬跡線)。所述形狀可為圓形、方形、矩形、六邊形、八邊形、橢圓形等，並且所述圖案可為螺旋形線圈、具有互連分支的圖案、n階Peano曲線、n階Hilbert曲線等。在另一個實施方式中，導電元件可具有不同的形狀、尺寸和/或圖案。
在AMM單元內，導電元件可通過一個或多個連接器74(比如，通孔)耦接至接地面76。可選地，AMM單元的導電元件可電容性耦接至接地面76(比如，沒有通孔)。儘管在圖中未示出，但是AMM單元的導電元件被耦接至AMM單元的阻抗元件，這將參照一個或多個隨後的附圖做進一步的討論。
AMM單元的多個導電元件以陣列形式設置(比如，如圖所示，3×5)。該陣列可具有不同的尺寸和形狀。比如，該陣列可為n×n個導電元件的正方形，其中，n為2以上。作為另一個實例，該陣列可為導電元件的一系列尺寸和數量增大的同心環。作為又一個實例，該陣列可為三角形、六角形、八角形等。
圖8為多個AMM單元72中的一個人工磁鏡(AMM)單元80的一個實施方式的示意性框圖。AMM單元80包括導電元件82和阻抗元件84，其可以是固定的或可變的。導電元件由導電材料(例如，諸如銅、金、鋁的金屬)構成並且具有一定的形狀(比如，螺旋形線圈、具有互連分支的圖案、n階Peano曲線、n階Hilbert曲線等)，以形成集總的電阻器-電感器-電容器(RLC)電路(參照在圖32至圖33討論的實例)。
阻抗元件84耦接至導電元件82。阻抗元件84的阻抗和RLC電路的阻抗確定了給定頻率範圍內的AMM單元的電磁性能(比 如，輻射模式、偏振、增益、散射訊號相位、散射訊號幅度、增益等)，這促成了AMC的尺寸、形狀、方向和/或距離。將參照圖34至圖35中更詳細地討論可變阻抗元件的實例。
圖9為具有基板40和投影人工磁鏡(PAMM)70的天線22的示圖，投影人工磁鏡在其表面上方的距離(d)處產生投影人工磁導體(AMC)94。投影AMC 94的形狀基於PAMM 70的人工磁鏡(AMM)單元的特性，其中，所述特性可以經由控制模組90所產生的控制訊息92來調節。在這個實例中，投影AMC 94為y=ax2的抛物線形狀。控制模組90生成控制訊息92，以調諧抛物線形狀的“a”項，從而改變AMC 94的抛物線形狀。要注意的是，天線22位於抛物線的焦點處。基板40可包括基板內含物(比如，非磁性金屬介電內含物和/或高介電常數金屬介電內含物)，並且可進一步包括支撐一個或多個可變阻抗電路的結構改變層，以具有調諧的和/或可調的磁導率和/或介電常數區域。
圖10為支撐變抗器、天線22和電感器42的基板40的一個實施方式的示圖。變抗器包括並置於基板40的主要表面並形成電容器的兩個電容板100。在基板40的這個區域內，介電常數是可調節的(比如，經由PAMM或經由結構改變層內的可變阻抗電路)。眾所周知，電容器的電容為電容器板的物理尺寸、板之間的距離以及將板隔離的介電層的介電常數的函數。同樣，通過調節基板的介電常數，電容器的電容發生變化，從而用作變抗器。
在該電路的應用中，電感器42和/或變抗器可為前端模組20的RX-TX隔離電路30、天線調諧單元32、功率放大器26或低噪音放大器24的一部分。而且，第一區域可支撐結合進前端模組內的多個變抗器。而且，第二區域可支撐用作天線陣列、分集天線等的多個天線22。
圖11為支撐電路104、天線22和電感器42的基板40的一個實施方式的示圖。電路104被支撐在基板的具有高磁導率和/或高 介電常數106的區域內。作為一個實例，如果電路104的操作基於磁場，那麼支撐該電路的區域可具有高的磁導率。作為另一個實例，如果電路104的操作基於電場，那麼支撐該電路的區域可具有高的介電常數。
在各種實施方式中，電路104可為電阻器、電晶體、電容器、電感器、二極管、雙工器、天線共用器、功率放大器的負載和/或移相器。在這些實施方式中，可將所述區域分成多個子區域，其中，子區域中的一個具有高的磁導率，以支撐電路中的基於磁場的元件，而另一個子區域具有高的介電常數，以支撐電路中基於電場的元件。
圖12為用作射頻(RF)開關的金屬介電單元陣列110的一個實施方式的示圖。單元陣列110可實施在基板40上和/或在結構改變層60上。在任何一種情況下，如圖13中所示，金屬介電單元112包括阻抗元件116和形成集總的電阻器-電感器-電容器(RLC)電路的導電元件114。阻抗元件116的阻抗和RLC電路114的阻抗確定了單元的電磁性能，以用作允許給定頻率範圍內的訊號同通過。金屬介電單元112的實例將參照圖32至圖35進行更詳細地討論。
在一個操作實例中，金屬介電單元中的一些被調諧為經由不同的路徑通過多個金屬介電單元控制電磁訊號118和/或120，以有效地提供射頻(RF)開關。比如，RF訊號118可為出站RF訊號，並且RF訊號120可為入站RF訊號；這兩個訊號均具有特定的協議，並且因此具有特定的頻帶。因此，單元的某個設置被調諧為允許RF訊號118流過單元，而同時在某個設置周圍的單元被調諧為阻擋RF訊號118。同樣，單元的某個設置被調諧為允許RF訊號120流過這些單元，而同時在該某個設置周圍的單元被調諧為阻擋RF訊號120。
在多模通訊裝置內，如果使用具有不同頻帶的另一個協議， 則單元的所述某個設置可以被改變為沿著不同的路徑控制RF訊號118和120。這樣，進行調諧時，這些單元提供了在RF通訊中具有大量應用的有效的RF開關。
圖14為天線22(比如，Fabry-Perot天線)的一個實施方式的示圖，該天線包括可編程頻率選擇表面(FSS)130、高阻抗表面132以及天線源134。可編程FSS 130與高阻抗表面132相距一定的距離(d)並且與其大致平行。
在一個操作實例中，天線源134輻射從高阻抗表面132中反射並且輻射穿過可編程頻率選擇表面130的電磁訊號136。可編程FSS 130包括多個縫隙，所述縫隙以行和列的網格設置、以線性或一些其圖案設置。縫隙可為穿過或部分穿過可編程FSS 130的物理孔，和/或可為通過控制天線、可編程FSS、高阻抗表面132和/或天線源134的電磁性能而產生電磁孔。比如，可編程頻率選擇表面130的一個或多個電磁特性(電場、磁場、阻抗、輻射模式、偏振、增益、散射訊號相位、散射訊號幅度、增益、介電常數、磁導率、導電率等)被調諧為影響至少一些縫隙的有效尺寸、形狀、位置，從而調節天線的輻射模式、操作頻帶、增益、阻抗、光束掃描和/或光束寬度。
天線源134可為偶極天線，並且其位置可以通過改變支撐基板的性能而被有效地改變。比如，通過改變天線源134的有效位置，電磁訊號從高阻抗表面反射的方式改變，從而改變了天線22的操作。
圖15為圖14或圖16的天線的可編程頻率選擇表面(FSS)130的一個實施方式的示圖，所述可編程FSS包括基板40、結構改變層60、縫隙138以及一個或多個可變阻抗電路62。基板40具有嵌入其內的基板內含物135(比如，非磁性金屬介電內含物和/或高介電常數金屬介電內含物)，以為可編程FSS 130提供期望的基底介電常數、磁導率和導電率特性。
圖16為天線22(比如，Fabry-Perot天線)的另一個實施方式的示圖，該天線包括介電覆蓋層(dielectric cover)140、可編程頻率選擇表面(FSS)130、高阻抗表面132以及天線源134。介電覆蓋層140可包括一個或多個介電層，其可為固態層和/或包括通孔，以提供電磁帶隙。
圖17為圖14或圖16的天線的高阻抗表面132的一個實施方式的示圖，所述高阻抗表面包括基板40和接地面142。基板40具有與可編程頻率選擇表面130大致平行並且與其相距一定的距離的表面，並且包括嵌入其內的基板內含物135(比如，非磁性金屬介電內含物和/或高介電常數金屬介電內含物)，以為高阻抗表面132提供期望的基底介電常數、磁導率和導電率特性。
圖18為可編程天線22的一個實施方式的示圖，該天線包括基板40、嵌入基板40區域內的金屬內含物150、雙向耦接電路(BCC)156以及控制模組152。要注意的是，基板40可為具有矽鍺、多孔氧化鋁、矽單晶、以及砷化鎵材料中的一種的集成電路(IC)晶片，包括非導電材料和半導體材料中的至少一種的IC封裝基板，和/或包括PCB非導電材料和PCB半導體材料中的至少一種的印刷電路板(PCB)基板。
雙向耦接電路(BCC)156物理上分佈在所述區域內，並且物理上鄰近金屬內含物150。如圖所示，圓圈可包括一百至幾百個尺寸相同、尺寸不同、形狀相同、形狀不同、間距均勻和/或隨機間距的金屬內含物150。要注意的是，金屬內含物的一個或多個尺寸為由天線所傳輸或接收的訊號的波長的分數。
在一個操作實例中，控制模組152生成控制訊號154，以啟用一組雙向耦接電路156(比如，雙向開關、電晶體、放大器等)。控制模組152經由跡線網格將控制訊號154傳輸至雙向耦接電路156，所述跡線網格可位於基板的一層或多層上。通過將這組雙向耦接電路設置為可用的，將一組金屬內含物150互連，以在區域 內提供導電區域，其中，導電區域提供天線22。
圖19為可編程天線22的操作的一個實例的示圖，其中，控制模組152生成控制訊號154，以啟用一組雙向耦接電路156(比如，具有灰色陰影的BCC)。通過將這組雙向耦接電路設置為可用的，將一組金屬內含物150(比如，具有灰色陰影的內含物)互連，以在區域內提供導電區域。在這個實例中，導電區域提供偶極天線22。
為了提供天線22連接性，包括天線耦接電路158(比如，圖2的天線介面28)。天線耦接電路158經由控制訊號154被耦接至一個或多個可用的BCC。
圖20為可編程天線22的另一個實施方式的示圖，該天線包括基板40、嵌入基板40區域內的金屬內含物150、雙向電流放大器(BCA)162以及控制模組152。BCA 162物理地分佈在所述區域內，並且物理地鄰近金屬內含物150。如圖所示，圓圈可包括一百或幾百個尺寸相同、尺寸不同、形狀相同、形狀不同、間距均勻和/或隨機間距的金屬內含物150。要注意的是，金屬內含物的一個或多個尺寸為天線所傳輸或接收的訊號的波長的分數。
在一個操作實例中，控制模組152生成控制訊號154，以激活一組雙向電流放大器162。控制模組152經由跡線網格將控制訊號154傳輸至雙向電流放大器162，該跡線網格可位於基板的一層或多層上。通過將這組雙向電流放大器設置為可用，其將一組金屬內含物150互連，以在區域內提供導電區域，其中，導電區域提供天線22。
圖21為可編程天線22的操作的另一個實例的示圖，該天線包括基板40、嵌入基板40區域內的金屬內含物150、雙向耦接電路(BCC)156、以及控制模組152。在該圖中，啟用的BCC產生電場164，其環繞幾個金屬內含物150。電場電耦接場內的金屬內含物150，以產生該區域的導電區，該導電區提供天線的一部分。 禁用的BCC不產生電場，因此，這些區內的金屬內含物沒有被電耦接在一起。同樣，這些區域保持為半導體或電介質。
圖22為支撐電子電路174至178(比如，電容器、電阻器、電感器、電晶體、二極管、天線和/或其組合)的基板40的一個實施方式的示圖。基板40(比如，矽鍺、多孔氧化鋁、矽單晶和/或砷化鎵)包括具有第一介電常數、磁導率以及導電率特性的第一區域170和具有第二介電常數、磁導率以及導電率特性的第二區域172。在第一區域內支撐第一類型電路174，並且在第二區域172內支撐第二類型電路176。在基板的其他區域內支撐其他類型的電路178。
存在用來將一定類型的電子電路放置在具有調諧的介電常數、磁導率以及導電率特定的基板40的一定區域內的各種實例。比如，在具有高磁導率的區域內，電感器的品質因數增強。作為另一個實例，在具有高介電常數的區域內，天線的特性(比如，增益、阻抗、光束寬度、輻射模式、偏振等)增強。作為又一個實例，當將電阻器或電晶體用在以給定的頻帶操作的電路中時，期望增強這些元件的電容元件並且抑制電感元件，反之亦然。在這個特定的實例中，將電阻器或電晶體放置在高磁導率區域內增強了電感元件，而將電阻器或電晶體放置在高介電常數區域內，增強了電容元件。
圖23為支撐電子電路174至178的基板40的另一個實施方式的示圖。基板40進一步包括一個或多個其他層180，其可為介電層、絕緣層和/或半導體層。所述一個或多個其他層180可包括基板內含物(比如，非磁性金屬介電內含物和/或高介電常數金屬介電內含物)，以提供期望的介電常數、磁導率以及導電率特性(比如，高介電常數、高磁導率、低介電常數、低磁導率等)。
圖24為具有多個基板層182的基板40的另一個實施方式的示圖。一個或多個基板層182支撐電子電路，並且具有介電常數、 磁導率以及導電率特性可調諧的區域。比如，層疊的基板層182可具有用來支撐第一類型電子電路174和第二類型電子電路176的重疊區域(比如，第一和第二)。
圖25為支撐電子電路174至178的基板40的另一個實施方式的示圖。在這個實施方式中，在第一區域170內，半導體基板包括基板內含物(比如，金屬內含物和/或介電內含物)的第一嵌入圖案，以產生第一介電常數、磁導率、以及導電率特性。而且，在第二區域172內，半導體基板包括基板內含物的第二嵌入圖案，以產生第二介電常數、磁導率以及導電率特性。
第一嵌入圖案表示基板內含物的第一數量、基板內含物的第一間距和/或基板內含物的第一種類尺寸。第二嵌入圖案表示基板內含物的第二數量、基板內含物的第二間距和/或基板內含物的第二種類尺寸。要注意的是，基板內含物可為基板的一層或多層內的非磁性金屬介電內含物、高介電常數金屬介電內含物、離散RLC片上元件以及印刷金屬。
圖26為支撐電子電路174至178的基板40的另一個實施方式的示圖。在這個實施方式中，基板40具有區域192，該區域具有高的有效磁導率，用於支撐第一類型電路174(比如，操作基於磁場)。基板40還包括區域194，該區域具有高的介電常數，用於支撐第二類型電路176(比如，操作基於電場)。通過在基板內包含金屬介電結構188來產生高磁導率區域192。通過在基板內包含多孔矽圖案190來產生高介電常數區域194。
圖27為支撐電子電路174至178的基板40的另一個實施方式的示圖。在這個實施方式中，基板40包括多個第一區域170和多個第二區域172。每個第一區域170支撐一個或多個第一類型電子電路174，並且每個第二區域172支撐一個或多個第二類型電子電路176。
圖28為支撐電子電路174至178的基板40的另一個實施方 式的示圖。在這個實施方式中，基板40包括多個區域170、172、200以及202。第一區域170支撐一個或多個第一類型電子電路174；第二區域172支撐一個或多個第二類型電子電路176；第三區域200支撐一個或多個第三類型電子電路204；並且第四區域202支撐一個或多個第四類型電子電路206。要注意的是，第三區域200具有第三介電常數、磁導率以及導電率特性，並且第四區域202具有第四介電常數、磁導率以及導電率特性。
圖29為包括一個或多個基板40和一個或多個結構改變層60的可編程基板的另一個實施方式的示圖。可編程基板支撐電子電路212(比如，電容器、電阻器、電感器、電晶體、二極管、天線和/或其組合)。基板40包括嵌入的基板內含物213(比如，在基板的一層或多層內的非磁性金屬介電內含物、高介電常數金屬介電內含物、金屬內含物、氣泡、介電質內含物、離散RLC片上元件以及印刷金屬)，以提供基底介電常數、磁導率以及導電率特性。結構改變層60包括一個或多個可變電路62，該電路調諧基板40的區域210的介電常數、磁導率以及導電率特性。
作為一個實例，基板可為具有注入的和隨機分佈的氣泡的多孔氧化鋁或其他材料(比如，基板內含物)，其可為六角形、圓柱形、球形和/或具有其他形狀。基板內含物的尺寸可以通過製造工藝來控制。基板的電磁(EM)性能取決於基底材料的EM性能以及基板內含物的形狀、尺寸和間距。可以有序的或隨機分佈的陣列的方式設計基板內含物。它們的形狀、尺寸和間隔控制期望的材料性能所需的頻寬。這樣的性能可以通過在一個或多個結構改變層內進一步包括可變阻抗電路而改變。
如可以在本文中所使用的，基板被視為可編程或調諧的，如果(a)在製造基板的過程中，製造具有有序的基板內含物的區域和/或具有無序或隨機分佈的基板內含物的區域；(b)在製造基板的過程中，製造具有不同的橫向尺寸和大小並因此具有不同的EM 性能的區域；(c)使用一種算法來控制可編程基板的設計；(d)基板具有用於可變基板EM性能(介電常數和/或磁導率)的偏壓鐵電材料的基板內含物；和/或(e)基板包括MEMS開關，以局部實現可變的基板EM性能。
可編程的或調諧的基板可用於支撐和調諧電感器、變壓器、放大器、功率驅動器、濾波器、天線、天線陣列、CMOS裝置、GaAS裝置、傳輸線路、通孔、電容器、無線電收發機、無線電接收器、無線電發射器等中的一個或多個。
圖30為包括一個或多個基板40的可編程基板的另一個實施方式的示圖，所述可編程基板支撐電子電路212、一個或多個結構改變層60以及控制模組220。基板40包括嵌入的基板內含物213，以提供基底介電常數、磁導率以及導電率特性。結構改變層60包括具有開口的接地面216，並且在開口內，包括一個或多個可變電路62，所述可變電路包括RLC元件214(比如，金屬線、跡線、金屬平面、平面線圈、螺旋線圈等)和可變阻抗218。
控制模組220向一個或多個可變阻抗電路提供控制訊號，以調諧基底介電常數、磁導率以及導電率特性，從而提供期望的介電常數、磁導率以及導電率特性。要注意的是，電路62之間的間距(S)、RLC元件214的長度(l)以及從接地面到基板40的距離(d)影響可編程基板的電磁性能。而且，要注意的是，RLC元件214的一端是開路。
圖31為包括一個或多個基板40的可編程基板的另一個實施方式的示圖，所述可編程基板支撐電子電路212、一個或多個結構改變層60以及控制模組220。基板40包括嵌入的基板內含物213，以提供基底介電常數、磁導率以及導電率特性。結構改變層60包括具有開口的接地面216，並且在開口內包括一個或多個可變電路62，所述可變電路包括RLC元件214(比如，金屬線、跡線、金屬平面、平面線圈、螺旋線圈等)和可變阻抗218。要注意的是， RLC元件214的一端耦接至接地面，而另一端耦接至對應的可變阻抗218。
圖32為AMM單元、金屬介電單元或可變阻抗電路的一個實施方式的電路示意性框圖，其中，導電元件由集總的RLC電路230表示。在這個實例中，阻抗元件232為與RLC電路230串聯耦接的可變阻抗電路。要注意的是，在一個可選的實施方式中，阻抗元件232可為固定阻抗電路。
圖33為AMM單元、金屬介電單元或可變阻抗電路的一個實施方式的電路示意性框圖，其中，導電元件由集總的RLC電路230表示。在這個實例中，阻抗元件232為與RLC電路230並聯耦接的可變阻抗電路。要注意的是，在一個可選的實施方式中，阻抗元件232可為固定的阻抗電路。
圖34為用作負電阻器的AMM單元、金屬介電單元或可變阻抗電路的可變阻抗元件232的一個實施方式的電路示意性框圖。負電阻器包括一個運算放大器、一對電阻器以及一個無源元件阻抗電路(Z)，其可包括電阻器、電容器和/或電感器。
圖35為用作變抗器的AMM單元、金屬介電單元或可變阻抗電路的可變阻抗元件232的另一個實施方式的電路示意性框圖。變抗器包括電晶體和電容器。電晶體的閘極由閘極電壓(Vgate)驅動，並且電晶體和電容器的連接由調諧電壓(Vtune)驅動。作為可變阻抗元件232的一個可選的實施方式，可以使用無源元件(比如，電阻器、電容器和/或電感器)來實施，其中，至少無源元件是可調節。
如在本文中所使用的，術語“基本上”和“大約”為其相應的術語提供工業上可接受的容差和/或各項之間的相對性。這種工業上可接受的容差的範圍從不到1%至50%，並且對應於但不限於元件值、集成電路處理變化、溫度變化、升降時間和/或熱噪音。各項之間的這種相對性的範圍從幾個百分比的差別到大幅的差 別。如還在本文中所使用的，術語“可操作地耦接至”、“耦接至”和/或“耦接”包括各項之間的直接耦接和/或各項之間經由中間項(比如，所述項包括但不限於元件、部件、電路和/或模組)間接耦接，其中，對於間接耦接而言，中間項不修改訊號訊息，但是可調整其電流電平、電壓電平和/或功率電平。如在本文中進一步所使用的，推斷耦接(即，一個部件與另一個部件通過推斷耦接)包括以與“耦接至”相同的方式的兩項之間的直接和間接耦接。如在本文中進一步所使用的，術語“可操作為”或“可操作地耦接至”表示項包括一個或多個功率連接、輸入、輸出等，以在啟用時，執行一個或多個其相應的功能，並且可進一步包括至一個或多個其他項的推斷耦接。如在本文中進一步使用的，術語“與…相關聯”表示單獨項和/或嵌入在另一項內的一個項的直接和/或間接耦接。如在本文中所使用的，術語“有利地比較”表示兩個或多個項、訊號等之間的比較提供期望的關係。比如，當期望的關係為訊號1具有比訊號2大的幅度時，則在訊號1的幅度比訊號2的幅度大或訊號2的幅度比訊號1的幅度小時，可以獲得有利的比較。
如在本文中所使用的，術語“處理模組”、“處理電路”和/或“處理單元”，可為單個處理裝置或多個處理裝置。這樣的處理裝置可為微處理器、微控制器、數位訊號處理器、微計算機、中央處理單元、現場可編程門陣列、可編程邏輯裝置、狀態機、邏輯電路、模擬電路、數位電路和/或基於電路的硬編碼和/或操作指令操縱(模擬或數位)訊號的任何裝置。處理模組、模組、處理電路和/或處理單元可為或者進一步包括儲存器和/或集成儲存器部件，其可為單個儲存器裝置、多個儲存器裝置和/或另一個處理模組、模組、處理電路和/或處理單元的嵌入的電路。這樣的儲存器裝置可為只讀儲存器、隨機存取儲存器、易失性儲存器、非易失性儲存器、靜態儲存器、動態儲存器、閃速儲存器、高速儲 存器和/或儲存數位訊息的任何裝置。要注意的是，如果處理模組、模組、處理電路和/或處理單元包括一個以上的處理裝置，那麼可集中定位(比如，通過有線和/或無線總線結構直接耦接在一起)或分佈定位(比如，通過區域網路和/或廣域網進行間接耦接，從而進行雲端計算)這些處理裝置。而且，要注意的是，如果處理模組、模組、處理電路和/或處理單元經由狀態機、模擬電路、數位電路和/或邏輯電路執行其一個或多個功能，那麼儲存對應操作指令的儲存器和/或儲存器部件可嵌入包括狀態機、模擬電路、數位電路和/或邏輯電路的電路內或位於所述電路的外部。依然要注意的是，儲存器部件可儲存並且處理模組、模組、處理電路和/或處理單元執行硬編碼的和/或操作的指令，這些指令與一個或多個圖中所示的至少一些步驟和/或功能相應。這樣的儲存器裝置或儲存器部件可包含在製品內。
上面已經借助於示出特定功能的性能和其關係的方法步驟，描述了本發明。為了便於描述，在本文中已經任意地限定了這些功能性構件和方法步驟的邊界和順序。只要特定功能和關係被適當地執行，就可定義可選的邊界和順序。任何這種可選的邊界或順序因此在所要求的本發明的範圍和精神內。此外，為了便於描述，已經任意地限定了這些功能性構件的邊界只要某些重要的功能被適當地執行，就可定義可選的邊界。同樣，在本文中也已經任意地定義了流程圖模組，以示出某些重要的功能。在某種使用的程度上，可另外定義流程圖模組的邊界和順序，並且這些邊界和順序依然執行某個重要的功能。功能性構件和流程圖模組的這樣的可選的定義和順序因此在所要求的本發明的範圍和精神內。本領域的技術人員也會認識到，本文中的功能性構件以及其他示例性方塊、模組和元件可以如圖所示實施或可以通過離散元件、專用集成電路、執行適當軟體的處理器等或其任意組合來實施。
就一個或多個實施方式而言，也已經至少部分描述了本發 明。本文中使用本發明的一個實施方式來示出本發明、本發明的一個方面、其特徵、其概念和/或其實例。體現本發明的設備、製品、機器、和/或工藝的物理實施方式可包括參照本文所討論的一個或多個實施方式所描述的一個或多個方面、特徵、概念、實例等。此外，根據所有附圖，這些實施方式可結合可使用相同或不同的參考數位的具有相同或相似名稱的功能、步驟、模組等，這些功能、步驟、模組等可為相同或相似的功能、步驟、模組等，或為不同的。
儘管上述圖中的電晶體作為場效應電晶體(FETs)示出，本領域的技術人員會理解的是，所述電晶體可以使用任何類型的電晶體結構來實施，該電晶體結構包括但不限於雙極型、金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)、N通道電晶體、P通道電晶體、增強模式、耗盡模式以及零電壓閾值(VT)型電晶體。
除非明確規定相反，否則在本文中所示的附圖中的任一圖中，發送至部件的訊號、來自部件的訊號和/或部件之間的訊號可為模擬或數位、連續時間或離散時間、以及單端或差分訊號。比如，如果將訊號路徑示為單端路徑，那麼該訊號路徑也表示差分訊號路徑。同樣，如果將訊號路徑示為差分路徑，那麼該訊號路徑也表示單端訊號路徑。本領域的技術人員會認識到，儘管在本文中描述了一個或多個特定結構，也可使用其他結構，這些結構使用未明確示出的一個或多個數據總線、部件之間的直接連接和/或其他部件之間的間接耦接。
在本發明的各種實施方式的描述中，使用了術語“模組”。模組包括處理模組、功能塊、硬體和/或儲存在儲存器上用於執行本文中可描述的一個或多個功能的軟體。要注意的是，如果通過硬體執行模組，那麼硬體可單獨地和/或結合軟體和/或固件進行操作。如本文中所使用的，模組可包含一個或多個子模組，這些子模組中的每個均可為一個或多個模組。
儘管在本文中已經明確描述本發明的各種功能和特徵的特定組合的，但這些特徵和功能的其他組合也是可以的。本發明不受到本文中所公開的特定實例的限制，並且明確包含這些其他的組合。
22‧‧‧天線
40‧‧‧基板
42‧‧‧電感器
44‧‧‧第一區域
46‧‧‧第二區域

Claims (8)

  1. 一種電路，包括：印刷電感器；印刷天線；基板，在第一區域內支撐所述印刷電感器並且在第二區域內支撐所述印刷天線，其中，所述第一區域用以增加所述電感器所產生的磁場，而所述第二區域用以增強所述天線所產生的電場；以及電容器，被支撐在所述基板的第三區域中，其中，隨著所述第三區域的介電常數變化，所述電容器的電容發生變化，從而提供射頻(RF)變抗器。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的電路，進一步包括：第一可變阻抗電路，調諧所述第一區域的磁導率；以及第二可變阻抗電路，調諧所述第二區域的介電常數。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述的電路，進一步包括：投影人工磁鏡(PAMM)，在半導體基板的表面上方一定距離處產生作為電磁特性的人工磁導體(AMC)。
  4. 根據申請專利範圍第3項所述的電路，其中，所述PAMM進一步包括：多個人工磁鏡(AMM)單元，其中，所述多個AMM單元中的一個AMM單元包括：導電元件，形成集總的電阻器-電感器-電容器(RLC)電路；以及阻抗元件，耦接至所述導電元件，其中，所述阻抗元件的阻抗和所述RLC電路的阻抗確定了有助於所述AMC的給定頻率範圍內的AMM單元的電磁性能。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述的電路，進一步包括以下中的一個： 雙工器，被支撐在所述基板的第三區域中；天線共用器，被支撐在所述基板的第三區域中；功率放大器的負載線，被支撐在所述基板的第三區域中；以及移相器，被支撐在所述基板的第三區域中。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述的電路，進一步包括：多個金屬介電單元，其中，所述多個金屬介電單元中的一個單元包括：導電元件，形成集總的電阻器-電感器-電容器(RLC)電路；以及阻抗元件，耦接至所述導電元件，其中，所述阻抗元件的阻抗和所述RLC電路的阻抗確定了給定頻率範圍內的所述單元的電磁性能；其中，所述多個金屬介電單元中的至少一些被調諧為經由不同的路徑通過所述多個金屬介電單元控制電磁訊號，以有效地提供射頻(RF)開關。
  7. 一種天線電路，包括：基板；天線，在所述基板上，其中，所述天線位於所述基板的用以增強所述天線產生之電場的區域中；投影人工磁鏡(PAMM)，在所述基板的表面上方一定距離處產生人工磁導體(AMC)，以促進天線的輻射模式；以及電容器，被支撐在所述基板的另一區域中，其中，隨著所述另一區域的介電常數變化，所述電容器的電容發生變化，從而提供射頻(RF)變抗器。
  8. 根據申請專利範圍第7項所述的天線電路，其中，所述PAMM進一步包括： 多個人工磁鏡(AMM)單元，其中，所述多個AMM單元中的一個AMM單元包括：導電元件，形成集總的電阻器-電感器-電容器(RLC)電路；以及阻抗元件，耦接至所述導電元件，其中，所述阻抗元件的阻抗和所述RLC電路的阻抗確定有助於所述AMC的給定頻率範圍內的AMM單元的電磁性能。
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