频率选择表面及电子装置

技术领域

本公开属于微波技术领域，具体涉及一种频率选择表面及电子装置。

背景技术

频率选择表面(Frequency Selective Surface，FSS)是一种二维周期阵列结构，就其本质而言是一个空间滤波器，与电磁波相互作用表现出明显的通带或带阻的滤波特性。在5G工业互联的趋势下，为了实现工厂内高速的数据传输，业内专家们纷纷表示4.9GHz频段(即N79频段：4800MHz-4900MHz)将有望成为工业互联数据大上行的有利频段。然而，在如今复杂的电磁波环境下，不同频段的电磁波之间往往会因为串扰影响通信设备间通信的质量。因此，开发能够有效阻断该频段电磁波厂内外穿透及泄露的带阻频率选择表面将成为一项热门。

目前的频率选择表面均是宽频带阻频率选择表面，即低频率选择性表面结构。虽然，此类结构可以顺利阻断目标频段的电磁波透过，但此类结构仍会对目标频段外的其他频段的电磁波同样产生阻断作用。因此，该类结构的频率选择性就显得并不完美。为了提高频率选择性，一般是利用单层结构多层级联的形式，然而多层级联的方法会增加结构的厚度，无形中给结构整体增加了重量。并且，目前的频率选择表面结构均为非透明结构，不利于与其他结构共型，影响结构美观。

发明内容

本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种频率选择表面及电子装置。

第一方面，本公开实施例提供一种频率选择表面，所述频率选择表面包括：介质基板、及位于所述介质基板上阵列排布的多个谐振结构；

每个所述谐振结构包括：多个断开设置的突出部；多个所述突出部的延伸方向相交。

可选地，所述突出部包括：U型部、第一连接部和第二连接部；

所述U型部的一端连接所述第一连接部，另一端连接所述第二连接部。

可选地，所述U型部包括：第三连接部、第四连接部和第五连接部；

所述第三连接部的一端和所述第四连接部的一端分别连接所述第五连接部的两端，且所述第三连接部和所述第四连接部相对设置，

所述第三连接部的另一端连接所述第一连接部，所述第四连接部的另一端连接所述第二连接部。

可选地，同一所述谐振结构中，相邻的所述第五连接部的侧边至少部分相对设置。

可选地，同一所述谐振结构中，多个所述第五连接部合围形成镂空开口。

可选地，所述第一连接部、所述第二连接部、所述第三连接部、所述第四连接部和所述第五连接部为一体成型结构。

可选地，每个所述谐振结构包括：四个所述突出部；其中，

相对的两个所述突出部呈轴对称设置。

可选地，所述介质基板包括：透明介质基板。

可选地，所述突出部包括：金属贴片。

可选地，所述金属贴片包括：多条金属网格线。

第二方面，本公开实施例提供一种电子装置，包括如上述提供的频率选择表面。

附图说明

图1为一种示例性的频率选择表面的结构示意图；

图2为本公开实施例提供的一种频率选择表面的结构示意图；

图3为图2所示的一种频率选择表面中谐振结构的结构示意图；

图4为一种示例性的频率选择表面中谐振结构的结构示意图；

图5为图4所示的频率选择表面的插入损耗示意图；

图6为另一种示例性的频率选择表面中谐振结构的结构示意图；

图7为图6所示的频率选择表面的插入损耗示意图；

图8为图2所示的一种频率选择表面的插入损耗示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细描述。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

图1为一种示例性的频率选择表面的结构示意图，如图1所示，该频率选择表面包括：介质基板101、以及设置在介质基板101上阵列排布的多个谐振结构102。其中，介质基板101一般采用印制电路板制成，为硬质非透明材料，可以对其上形成的谐振结构102进行有效支撑，谐振结构102可以采用金属贴片制成，在金属贴片中可以形成镂空开口，以对相应的目标频段的电磁波进行阻断，以及将其他频段的电磁波进行透过，从而避免不同频段的电磁波所携带的信号的干扰，进而可以提高通信质量。然而，目前的频率选择表面均是宽频带阻频率选择表面，即低频率选择性表面结构。虽然，此类结构可以顺利阻断目标频段的电磁波透过，但此类结构仍会对目标频段外的其他频段的电磁波同样产生阻断作用。因此，该类结构的频率选择性就显得并不完美。为了提高频率选择性，一般是利用单层结构多层级联的形式，然而多层级联的方法会增加结构的厚度，无形中给结构整体增加了重量。并且，目前的频率选择表面结构均为非透明结构，不利于与其他结构共型，影响结构美观。

为了至少解决相关技术中的频率选择表面存在的上述技术问题之一，本公开实施例提供了一种频率选择表面及电子设备，下面将结合附图及具体实施方式，对本公开实施例提供的频率选择表面及电子设备进行进一步详细描述。

第一方面，本公开实施例提供了一种频率选择表面，图2为本公开实施例提供的一种频率选择表面的结构示意图，如图2所示，该频率选择表面包括：介质基板101、及位于介质基板101上阵列排布的多个谐振结构102；每个谐振结构102包括：多个断开设置的突出部103；多个突出部103的延伸方向相交。

介质基板101可以采用正方形板材制成，可以对印制在其上的谐振结构102进行有效支撑，保证谐振结构102的极化稳定性，介质基板101的具体尺寸可以根据谐振结构102的尺寸进行设置，在此不再进行限定。可以理解的是，介质基板101的形状还可以为三角形、多边形等其他形状，在此不再一一列举。其介电常数可以为2.0至3.0，可以根据实际需要选取具有合适的相对介电常数的材料制成。

谐振结构102可以由多个断开设置突出部103组成，且多个突出部103的延伸方向相交，其中，突出部103可以采用具有良好导电性能的金属材料或者非金属材料制成，其可以对目标频段的电磁波进行阻断，将除目标频段的电磁波进行透过，以保证良好的通信质量。可以通过调整突出部103的内部结构之间的间距以及相邻的突出部103之间的间距，来调整谐振结构102整体所阻断的电磁波的频段。

在本公开实施例中，以4.9GHz频段(即N79频段：4800MHz-4900MHz)的电磁波为目标频段，经过测试，本公开实施例提供的频率选择表面可以对上述目标频段的电磁波具有良好的频率选择性，可以将目标频段的电磁波进行有效阻断，这样可以仅用一层谐振结构102即可实现对目标频段两侧插损曲线的陡直，使常用低频频段(700MHz-3500MHz)插入损耗特性可低至1dB以下，因此可以不必采用多层级联的方式来提高其频率选择性，从而可以在保证频率选择表面具有良好的频率选择性的同时，可以降低频率选择表面的厚度，进而有利于产品的轻薄化，以提高用户使用体验。

图3为图2所示的一种频率选择表面中谐振结构的结构示意图，如图3所示，谐振结构102中的每个突出部103包括：U型部、第一连接部1031和第二连接部1032；U型部的一端连接第一连接部1031，另一端连接第二连接部1032。

在本公开实施例中，同一谐振结构102可以设置有多个突出部103，即设置有多个U型部，各个U型部的底部相互靠近，各个U型部的开口相互远离，呈环绕设置，突出部103的延伸方向为背离其中的U型部的开口的方向。U型部的两端分别连接第一连接部1031和第二连接部1032，可以形成如图3所示的“Ω”形状。为了便于理解本公开实施例提供的频率选择表面的频率选择特性，下面将以相关技术中的其他两种结构的频率选择表面作为对比，对本公开实施例提供的频率选择表面进行说明。图4为一种示例性的频率选择表面中谐振结构的结构示意图，如图4所示，该频率选择表面中的谐振结构呈环形。图5为图4所示的频率选择表面的插入损耗示意图，如图5所示，该环形谐振结构的频率选择表面具有良好的宽频选择特性。该环形谐振结构的频率选择表面在-10dB标准下满足4.14GHz-5.75GHz(带宽：1.61GHz)的插入损耗特性，而3.5GHz频段下的插入损耗仅为-5.08dB。因此，该种环形谐振结构的频率选择表面虽然可以轻易阻断目标频段(4800MHz-4960MHz)，但无法实现常用低频段(700MHz-3500MHz)内的低损耗。图6为另一种示例性的频率选择表面中谐振结构的结构示意图，如图6所示，该频率选择表面中的谐振结构呈“米”字形。图7为图6所示的频率选择表面的插入损耗示意图，如图7所示，该“米”字形频率选择表面可以满足4.49GHz-5.32GHz(带宽：830MHz)的-10dB插入损耗带宽。虽然，相比环形频率选择表面的频率选择性有所提高，但仍无法有效降低3.5GHz频点下的插入损耗特性。如图7所示，该种“米”字形频率选择表面在3.5GHz频点下仅能实现-2.3dB的插入损耗特性，该种“米”字形频率选择表面亦无法使3.5GHz频点下的插入损耗降至小于1dB。图8为图2所示的一种频率选择表面的插入损耗示意图，如图8所示，本公开实施例提供的频率选择表面可以满足4.79GHz-4.96GHz(带宽：170MHz)的-10dB插入损耗特性，并且可以有效地降低3.5GHz频段下的插入损耗，使其低于1dB。目前，本公开实施例提供的频率选择表面可以实现3.5GHz频段下-0.74dB的插入损耗特性。可以看出，本公开实施例提供的频率选择表面具备非常优秀的频率选择特性，保证了常用低频段(700MHz-3500MHz)的高效传输，这样可以不必采用多层级联的方式来提高其频率选择性，从而可以在保证频率选择表面具有良好的频率选择性的同时，可以降低频率选择表面的厚度，进而有利于产品的轻薄化，以提高用户使用体验。

在一些实施例中，U型部包括：第三连接部1033、第四连接部1034和第五连接部1035；第三连接部1033的一端和第四连接部1034的一端分别连接第五连接部1035的两端，且第三连接部1033和第四连接部1034相对设置，第三连接部1033的另一端连接第一连接部1031，第四连接部1034的另一端连接第二连接部1032。

U型部中第三连接部1033和第四连接部1034呈相对设置，具体地，第三连接部1033与第四连接部1034可以相互平行，二者之间通过第五连接部1035连接。需要说明的是，为了保证频率选择表面整体优良的频率选择特性，第一连接部1031、第二连接部1032、第三连接部1033、第四连接部1034和第五连接部1035的端部可以采用倒角形式，即各个端部可以为非直角形状。在实际应用中，可以通过调节第三连接部1033和第四连接部1034之间的间距来调整整个频率选择表面所阻断的电磁波的频段，使得目标频段(4800MHz-4960MHz)的电磁波，并使得常用低频段(700MHz-3500MHz)的高效传输，这样可以不必采用多层级联的方式来提高其频率选择性，从而可以在保证频率选择表面具有良好的频率选择性的同时，可以降低频率选择表面的厚度，进而有利于产品的轻薄化，以提高用户使用体验。可以理解的是，在本公开实施例中，每个突出部103可以由五个连接部构成一个“Ω”形状，其连接部的数量还可以为其他数量，以形成更多数量的“Ω”形状，以提高频率选择表面整体的频率选择特性，其具体数量可以根据实际需要进行设置，在此不再进行详述。

在一些实施例中，同一谐振结构102中，相邻的第五连接部1035的侧边至少部分相对设置。

相邻的第五连接部1035的侧边可以至少部分相对设置，二者之间可以形成一定的间隙，可以通过调节间隙的大小来调节谐振结构102整体的电容值，使得谐振带宽大大缩减，以满足4.79GHz-4.96GHz(带宽：170MHz)的-10dB插入损耗特性，并且可以有效地降低3.5GHz频段下的插入损耗，使其低于1dB，保证频率选择表面具有良好的频率选择性。

在一些实施例中，同一所述谐振结构中，各个第五连接部1035合围形成镂空开口。

各个第五连接部1035合围形成的镂空开口，与上述的相邻的第五连接部1035之间的间隙的作用相同，其可以调节谐振结构102整体的电容值，使得谐振带宽大大缩减，以满足4.79GHz-4.96GHz(带宽：170MHz)的-10dB插入损耗特性，并且可以有效地降低3.5GHz频段下的插入损耗，使其低于1dB，保证频率选择表面具有良好的频率选择性。

在一些实施例中，第一连接部1031、第二连接部1032、第三连接部1033、第四连接部1034和第五连接部1035为一体成型结构。

在实际应用中，第一连接部1031、第二连接部1032、第三连接部1033、第四连接部1034和第五连接部1035可以采用压印工艺或刻蚀工艺一次成型，这样可以减少制备步骤，节约制备成本。可以理解的是，各个连接部也可以单独成型，在此不再进行详述。

在一些实施例中，每个谐振结构102包括：四个突出部103；相对的两个突出部103呈轴对称设置。

具体地，每个谐振结构102可以包括四个断开设置的突出部103，且相对的两个突出部103呈轴对称设置，可以对上述目标频段(4800MHz-4960MHz)的电磁波具有良好的频率选择性，可以将目标频段(4800MHz-4960MHz)的电磁波进行有效阻断，可以仅用一层谐振结构102即可实现对目标频段两侧插损曲线的陡直，使常用低频频段(700MHz-3500MHz)插入损耗特性可低至1dB以下，可以不必采用多层级联的方式来提高其频率选择性，从而可以在保证频率选择表面具有良好的频率选择性的同时，可以降低频率选择表面的厚度，进而有利于产品的轻薄化，以提高用户使用体验。可以理解的是，也可以设置其他数量的突出部103，以满足其他频段的目标频率的需要，其原理与上述频率选择表面的原理类似，在此不再赘述。

在一些实施例中，介质基板101包括：透明介质基板。

介质基板101可以为透明介质基板，其可以为柔性介质基板，也可以为刚性介质基板，具体材料可以为透明塑料薄膜或者玻璃，这样以保证频率选择表面整体呈透明状，使其可以具备优秀的美化特性或隐蔽性。并且可以贴附于诸如透明玻璃、透明塑料等物体表面实现隐藏特性，起到美化环境的效果。

在一些实施例中，突出部103包括：金属贴片。

突出部103可以采用金属贴片制成，金属贴片的宽度可以为1.5毫米至3毫米，相邻的金属贴片之间具有一定的空隙，以使得光线可以从空隙中透过，使得频率选择表面整体具有良好的透光性，这样以保证频率选择表面整体呈透明状，使其可以具备优秀的美化特性或隐蔽性。并且可以贴附于诸如透明玻璃、透明塑料等物体表面实现隐藏特性，起到美化环境的效果。可以理解的是，突出部103还可以采用其他的透明导电材料制成，其原理相同，在此不在一一列举。

在一些实施例中，金属贴片包括多条金属网格线。

金属贴片可以采用金属网格线制成，金属网格线的尺寸可以做到微米级别，例如，金属网格线的线宽可以为2微米至30微米，厚度可以为1微米至10微米，相邻的金属网格线之间的间距可以为50微米至200微米。由于金属网格线的尺寸较小，金属贴片整体看来成透明状，可以使得光线透过，使得频率选择表面整体具有良好的透光性，这样以保证频率选择表面整体呈透明状，使其可以具备优秀的美化特性或隐蔽性。并且可以贴附于诸如透明玻璃、透明塑料等物体表面实现隐藏特性，起到美化环境的效果。对应于突出部103中的各个结构，第一连接部1031、第二连接部1032、第三连接部1033、第四连接部1034和第五连接部1035均采用金属网格线制成，第三连接部1033和第五连接部1035可以相对设置，可以为相互平行设置，二者之间可以形成镂空间隙，具体地，第三连接部1033和第五连接部1035之间的间距可以为50微米至200微米，这样可以对上述目标频段(4800MHz-4960MHz)的电磁波具有良好的频率选择性，可以将目标频段(4800MHz-4960MHz)的电磁波进行有效阻断，可以仅用一层谐振结构102即可实现对目标频段两侧插损曲线的陡直，使常用低频频段(700MHz-3500MHz)插入损耗特性可低至1dB以下，可以不必采用多层级联的方式来提高其频率选择性，从而可以在保证频率选择表面具有良好的频率选择性的同时，可以降低频率选择表面的厚度，进而有利于产品的轻薄化，以提高用户使用体验。

第二方面，本公开实施例提供了一种电子装置，该电子装置包括如上述任一实施例提供的频率选择表面。该电子装置可以为手机、平板电脑、电视机、笔记本电脑、导航仪等任何具有通信功能的产品或部件。该电子装置的实现原理及其具有的技术效果可参考上述对频率选择表面的实现原理及技术效果的论述，在此不再赘述。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。