液晶天线：液晶技术的另一种打开方式

（来源：飞凯材料）

• 前言

在科幻电影里，我们常看到这样的场景，主角拿出一枚指甲盖大小的“光芯片”，轻轻贴在车窗上，就能瞬间锁定全球任意一颗卫星。听起来像魔法，但类似的概念正在现实中逐步实现，它的名字叫做——液晶天线（Liquid-Crystal Antenna，简称 LCA）。也许你第一次听说“液晶”是看到卖场里的电视和显示屏，第一次听说“天线”是在装 Wi-Fi或者看卫星电视时。可当这两样看似风马牛不相及的东西结合在一起，却有可能重新定义 5G 基站、卫星互联网、乃至未来的高速通信网络。这背后究竟发生了什么？咱们今天就来探秘这对“跨界组合”——液晶天线。

——飞凯材料科普小课堂

液晶为什么能与天线组合

要理解液晶天线的奥秘，得从液晶材料本身说起。液晶是一类特殊材料，它既不像液体那样完全无序，也不像晶体那样完全固定，而是处于一种“可控有序”的状态。

液晶的关键特性是：其介电常数会随着分子排列方向的变化而改变。当液晶分子排列无序时，对电场的响应较弱；施加电压后，分子会重新取向，使材料的介电常数发生改变。这一特性，让液晶能精准调控电磁波的传播。

而天线的核心功能，正是控制电磁波的相位和方向，要实现这一点，就需要一种能快速、稳定改变电磁波传播特性的介质。液晶所具备的 “可电控的介电各向异性”，就完美契合了这一需求。

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20世纪90年代初，对于液晶天线的研究探索主要集中在基础理论和实验室原型上；进入21世纪后，逐渐应用于军事通信、卫星导航等领域。

液晶天线是如何工作的

液晶在天线中的应用并不是把一块液晶屏贴到天线上那么简单，而是把液晶做成毫米波段的“移相器”，集成在微电路里。它的内部结构更像一份“三明治”：

· 顶层：负责发射或接收电磁波的贴片

· 中层：厚度为毫米级的液晶材料

· 底层：带有电极的基板，用于施加电压控制液晶分子转向

简单来讲，就是电压一调，液晶介电常数变 → 经过的电磁波相位变 → 天线波束方向跟着变。相比传统天线，液晶天线无需机械转动，全程电子控制即可实现。

液晶天线有何优势

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液晶天线，除了易于操作可快速响应外，在很多方面都有优势。

液晶天线的应用领域

相比于传统天线而言，液晶天线的工作频率范围更为宽广，通常可以从几百兆赫兹到几十吉赫兹。这种宽频带特性使得其能适应多种通信标准，包括但不限于4G、5G、Wi-Fi和卫星通信，其频率可调性也使得在同一设备中实现多频段操作成为可能。目前，液晶天线正在广泛应用于以下领域：

（1）卫星互联网：例如SpaceX星链、亚马逊Kuiper等低轨卫星星座，地面终端全靠液晶天线自动追踪高速卫星；中国“虹云工程”“鸿雁星座”也在使用。

（2）5G/6G毫米波基站：在高频段信号穿墙能力有限的情况下，液晶天线阵列可动态聚焦波束，实现对用户设备的定向增强信号。

（3）智能汽车雷达：液晶天线可隐藏在车身内部，无声扫描周围障碍物，相比传统机械雷达，结构更简单、可靠性更高。

（4）军用雷达/电子战：战机可利用液晶天线在保持隐身状态的同时灵活调整信号方向，提高抗干扰和隐蔽作战能力。

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除此之外，液晶天线还有很多更加科幻的应用，手机隐形天线、智能皮肤、太空互联网星座等。

液晶天线发展前景与市场现状

液晶天线作为新一代相控阵技术，正在卫星通信、雷达以及5G/6G通信等领域展现巨大潜力。在我国，由中国卫星网络集团有限公司发起的卫星网络建设计划——星网计划，正在稳步推进，计划在 10 年内构建一个由 1.3 万颗卫星组成的庞大网络。据 “智研瞻” 数据显示，2023 年中国卫星天线行业市场规模约 867 亿元，若将雷达、星上载荷、5G 天线应用等领域纳入，市场规模更是高达 5120.56 亿元，成为非显示应用领域显示产业发展的新增长点。国内如天马微电子、BOE、迪钛飞等企业已经建成液晶天线量产线，能够为相关应用提供稳定供应。

从全球范围来看，多个国家和众多企业积极投身于液晶天线领域的研发与生产。美国KYMETA、德国Alcan、以色列的 NexTenna，均在液晶相控阵天线技术上持续探索。

全球主要液晶天线企业相关情况（内容来源于网络）

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与常规显示类液晶相比，天线液晶往往对液晶材料提出了更高的要求：更大的双折射率、高频低损耗、低频高介电、低粘度、良好的稳定性与可靠性等。

和成显示天线用液晶材料的研发

飞凯材料控股子公司江苏和成显示科技有限公司自2017年起，便积极联合高校、研究院及国内各大头部面板厂，持续推进天线液晶材料的开发工作。通过自主设计并合成新型液晶天线单体结构，构建起了多样化的液晶体系，历经多次技术迭代，推出了适配于各种应用场景的材料方案，能够满足不同器件结构设计对材料性能的需求。

目前，公司已实现从实验室研发到批量供样的全流程能力，并多次参与行业重点项目验证，为液晶天线的商业化奠定基础。同时，依托特殊天线单体结构设计开发的各类液晶体系，公司还可提供超宽温、超低损耗、高可调谐性和高可靠性等多种解决方案，确保液晶天线在实际应用中稳定高效运行。