一种垂直馈电的双频滤波贴片天线

摘要

本发明实施例提供了一种垂直馈电的双频滤波贴片天线，采用呈矩形的单个贴片以及单层的馈电网络，即可实现双频段工作的贴片天线、并且，双频段工作完全通过馈电网络实现，没有额外增大贴片天线尺寸；通过在CPW背面加设的短截线、在贴片上开U形、L形以及直线型槽的方式，可以在低频段下边沿、高频段上边沿、高频段下边沿增添了三个辐射零点，提高了贴片天线的增益滚降率，使得双频带均具有了滤波性能。另外，本发明实施例将滤波功能集成到贴片天线的部件上，在贴片天线内信号的传输，不需要匹配电路，减少了整个滤波贴片天线的匹配电路占用的空间，也不会引入额外的插入损耗，使得整个滤波贴片天线的效率提高。

权利要求

1.一种垂直馈电的双频滤波贴片天线，其特征在于，包括：贴片、接地板、介质基板及印刷在所述介质基板上的馈电网络，其中，所述贴片与所述接地板平行；

所述介质基板夹设于所述贴片与所述接地板之间，且垂直于所述贴片和所述接地板；

所述介质基板包括：一个板面以及位于所述介质基板一个板面的背面的另一个板面，所述一个板面上的馈电网络包括：共面波导CPW以及T形探针，其中，所述T形探针与所述贴片之间存在间隔，用于对所述贴片进行耦合馈电；所述共面波导CPW印刷在所述一个板面上靠近所述接地板的一侧，所述共面波导CPW的两个外导体分别与所述共面波导CPW的一个内导体之间形成两个缝隙；所述另一个板面印刷有所述馈电网络的两条短截线，所述两条短截线并行不接触，并且均以所述一个内导体为中轴线，横跨所述两条缝隙；

所述贴片呈矩形，且所述贴片包括：刻蚀于所述贴片上用于形成辐射零点的两组谐振槽，所述两组谐振槽对称设置于所述贴片的中轴线的两侧，所述贴片的中轴线垂直于所述介质基板所在的平面，所述贴片作为辐射贴片，用于发射或接收信号；其中，每组谐振槽包括：一个直线槽、一个U形槽及两个L形槽，所述一个U形槽和所述两个L形槽位于所述一个直线槽的同一侧，且所述两个L形槽位于所述一个U形槽的两个折边外侧，所述直线槽位于所述贴片的中轴线与所述U形槽之间；

所述两条短截线和所述两组谐振槽对所述贴片辐射的信号进行滤波；并且所述共面波导CPW通过所述两个缝隙对所述两条短截线进行耦合馈电。

2.如权利要求1所述的垂直馈电的双频滤波贴片天线，其特征在于，每条短截线为半波长开路谐振器，所述每条短截线长度为谐振频点的半波长；

所述直线槽的槽线总长度为谐振频点的半波长；

所述U形槽的槽线总长度为谐振频点的半波长；

所述L形槽的槽线总长度为谐振频点的半波长。

3.如权利要求1至2任一项所述的垂直馈电的双频滤波贴片天线，其特征在于，所述T形探针包括：T形探针的垂直部分以及T形探针的水平部分，所述T形探针的垂直部分用于产生感抗，所述T形探针的水平部分与所述贴片平行，所述T形探针的水平部分与所述贴片之间形成一个平板电容器，用于产生容抗；

所述平板电容器与所述T形探针的垂直部分，构成一个LC谐振单元。

4.如权利要求1至2任一项所述的垂直馈电的双频滤波贴片天线，其特征在于，所述介质基板一个板面上的馈电网络还包括：两个倒L形枝节；

所述共面波导CPW包括：由所述T形探针的垂直部分与倒L形枝节的垂直部分构成的共面波导第二节CPW，以及与所述第二节共面波导CPW串联的第一节共面波导CPW；

所述第一节共面波导CPW包括：内导体以及两个外导体，所述内导体包括：从所述一个板面上靠近所述接地板一侧的底部到所述T形探针的垂直部分底部所在水平线之间的区域，所述外导体包括：从所述一个板面上靠近所述接地板一侧的底部到所述倒L形枝节的垂直部分底部所在水平线之间的区域，所述内导体与所述T形探针连接，所述外导体与两个倒L形枝节连接；所述两个倒L形枝节位于所述内导体的两侧。

5.如权利要求1至2任一项所述的垂直馈电的双频滤波贴片天线，其特征在于，所述垂直馈电的双频滤波贴片天线的工作频段为2.17‑2.55GHz及5.67‑6.53GHz。

6.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的垂直馈电的双频滤波贴片天线。

说明书

一种垂直馈电的双频滤波贴片天线

技术领域

[0001] 本发明涉及电气技术领域，特别是涉及一种垂直馈电的双频滤波贴片天线。

背景技术

[0002] 无线通信系统不断发展，射频前端器件也随之发展。而射频前端器件中的滤波天线作为此趋势的重要代表之一，是由滤波器和天线组成。因此，滤波器与天线作为射频前端
器件，两者的性能一定程度上直接影响着整个无线通信系统的性能。天线本质上是一种能
量转换器，将天线传输电路上的导行波发射成为可以在空间中传播的电磁波，或者将空间
中传播的电磁波接收成为天线传输电路上的导行波。而滤波器是滤除天线传输电路上杂波
的关键器件，可以将除指定频点或频段外的信号有效滤除，减小信号之间的干扰。由于天线
和滤波器作为两个不同功能的器件，完成信号的传输需要匹配电路进行匹配，因此一般设
计完成天线和滤波器之后，再用匹配电路连接两者，这样形成了由天线、滤波器及匹配电路
组成的滤波天线。

[0003] 上述设计的滤波天线存在如下问题：连接天线和滤波器的匹配电路占用较大的空间，并且会引入额外的插入损耗，使得整个滤波天线的效率降低。

发明内容

[0004] 本发明实施例的目的在于提供一种垂直馈电的双频滤波贴片天线，用以解决现有技术中连接天线和滤波器的匹配电路占用较大的空间，并且会引入额外的插入损耗，使得
整个滤波天线的效率降低的技术问题。具体技术方案如下：

[0005] 第一方面，本发明实施例提供了垂直馈电的双频滤波贴片天线，包括：

[0006] 贴片、接地板、介质基板及印刷在所述介质基板上的馈电网络，其中，

[0007] 所述贴片与所述接地板平行；

[0008] 所述介质基板夹设于所述贴片与所述接地板之间，且分别垂直于所述贴片和所述接地板；

[0009] 所述介质基板包括：一个板面以及位于所述介质基板一个板面的背面的另一个板面，所述一个板面上的馈电网络包括：共面波导CPW以及T形探针，其中，所述T形探针与所述
贴片之间存在间隔，用于对所述贴片进行耦合馈电；所述CPW印刷在所述一个板面上靠近所
述接地板的一侧，所述CPW的两个外导体分别与所述CPW的一个内导体之间形成两个缝隙；
所述另一个板面印刷有所述馈电网络的两条短截线，所述两条短截线并行不接触，并且均
以所述一个内导体为中轴线，横跨所述两条缝隙；

[0010] 所述贴片呈矩形，且所述贴片包括：刻蚀于所述贴片上用于形成辐射零点的两组谐振槽，所述两组谐振槽分别位于所述中轴线的两侧，所述中轴线垂直于所述介质基板所
在的平面，所述贴片作为辐射贴片，用于发射或接受信号；其中，每组谐振槽包括：一个直线
槽、一个U形槽及两个L形槽，所述一个U形槽和所述两个L形槽位于所述一个直线槽的同一
侧，且所述两个L形槽位于所述一个U形槽的两个折边外侧，所述直线槽位于所述中轴线与
所述U形槽之间；

[0011] 通过所述两条短截线和所述两组谐振槽对所述贴片辐射的信号进行滤波，滤出无用频段，保留有用频段；并且所述CPW中的第一节共面波导通过所述两个缝隙对所述两条短
截线进行耦合馈电。

[0012] 进一步的，每条短截线为半波长开路谐振器，所述每条短截线长度为谐振频点的半波长；

[0013] 所述直线槽的槽线总长度为谐振频点的半波长；

[0014] 所述U形槽的槽线总长度为谐振频点的半波长；

[0015] 所述L形槽的槽线总长度为谐振频点的半波长。

[0016] 进一步的，所述T形探针包括：T形探针的垂直部分以及T形探针的水平部分，所述T形探针的垂直部分用于产生感抗，所述T形探针的水平部分与所述贴片平行，所述T形探针
的水平部分与所述贴片之间形成一个平板电容器，用于产生容抗；

[0017] 所述平板电容器与所述T形探针的垂直部分，构成一个LC谐振单元。

[0018] 进一步的，由所述T形探针的水平部分与所述CPW外导体组成的，相对于所述T形探针的垂直部分两侧的馈电结构，所述馈电结构与所述T形探针的水平部分平行，呈带状线。

[0019] 进一步的，所述介质基板一个板面上的馈电网络还包括：两个倒L形枝节；

[0020] 所述CPW包括：由所述T形探针的垂直部分与倒L形枝节的垂直部分构成的第二节CPW，以及与所述第二节CPW串联的所述第一节CPW；

[0021] 所述第一节CPW包括：内导体以及两个外导体，所述内导体包括：从所述一个板面上靠近所述接地板一侧的底部到所述T形探针的垂直部分底部所在水平线之间的区域，所
述外导体包括：从所述一个板面上靠近所述接地板一侧的底部到所述倒L形枝节的垂直部
分底部所在水平线之间的区域，所述内导体与所述T形探针连接，所述外导体与两个倒L形
枝节连接。

[0022] 进一步的，所述垂直馈电的双频滤波贴片天线的工作频段为2.17‑2.55GHz及5.67‑6.53GHz。

[0023] 第二方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括如上述的垂直馈电的双频滤波贴片天线。

[0024] 本发明实施例有益效果：

[0025] 本发明实施例提供的一种垂直馈电的双频滤波贴片天线，采用呈矩形的单个贴片以及单层的馈电网络，即可实现双频段工作的贴片天线，并且单个贴片占用尺寸小；并且，
双频段工作完全通过馈电网络实现，没有额外增大贴片天线尺寸，因此本发明实施例具有
较小的馈电网络及辐射单元；并且，通过在CPW背面加设的短截线、在贴片上开U形、L形以及
直线型槽的方式，可以在低频段下边沿、高频段上边沿、高频段下边沿增添了三个辐射零
点，提高了贴片天线的增益滚降率，使得双频带均具有了滤波性能。另外，本发明实施例将
滤波功能集成到贴片天线的部件上，在贴片天线内信号的传输，不需要匹配电路，减少了整
个滤波贴片天线的匹配电路占用的空间，也不会引入额外的插入损耗，使得整个滤波贴片
天线的效率提高。

[0026] 当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

[0027] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图获得其他的附图。

[0028] 图1为本发明实施例中垂直馈电的双频带滤波天线结构的天线总体三维视图；

[0029] 图2为本发明实施例中馈电网络正反面的电路示意图；

[0030] 图3为本发明实施例中贴片的结构示意图；

[0031] 图4为本发明实施例中馈电网络电路原理图；

[0032] 图5为本发明实施例中馈电网络与图1对应的标注图；

[0033] 图6为本发明实施例中垂直馈电的双频带滤波天线结构的俯视图；

[0034] 图7为本发明实施例中垂直馈电的双频带滤波天线结构的馈电网络正面反面总体结构；

[0035] 图8为本发明实施例中垂直馈电的双频带滤波天线结构的馈电网络局部放大图；

[0036] 图9为本发明实施例中不包含馈电网络背面短截线及贴片谐振槽的双频段天线的反射系数及增益的示意图；

[0037] 图10为本发明实施例中当频率为2.76GHz时贴片上的电流分布图；

[0038] 图11为本发明实施例中当频率为5.52GHz时贴片上的电流分布图；

[0039] 图12为本发明实施例中当频率为5.65GHz时馈电网络背面上的电流分布图；

[0040] 图13为本发明实施例中当频率为6.62GHz时贴片的电流分布图；

[0041] 图14为本发明实施例中双频带滤波天线的反射系数示意图；

[0042] 图15为本发明实施例中双频带滤波天线的增益示意图；

[0043] 图16为本发明实施例中双频带滤波天线工作在2.4GHz频点的方向图；

[0044] 图17为本发明实施例中双频带滤波天线工作在5.87GHz频点的方向图。

具体实施方式

[0045] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0046] 针对现有技术中连接天线和滤波器的匹配电路占用较大的空间，并且会引入额外的插入损耗，使得整个滤波天线的效率降低的问题，本发明实施例提供一种垂直馈电的双
频滤波贴片天线，采用呈矩形的单个贴片以及单层的馈电网络，即可实现双频段工作的贴
片天线，并且单个贴片占用尺寸小；并且，双频段工作完全通过馈电网络实现，没有额外增
大贴片天线尺寸，因此本发明实施例具有较小的馈电网络及辐射单元；并且，通过在CPW背
面加设的短截线、在贴片上开U形、L形以及直线型槽的方式，可以在低频段下边沿、高频段
上边沿、高频段下边沿增添了三个辐射零点，提高了贴片天线的增益滚降率，使得双频带均
具有了滤波性能。另外，本发明实施例将滤波功能集成到贴片天线的部件上，在贴片天线内
信号的传输，不需要匹配电路，减少了整个滤波贴片天线的匹配电路占用的空间，也不会引
入额外的插入损耗，使得整个滤波贴片天线的效率提高。

[0047] 下面首先对本发明实施例提供的垂直馈电的双频滤波贴片天线进行介绍。

[0048] 本发明实施例所提供的一种垂直馈电的双频滤波贴片天线，应用于电子设备，具体的，该电子设备可以为：台式计算机、便携式计算机、智能移动终端、服务器等。在此不作
限定，任何可以实现本发明实施例的电子设备，均属于本发明的保护范围。并且，垂直馈电
的双频滤波贴片天线应用范围广泛，比如但不限于在移动电台、跳频雷达、基站等场景中。

[0049] 本发明实施例所提供的垂直馈电的双频滤波贴片天线，该天线可以包括如下构件：

[0050] 如图1所示，贴片1、接地板2、介质基板3及印刷在所述介质基板上的馈电网络，其中，

[0051] 所述贴片与所述接地板平行；所述贴片与接地板之间为空气介质层；使用空气介质的作用是形成一个厚介质微带贴片天线。

[0052] 所述介质基板夹设于所述贴片与所述接地板之间，且分别垂直于所述贴片和所述接地板；此介质基板垂直地插入贴片和接地板之间的结构起到了馈电和固定贴片的作用。

[0053] 所述介质基板包括：一个板面以及位于所述介质基板一个板面的背面的另一个板面，所述一个板面上的馈电网络包括：共面波导(Coplanar Waveguide，简称CPW)以及T形探
针30，参见图2所示，其中，所述T形探针30与所述贴片之间存在间隔，用于对所述贴片进行
耦合馈电；所述CPW印刷在所述一个板面上靠近所述接地板的一侧，所述CPW的两个外导体
31分别与所述CPW的一个内导体32之间形成两个缝隙33；所述另一个板面印刷有所述馈电
网络的两条短截线34，所述两条短截线34并行不接触，并且均以所述一个内导体32为中轴
线，横跨所述两条缝隙33。此处的CPW包括两个外导体31和一个内导体32，一个内导体32位
于所述两个外导体31之间，且与所述两个外导体31之间形成两个缝隙33。其中，短截线作为
微带线，这样CPW的电场是通过这两条缝隙传播的，这两缝隙中的电场激励起了短截线上的
电流，因此CPW和微带线之间是耦合馈电。

[0054] 如图3所示，所述贴片1呈矩形，且所述贴片包括：刻蚀于所述贴片上用于形成辐射零点的两组谐振槽，所述两组谐振槽分别位于所述中轴线的两侧，所述中轴线垂直于所述
介质基板所在的平面，所述贴片作为辐射贴片，用于发射或接受信号；其中，每组谐振槽包
括：一个直线槽11、一个U形槽12及两个L形槽13，所述一个U形槽12和所述两个L形槽13位于
所述一个直线槽11的同一侧，且所述两个L形槽13位于所述一个U形槽12的两个折边外侧，
所述直线槽11位于所述中轴线与所述U形槽12之间。

[0055] 通过所述两条短截线和所述两组谐振槽对所述贴片的信号进行滤波，滤出无用频段，保留有用频段，所述CPW中的第一节共面波导通过所述两个缝隙对所述两条短截线进行
耦合馈电。

[0056] 在本发明实施例中，采用呈矩形的单个贴片以及单层的馈电网络，即可实现双频段工作的贴片天线，并且单个贴片占用尺寸小；并且，双频段工作完全通过馈电网络实现，
没有额外增大贴片天线尺寸，因此本发明实施例具有较小的馈电网络及辐射单元；并且，通
过在CPW背面加设的短截线、在贴片上开U形、L形以及直线型槽的方式，可以在低频段下边
沿、高频段上边沿、高频段下边沿增添了三个辐射零点，提高了贴片天线的增益滚降率，使
得双频带均具有了滤波性能。另外，本发明实施例将滤波功能集成到贴片天线的部件上，在
贴片天线内信号的传输，不需要匹配电路，减少了整个滤波贴片天线的匹配电路占用的空
间，也不会引入额外的插入损耗，使得整个滤波贴片天线的效率提高。

[0057] 首先需要说明的是，上述垂直馈电的双频滤波贴片天线中馈电网络的实现原理，参见图4所示，并且说明图4原理图中的部件等效的图5中等效元件：

[0058] 图5中圈出来并标有标号部分分别代表了原理图中的各个枝节。图4中的第一端口接SMA接头进行馈电，第二端口代替辐射贴片1。图5中第一节共面波导51等效于图4中第一
端口连接的特征阻抗及相位分别为Z1，θ1的枝节41；图5中第二节共面波导56等效于图4中第
一节共面波导串联着由T型探针垂直部分与倒L型枝节构成的第二节共面波导，其特征阻抗
及相位分别为Z2，θ2的枝节46。由于每条短截线为半波长开路谐振器，且耦合馈电时谐振器
中点电流为零，并且两个四分之一波长加起来就是半波长，因此每条短截线可分别看作由
两个四分之一谐振器组成。为方便等效，将每条短截线划分为两个等长枝节即四分之一谐
振器，长度对应谐振频率的四分之一波长，因此，图5中每个短截线被分成两个等长支节341
至344，分别等效于图4中特征阻抗及相位均为Z4，θ4等长支节42至45。由于第一节共面波导
通过缝隙对背面的两条短截线进行耦合馈电，CPW每条缝隙与单个等长枝节存在电容C1。特
征阻抗及相位分别为Z2，θ2的枝节连接着由所述T形探针的水平部分与所述CPW外导体组成
的，相对于所述T形探针的垂直部分两侧的馈电结构，所述馈电结构与所述T形探针的水平
部分平行，其特性类似于带状线，其中，两侧的馈电结构如图5所示即为左侧的馈电结构57
和右侧馈电结构58，等效于图4中的特征阻抗及相位分别为Z3，θ3的枝节47、48。最后，T形探
针对贴片进行耦合馈电，T形探针半臂与贴片之间存在电容C2。

[0059] 基于上述馈电网络的实现原理的说明，继续说明各部件的参数等信息。

[0060] 本发明实施例中的介质基板可以但不限于为FR4环氧介质基板，介电常数为4.4，厚度为1mm，介质损耗为0.02，贴片与接地板均为纯铜片。能够实现本发明实施例的具有介
电常数，厚度，介质损耗的介质基板，均属于本发明实施例的保护范围，在此不再一一举例。
这样利用垂直印刷电路板和铜片来实现厚介质微带贴片天线，具有结构简单、双频带工作、
频带较宽、频带边沿增益滚降率较高的特点。

[0061] 结合上述介质基板的基本介绍，并结合图5、图6、图7及图8，此处结合贴片、接地板、介质基板的详细参数举例如下：

[0062] 贴片与介质基板均为厚度为0.3mm的纯铜片，接地板尺寸l1＝120mm，w1＝100mm，贴片尺寸l2＝50mm，w2＝48mm。

[0063] 贴片上刻蚀有各类谐振槽，每组谐振槽中包括的一个直线槽、一个U形槽及两个L形槽等所有槽的宽度均为l4＝0.2mm，其中，直线型槽长度w3＝25.2mm，U形槽尺寸w4＝22mm，
l3＝15.2mm，L型槽尺寸l5＝18.2mm，w5＝2.3mm。

[0064] 介质基板尺寸为35×14.5×1mm3，馈电网络印刷在介质基板正反两面上，也就是一个板面和另一个板面。为了方便解释说明，上述一个板面和另一个板面可以分别称为介
质基板正面和介质基板反面，反面也可以称为背面。

[0065] 介质基板正面印刷有具有双频段馈电性能包括CPW和T形探针的馈电网络，其中CPW长度h2＝10.5mm，外导体宽度d1＝16.1mm，内导体宽度d2＝2mm，内外导体之间的缝隙为
0.4mm，T形探针接CPW内导体，其竖直部分长度为4.3mm，宽度与内导体一致；T形探针水平部
分宽度d3＝10mm，长度p1＝0.4mm。除此之外，CPW外导体上连接倒L形枝节，其竖直部分长度
p4＝3.4mm，宽度m4＝1.5mm，水平部分长度m2＝3.5mm，宽度p2＝0.2mm。介质基板背面印刷有
短截线，其长度d5＝27.2mm，宽度h5＝1.9mm。

[0066] 上述贴片、接地板、介质基板的详细参数举例，下面说明贴片、接地板、介质基板上设置的构件的说明如下：

[0067] 上述垂直馈电的双频滤波贴片天线中馈电网络的输入端口35为超小A型(Sub‑Miniature‑A，简称SMA)连接头，如图7所示。SMA连接头穿过接地面对馈电网络进行侧馈。

[0068] 上述馈电网络中的T形探针馈电是采用探针馈电技术可以实现微带贴片天线双频带或宽频带的方法之一。T形探针馈电是用一种T形探针对贴片进行耦合馈电。在无需外加
匹配网络的条件下，通过调节T形探针的高度和长度，就可以使得驻波比小于2的带宽达
40％以上或实现多个频带。其本质是指在主贴片旁加载新的谐振器。由于采用了T形探针进
行馈电，相比于传统微带贴片天线的窄带宽，本发明实施例在双频段内均具有接近15％的
较宽阻抗带宽。本发明实施例的工作频段为2.17‑2.55GHz及5.67‑6.53GHz，能够实现对ISM
频 段的 全 覆 盖 ，能 在通 信 系 统 中 得 到 广泛 应 用 ，其中 ，I S M 频 段 是
IndustrialScientificMedical Band的简称，中文解释分别是Industrial工业的、
Scientific科学的和Medical医学的，因此顾名思义ISM频段就是各国挪出某一段频段主要
开放给工业，科学和医学机构使用。

[0069] 为了通过CPW和上述T形探针，实现双频段馈电。上述T形探针是一种典形的拓展贴片天线带宽的方法，所述T形探针包括：T形探针的垂直部分以及T形探针的水平部分，T形探
针的垂直部分会产生感抗L，即电感，而T形探针的水平部分与贴片平行，所述T形探针的水
平部分与所述贴片之间存在容抗C，即电容，可近似作为一个平板电容器。T形探针的电感，
和探针与贴片之间的电容，构成了一个LC谐振单元，使天线呈现宽频带或者多频带。

[0070] 上述由于T形探针的垂直部分对应电感的感抗值是和T形探针与接地面之间的高度有关，因而可以通过修改CPW外导体部分高度调整感抗值。因此，本发明实施例在CPW外导
体两侧分别添加两个倒L形枝节，以部分抬高接地面的方式，实现将T形探针拓宽的频带频
移到高频段，而贴片本身的谐振频率则在低频，故而实现了双频带性能。具体说明如下：

[0071] 所述介质基板一个板面上的馈电网络还包括：两个倒L形枝节36，参见图7所示，图7为本发明垂直馈电的双频带滤波天线结构的馈电网络正面反面总体结构，实线部分为正
面结构，虚线部分为反面结构，反面结构也可以称为馈电网络的背面，也就是介质基板的另
一个板面。

[0072] 所述CPW包括：由所述T形探针的垂直部分与倒L形枝节的垂直部分构成的第二节CPW，以及与所述第二节CPW串联的所述第一节CPW；

[0073] 所述第一节CPW包括：内导体以及两个外导体，所述内导体包括：从所述一个板面上靠近所述接地板一侧的底部到所述T形探针的垂直部分底部所在水平线之间的区域，所
述外导体包括：从所述一个板面上靠近所述接地板一侧的底部到所述倒L形枝节的垂直部
分底部所在水平线之间的区域，所述内导体与所述T形探针连接，所述外导体与两个倒L形
枝节连接。其中，信号带可以称为内导体，CPW自身结构的接地板称为外导体。对此，图9展示
了不包含馈电网络背面短截线及贴片谐振槽的双频段天线的反射系数及增益。该双频段天
线能够分别包含中心频率为2.45GHz与5.8GHz的ISM频段。

[0074] 基于上述馈电网络，为了能够提高天线的频率选择性，本发明实施例在低频段和高频带通带边沿处，通过上述两条短截线和两组谐振槽形成滤波功能，这两种形成滤波功
能的短截线和谐振槽，都可以在特定谐振频点形成强谐振，抑制贴片辐射。也就是，滤出贴
片的信号中无用频段，保留有用频段。这里的谐振频点与谐振槽或短截线的长度有关。可选
的，每条短截线为半波长开路谐振器，所述每条短截线长度为谐振频点的半波长；所述直线
槽的槽线总长度为谐振频点的半波长；所述U形槽的槽线总长度为谐振频点的半波长；所述
L形槽的槽线总长度为谐振频点的半波长。图10展示了天线在相应谐振频点的电流分布。在
图5中可以看到，由于U形槽长度为51.6mm，约为2.76GHz的半波长，因此在贴片上沿槽形成
强电流。这样的强电流极大抑制了贴片辐射，在低频段通带下边沿产生辐射零点。同样地，
在5.52GHz时，长度约为半波长(25.2mm)的直线型槽形成谐振，在高频带上边沿产生辐射零
点，如图11。同时，为了进一步提高高频段上边沿的滚降率，在馈电网络背面加载两条长度
为27.2mm的短截线。馈电网络背面于5.65GHz的电流分布图如图12。此时两条短截线形成了
强谐振。直线型谐振槽与两条短截线共同作用于高频带上边沿，极大地增强了其增益滚降
率。高频段下边沿辐射零点则是由L形与U形谐振槽共同形成的，其电流分布图为图13。L形
槽总长度为20.1mm，约为6.62GHz时的半波长，而U形槽则约为此时频率的一个波长，两槽均
能形成一定强度的电流，共同抑制天线辐射。

[0075] 基于上述所有构建的参数和结构的介绍，分析天线所能够达到的效果如下：

[0076] 天线的反射系数及增益曲线如图14和图15所示。由图14可知，低频段‑10dB阻抗带宽为2.17‑2.55GHz，相对阻抗带宽为16.1％。高频段‑10dB阻抗带宽为5.67‑6.53GHz，相对
阻抗带宽为14.1％。从图中可以看出，在添加滤波结构后天线仍保持了良好的带宽特性。天
线增益曲线方面，由于天线在两个频带内最大辐射方向不同，因此将高频、低频段的最大辐
射方向的增益曲线均绘制出来。低频段通带中，最大辐射方向为θ＝40°、 高频段通
带中，最大辐射方向为θ＝24°、 两个角度的增益曲线如图15。可以看到，两条增益
曲线在低频段下边沿、高频段上边沿和高频段下边沿均形成了辐射零点。当辐射角度位于θ
＝40°、 时，即低频段的最大辐射方向，下边沿的增益滚降率为38.1dB/GHz。当辐射
角度位于θ＝24°、 时，即高频段的最大辐射方向，上边沿的增益滚降率为93dB/
GHz，下边沿的增益滚降率为24.7dB/GHz。良好的增益滚将率使得天线的增益曲线呈现准椭
圆形，保证了天线的滤波性能。

[0077] 如图16和图17的双频带滤波天线工作在对应频段的方向图，可以看到，在双频段内方向图均为圆锥形。在2.4GHz时，最大辐射方向为θ＝40°、 主极化增益值为
4.2dBi；在5.87GHz时，最大辐射方向为θ＝°28°、 主极化增益值为5.1dBi。由图可
知，双频带内最大辐射方向虽有差异，但变化不大。

[0078] 总结来说，本发明实施例采用T形探针和CPW馈电技术，实现了天线的双频带性能。其次，结合新型滤波天线设计方法，通过在CPW传输线背面加载短截线、在贴片上开U形、L形
以及直线型槽的方式，在低频段下边沿、高频段上、下边沿增添了三个辐射零点，提高了天
线的增益滚降率，使得双频带均具有了滤波性能。低频、高频‑10dB阻抗带宽分别为16.1％
和14.1％，说明使用T形探针垂直馈电可以明显解决传统贴片天线带宽较窄的问题。带内低
频、高频段的最大增益分别可达到4.2dBi及5.8dBi，增益曲线呈现准椭圆形，具有良好的频
率选择性能。

[0079] 下面继续对本发明实施例提供的电子设备进行介绍。

[0080] 本发明实施例还提供了一种电子设备，包括如上述垂直馈电的双频滤波贴片天线。

[0081] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存
在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖
非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要
素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备
所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在
包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0082] 本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于电子设
备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实
施例的部分说明即可。

[0083] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。