1.本技术涉及显示技术领域，具体而言，本技术涉及一种频率选择表面单元、频率选择表面结构及终端设备。
背景技术：
2.频率选择表面由于其优异的电磁性能被广泛用于天线罩、电磁吸收、电磁防护等领域。传统的频率选择表面多采用被动结构，一旦设计出来，其电磁特性固化，无法动态调控，已难以满足当前及未来装备窗口材料对电磁通信/探测和低散射特征的双重需求。
3.超构材料的出现为构造智能化电磁窗口开辟了一条有效的途径。通过在微结构单元中引入有源器件或采用可调谐材料，可以动态调控其电磁响应，实现多种电磁功能的集成。目前公开报道中的各类动态可调谐超构材料，往往侧重于单一电磁特性(频率、幅度、方向等)的动态调控，功能较为单一；即使已出现了一些多功能动态超构材料，但大多只能工作在单一极化状态下，无法满足复杂电磁环境的应用需求。
4.综上所述，现有技术的频率选择表面结构中存在：采用射频开关调节工作模式无法适用于毫米波及以上频段，系统集成度低和控制线容易干扰频率选择功能的技术问题。
技术实现要素：
5.本技术针对现有方式的缺点，提出一种频率选择表面单元、频率选择表面结构及终端设备，用以解决现有技术的频率选择表面结构中存在：采用射频开关调节工作模式无法适用于毫米波及以上频段，系统集成度低和控制线容易干扰频率选择功能的技术问题。
6.第一个方面，本技术实施例提供了一种频率选择表面单元，包括：
7.第一介质基板；
8.第二介质基板，与第一介质基板相对设置；
9.液晶层，设置于第一介质基板与第二介质基板之间；
10.第一频率选择表面层，设置于第一介质基板上；
11.第二频率选择表面层，设置于第二介质基板上。
12.在本发明的一些实施例中，第一频率选择表面层包括第一频率选择图案层和第一控制线层，第一控制线与第一频率选择图案层电性连接；
13.和/或，第二频率选择表面层包括第二频率选择图案层和第二控制线层，第二控制线层与第二频率选择图案层电性连接。
14.在本发明的一些实施例中，第一频率选择图案层在液晶层上的正投影的边缘位于第一介质基板在液晶层上的正投影的覆盖范围内。
15.在本发明的一些实施例中，第一频率选择图案层与第一控制线层设置于第一介质基板的同一侧。
16.在本发明的一些实施例中，第一频率选择图案层设置于第一介质基板的第一侧，第一控制线层设置于第一介质基板背向第一侧的第二侧。
17.在本发明的一些实施例中，第一频率选择图案层在液晶层上的正投影与第二频率选择图案层在液晶层上的正投影至少部分重合。
18.在本发明的一些实施例中，第一频率选择图案层在液晶层上的正投影与第二频率选择图案层在液晶层上的正投影完全重合。
19.在本发明的一些实施例中，第一频率选择图案层在液晶层上的正投影与第二频率选择图案层在液晶层上的正投影形状相同且成第一夹角。
20.在本发明的一些实施例中，第一频率选择图案层与第一介质基板的第一边接触，第二频率选择图案层与第二介质基板的第二边接触，第一边与第二边成第二夹角，第一夹角与第二夹角相等。
21.在本发明的一些实施例中，第一频率选择图案层中开设有通孔。
22.在本发明的一些实施例中，第一频率选择图案层中设置有第一桥接部。
23.在本发明的一些实施例中，第一频率选择图案层在第一介质基板上的正投影轮廓为十字形、圆形、方形以及十字形环、圆形环、方形环中的至少一种。
24.第二方面，本技术实施例提供一种频率选择表面结构，包括：至少两个如第一方面的频率选择表面单元；
25.频率选择表面单元呈阵列排布。
26.第三方面，本技术实施例还提供一种终端设备，包括：如第二方面的频率选择表面结构，和控制板；
27.频率选择表面结构中的第一控制线层和第二控制线层分别与控制板电性连接。
28.在本发明的一些实施例中，至少部分频率选择表面结构中的频率选择表面单元在第一方向上相互连通，且在第二方向上间隔排布，第一控制线层沿第二方向连接频率选择表面单元与控制板。
29.本技术实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：本技术实施例基于液晶层的可调性，通过设置第一频率选择表面层和第二频率选择表面层实现频率选择表面单元在带通模式和带阻模式之间的调节，无需引入额外的集总元件，液晶层同一侧的频率选择图案层和控制线层均设置于同一介质基板上，走线灵活，从而具有较高的集成度。本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
30.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
31.图1为本技术一个实施例中频率选择表面单元的截面示意图；
32.图2为本技术一个实施例中频率选择表面单元对垂直入射电磁波的响应曲线图；
33.图3为本技术另一个实施例中频率选择表面单元对垂直入射电磁波的响应曲线图；
34.图4为本发明一些实施例中第一频率选择图案层的截面示意图；
35.图5为本技术一个实施例中频率选择表面单元的结构示意图；
36.图6为本技术另一个实施例中频率选择表面单元的结构示意图；
37.图7为本技术又一个实施例中频率选择表面单元的结构示意图；
38.图8为本技术一个实施例中终端设备的结构示意图。
39.图中：
40.101-第一介质基板；102-第一频率选择表面层(102a-第一频率选择图案层、102b-第一控制层)；103-液晶层；104-第二频率选择表面层(104a-第二频率选择图案层、104b-第二控制层)；105-第二介质基板；106-控制板。
具体实施方式
41.下面详细描述本技术，本技术的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本技术的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。
42.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
43.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
44.现有技术的频率选择表面结构中存在：采用射频开关调节工作模式无法适用于毫米波及以上频段，系统集成度低和控制线容易干扰频率选择功能的技术问题。本技术的发明人进行研究发现，随着器件设计频率的增高，尤其到毫米波或以上波段，由于波长较短，集总参数元件对电路产生的影响变得不可忽略，现有可调频率选择表面架构大多采用射频开关进行工作模式的调节，这一方案在毫米波及以上频段变得不再适用；现有可调频率选择表面架构需要针对射频开关在电路中加载的位置专门设计控制电路，造成系统集成度低，且控制线容易对频率选择功能造成影响。
45.本技术提供的一种频率选择表面单元、频率选择表面结构及终端设备，旨在解决现有技术的如上技术问题。下面以具体地实施例对本技术的技术方案以及本技术的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。
46.第一个方面，本技术实施例提供了一种频率选择表面单元。如图1所示，图1为本技术一个实施例中频率选择表面单元的截面示意图。频率选择表面单元，包括：
47.第一介质基板101；
48.第二介质基板105，与第一介质基板101相对设置；
49.液晶层103，设置于第一介质基板101与第二介质基板105之间；
50.第一频率选择表面层102，设置于第一介质基板101上；
51.第二频率选择表面层104，设置于第二介质基板105上。
52.本技术实施例基于液晶层103的可调性，通过设置第一频率选择表面层102和第二频率选择表面层104实现频率选择表面单元在带通模式和带阻模式之间的调节，无需引入额外的集总元件。
53.可以理解的是，一些实施例中，第一频率选择表面层102设置于第一介质基板101靠近液晶层103的一侧表面上；另一些实施例中，第一频率选择表面层102设置于第一介质基板101远离液晶层103的一侧表面上；又一些实施例中，第一频率选择表面层102同时设置于第一介质基板101的两侧。第二频率选择表面层104与第二介质基板105之间的位置关系同理。
54.在本发明的一些实施例中，第一频率选择表面层102包括第一频率选择图案层102a和第一控制线层102b，第一控制线102b与第一频率选择图案层102a电性连接；
55.和/或，第二频率选择表面层104包括第二频率选择图案层104a和第二控制线层104b，第二控制线层104b与第二频率选择图案层104a电性连接。
56.第一控制线层包括第一控制线，第二控制线层包括第二控制线，第一控制线、第二控制线分别控制第一频率选择图案层、第二频率选择图案层向液晶层施加电场，液晶层的液晶偏移，液晶层的等效介电常数发生改变，通过仿真模拟发现，随着施加电场前后，引起响应曲线的频移，即滤波通阻带的交接处发生频移，实现频率选择表面单元的反射模式与透射模式的切换。
57.在一些实施例中，第一频率选择图案层102a与第一控制层102b同层设置；在另一些实施例中，第一频率选择图案层102a与第一控制层102b设置于相邻层；在又一些实施例中，第一频率选择图案层102a与第一控制层102b分别设置于第一介质基板101的两侧。第二频率选择图案层104a与第二控制层104b同理。
58.如图2和图3所示，图2为本技术一个实施例中频率选择表面单元对垂直入射电磁波的响应曲线图，图3为本技术另一个实施例中频率选择表面单元对垂直入射电磁波的响应曲线图。横坐标为电磁波的频率f，纵坐标为散射参数s，其中，实线表示传输系数，虚线表示反射参数。在图2的实施例和图3的实施例中，其他参数基本相同，区别包括：图2未对频率选择表面单元施加电场，图3已经对频率选择表面单元施加电场。经对比可知，在入射电磁波的频率f为f0附近时，频率选择表面单元在施加电场的前后实现了带通模式和带阻模式之间的切换。
59.在本发明的一些实施例中，第一频率选择图案层102a在液晶层103上的正投影位于与第一介质基板101在所述液晶层103上的正投影覆盖范围内。
60.在一些实施例中，为了便于多个频率选择表面单元在后续的制程中组成周期性的阵列结构，在多个频率选择表面单元中，第一频率选择图案层102a的正投影和第一介质基板101的正投影边缘重合。当多个第一介质基板的正投影边缘位于同一个方向，第一控制线层102b可以沿着该方向或者与该方向平行的方向进行走线，即第一控制线层102b的走线方向为一条直线。
61.在另一些实施例中，第一频率选择图案层102a的正投影与第一介质基板101的正投影边缘不重合。在多个频率选择表面单元在后续的制程中组成周期性的阵列结构时，所
述第一控制线层102b需要向靠近第一频率选择图案层102a的方向延伸，第一控制线层102b的走线路径为波浪形或者方波形。
62.在本发明的一些实施例中，第一频率选择图案层102a与第一控制线层102b设置于第一介质基板101的同一侧。
63.在一个实施例中，第一控制线层102b与第一频率选择图案层102a同层设置且均设置于第一介质基板101靠近液晶层103的一侧表面上。
64.而在另一个实施例中，第一控制线层102b与第一频率选择图案层102a同层设置且均设置于第一介质基板101远离液晶层103的一侧表面上。
65.在本发明的一些实施例中，第一频率选择图案层102a设置于第一介质基板101的第一侧，第一控制线层102b设置于第一介质基板101背向第一侧的第二侧。
66.在一个实施例中，第一控制线层102b与第一频率选择图案层102a不同层，第一控制线层102b设置于第一介质基板101远离液晶层103的一侧表面上，第一频率选择图案层102a设置于第一介质基板101靠近液晶层103的一侧表面上。
67.而在另一个实施例中，第一控制线层102b与第一频率选择图案层102不同层，第一控制线层102b设置于第一介质基板101靠近液晶层103的一侧表面上，第一频率选择图案层102a设置于第一介质基板101远离液晶层103的一侧表面上。
68.在上述两个实施例中，由于第一频率选择图案层102a与第一控制线层102b无法直接接触，在在多个频率选择表面单元在后续的制程中组成周期性的阵列结构时，对部分单元的第一介质基板101采用打孔工艺制得多个过孔，第一控制线层102b通过过孔与第一频率选择图案层102a连接，第一控制线层102b的走线路径为波浪形或者方波形。
69.液晶层同一侧的频率选择图案层和控制线层均设置于同一介质基板上，走线灵活，从而具有较高的集成度。
70.值得一提的是，本技术上述虽然仅提到的第一介质基板101和第一频率选择表面层102的部分技术特征，未介绍第二介质基板105和第二频率选择表面层104，但由于仅约束第一介质基板101和第二介质基板105相对设置，两者可以互相调换，在部分实施例中，第二介质基板105与第二频率选择表面层104同样具有该部分技术特征，后文同理不再赘述。
71.在本发明的一些实施例中，第一频率选择图案层102a在液晶层103上的正投影与第二频率选择图案层104a在液晶层103上的正投影至少部分重合。
72.在本实施例中，第一频率选择图案层102a和第二频率选择图案层104a分别接收第一控制线层102b和第二控制线层104b的信号，为了保证对液晶层103的有效控制，两者的正投影至少部分重合，以形成电压差，产生电场，驱使液晶分子偏转。
73.在本发明的一些实施例中，第一频率选择图案层102a在液晶层103上的正投影与第二频率选择图案层104a在液晶层103上的正投影完全重合。
74.在一个实施例中，第一频率选择图案层102a与第二频率选择图案层104a的形状相同且位置相互对应，两者在液晶层103的正投影则正好完全重合。
75.在本发明的一些实施例中，第一频率选择图案层102a在液晶层103上的正投影与第二频率选择图案层104a在液晶层103上的正投影形状相同且成第一夹角。
76.在另一个实施例中，第一频率选择图案层102a与第二频率选择图案层104a的形状相同，且前者的正投影经过旋转一定角度可以与后者的正投影完全重合。在又一个实施例
中，第一频率选择图案层102a与第二频率选择图案层104a的形状相同，且前者的正投影经过翻转可以与后者的正投影完全重合。
77.在本发明的一些实施例中，第一频率选择图案层102a与第一介质基板101的第一边接触，第二频率选择图案层104a与第二介质基板105的第二边接触，第一边与第二边成第二夹角，第一夹角与第二夹角相等。
78.在本实施例中，第一介质基板101和第二介质基板105的截面形状均为方形等规则图形，第一频率选择图案层102a与第一介质基板101的第一边101a接触、第二频率选择图案层104a与第二介质基板105的第二边105a接触，第一边101a和第二边105a均是直线边，则第一频率选择图案层102a的正投影旋转一定角度与第二频率选择图案层104a的正投影重合，此时第一边101a与第二边105a也成该角度夹角。
79.如图4所示，图4为本发明一些实施例中第一频率选择图案层的截面示意图。在本发明的一些实施例中，第一频率选择图案层102a在第一介质基板101上的正投影轮廓为十字形、圆形、方形以及十字形环、圆形环、方形环中的至少一种。在另一些实施例中，第一频率选择图案层102a在第一介质基板101上的正投影轮廓为上述图形的变体，如十字形的变体为耶路撒冷十字。在又一些实施例里中，在第一频率选择图案层102a上开设的通孔形状为矩形孔或者圆形孔。
80.在本发明的一些实施例中，第一介质基板101的材料包括玻璃、印刷电路板或者陶瓷；第一频率选择图案层102a的材料包括铜、铝、银、镍、导电塑料、导电橡胶或者导电玻璃；第一控制线层102b的材料包括铜、铝、银、镍、导电塑料、导电橡胶或者导电玻璃。
81.在一个具体的实施例中，如图5所示，图5为本技术一个实施例中频率选择表面单元的结构示意图。第一介质基板和第二介质基板均为方形基板，材料为玻璃，且边长l＝2mm，厚度hs＝1mm；液晶层边长l＝2mm，厚度hlc＝0.1mm，液晶各向异性介电常数δe＝2。
82.本实施例采用较大厚度的介质基板和较大厚度的液晶层，目的在于提升频率选择表面单元通阻带交界处的陡峭性。可以理解的是，本实施例中的具体数值仅针对该使用场景适用。而在其他实施例中，具体的介质基板厚度与液晶层厚度应基于同一发明目的，根据入射电磁波的工作频段不同和频率选择图案不同灵活选择。介质基板可以包括单层基板和层压后的多层基板。
83.本实施例中第一频率选择图案层102a在液晶层103上的正投影与第二频率选择图案层104a在液晶层103上的正投影完全重合，则第一频率选择图案层102a与第一介质基板101接触的边缘在第一方向上，第二频率选择图案层104a与第二介质基板105接触的边缘同样在第一方向上，其目的在于组成周期性阵列结构后方便控制线走线。
84.本实施例中第一频率选择图案层102a和第二频率选择图案层104a采用十字形，并在十字形的至少一臂上开矩形通孔，目的在于整体减小单层图案面积的同时保证上下图案的重合面积，便于电场对液晶的控制。
85.通过仿真得出响应曲线如图3和图4所示，f0＝43.3ghz，此时频率选择表面单元完成了带通模式与带阻模式之间的切换。
86.在另一个具体的实施例中，如图6所示，图6为本技术另一个实施例中频率选择表面单元的结构示意图。本实施例中，第一频率选择图案层102a的正投影旋转90
°
与第二频率选择图案层104a的正投影重合，其中，第一频率选择图案层102a与第一介质基板在第一方
向上的第一边102c接触，第二频率选择图案层104a与第二介质基板在第二方向上的第二边104c接触，第一边和第二边也成90
°
。
87.在本发明的一些实施例中，第一频率选择图案层102a中开设有通孔。
88.在一些实施例中，改变液晶层103的介电常数需要保证第一频率选择图案层102a和第二频率选择图案层104a的交叠面积，即两者在液晶层103上的正投影重合的面积。在保证上下交叠面积的前提下，同时也要保证第一频率选择图案层102a在部分使用场景中对电磁波具有足够的传输参数，本实施例中需要减少第一频率选择图案层102a和第二频率选择图案层104a的面积，则可以对第一频率选择图案层102a进行开槽，从减小第一频率选择图案层102a的面积。
89.在本发明的一些实施例中，第一频率选择图案层102a中设置有第一桥接部102c。
90.在另一些实施例中，如图7所示，图7为本技术另一个实施例中频率选择表面单元的结构示意图。第一频率选择图案层102a虽然可以实现部分功能，但交叠面积较小无法对液晶层103进行有效控制，此时需要对第一频率选择图案层102a设计第一桥接部102c，且该第一桥接部在液晶层103上的正投影与第二频率选择图案层104a在液晶层103上的正投影至少部分重合；或者，在第二频率选择图案层上104a同样设计第二桥接部104c，第一桥接部102c在液晶层103上的正投影与第二桥接部104c在液晶层103上的正投影至少部分重合。
91.基于同一发明构思，第二方面，本技术实施例提供一种频率选择表面结构，包括：至少两个如第一方面的频率选择表面单元；
92.频率选择表面单元呈阵列排布。
93.基于同一发明构思，第三方面，本技术实施例还提供一种终端设备，如图8所示，图8为本技术一个实施例中终端设备的结构示意图。终端设备，包括：如第二方面的频率选择表面结构，和控制板106；
94.频率选择表面结构中的第一控制线层102b和第二控制线层104b分别与控制板106电性连接。
95.在本发明的一些实施例中，至少部分所述频率选择表面结构中的频率选择表面单元在第一方向rx上相互连通，在第二方向ry上间隔排布，第一控制线层102b沿第二方向ry连接频率选择表面单元与控制板106。
96.在本实施例中，图中所示的为多个第一频率选择图案层102a组成的阵列，当未画出的第二频率选择图案层104a的正投影与第一频率选择图案层102a的正投影完全重合时，第二控制线层104b的走线方向与第一控制线层102b的走线方向相同，均为沿第二方向ry连接频率选择表面单元与控制板106。
97.在另一个实施例中，当第一频率选择图案层102a的正投影经90
°
旋转与未画出的第二频率选择图案层104a的正投影完全重合时，第二频率选择图案层104a中为在第二方向ry上相互连通，在第一方向上rx上间隔排布，则第二控制线层104b的走线方向与第一控制线层102b的走线方向成90
°
，第二控制线层104b沿第一方向rx走线连接频率选择表面单元与控制板106。
98.应用本技术实施例，至少能够实现如下有益效果：本技术实施例基于液晶层的可调性，通过设置第一频率选择表面层和第二频率选择表面层实现频率选择表面单元在带通模式和带阻模式之间的调节，无需引入额外的集总元件，液晶层同一侧的频率选择图案层
和控制线层均设置于同一介质基板上，走线灵活，从而具有较高的集成度。
99.本技术领域技术人员可以理解，本技术中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本技术中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本技术中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
100.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
101.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
102.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
103.在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
104.应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
105.以上所述仅是本技术的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。