一种用于5G NR n79和Wi‑Fi 6E应用的低压三态可调带通滤波器，基于有机场致电化学晶体管的柔性设计

为可弯曲设备提供更聪明的无线功能

随着手机、手表和医用贴片在我们的身体上弯曲和包裹，内部的射频硬件往往仍是刚性的并且耗电较高。本文提出了一种柔性、低压的射频滤波器，能够在当今的5G和Wi‑Fi 6E网络中平滑地选择不同的无线通道，使我们更接近真正柔软的可穿戴通信设备。

为什么未来的可穿戴设备需要新的滤波器

每个无线设备都依赖于称为带通滤波器的小元件来挑选正确的频谱片段并抑制不需要的信号。现有的可调滤波器通常构建在刚性电路板上，且常需较高的控制电压或体积庞大的磁件，这使它们不适合必须使用微小电池的薄型、可弯曲产品。为每个频段分别使用固定滤波器也会占用空间，这与向紧凑、贴合身体的电子设备发展的趋势相冲突。作者针对两个拥挤且重要的频段——大约4.4–5.0 GHz的5G NR n79和5.15–5.45 GHz的Wi‑Fi 6E——展示了如何用一个柔性、可重构的滤波器覆盖两者。

像无线开关一样工作的软晶体管

新滤波器的核心是一种有机场致电化学晶体管（OECT），由导电聚合物和覆盖在塑料薄片上的离子富含凝胶构成。在其自然状态下，聚合物导电性较高，射频信号可以在其金属接触之间轻松流动。当对附近的栅极施加小幅正电压时，凝胶中的离子进入聚合物并在化学上“降低”其导电性。器件由低电阻路径转变为近乎绝缘的开路，电阻变化超过千倍。因为这种开关依赖于离子运动而不是大电场，OECT只需约1.3伏的驱动电压——与典型电池兼容，也适合贴肤系统的安全需求。

印在塑料上的微小环可切换通道

研究人员在一层薄的PET塑料基板上图案化了环形金属走线，形成一个微带谐振器，其尺寸决定了哪些射频能通过。环上有四个短开口被填充为OECT通道，并分为上、下两对。通过决定哪一对是导通或断开的，电路实际上改变了环周的电气路径长短，从而将滤波器的通带向更高或更低的频率推动。测量显示三个明确的工作态，中心频率大约在5.15、4.86和4.65 GHz——共同覆盖4.37–5.45 GHz——同时保持信号损耗在仅1.65到1.87分贝之间、回波损耗接近20分贝，其性能可与许多刚性高端滤波器媲美。

像图案印刷一样制造，像绷带一样可弯曲

团队没有使用洁净室微加工，而是依赖丝网印刷和简单的溶液工艺。银墨被印刷并经热处理形成平滑且高导电性的导线；聚合物通道通过滴涂形成；离子凝胶涂覆在活动区域上。这些步骤与大面积、潜在的卷对卷制造兼容。仔细测试表明，所印刷的银膜和聚合物层在所选的加工温度下保持导电性和良好粘附性。当完成的滤波器被弯曲到约50毫米的半径并经过多次弯折循环后，其关键射频特性——中心频率、信号损耗和回波损耗——仅发生轻微变化，表明具有很强的机械耐久性。

这对日常设备意味着什么

简而言之，作者构建了一个柔软、低功耗的“通道选择器”，可以驻留在柔性塑料片上，同时不牺牲现代5G和Wi‑Fi链路所需的精确性。通过结合大范围的开/关切换、适度的信号损耗、低驱动电压和可扩展的印刷工艺，他们基于OECT的设计克服了依赖刚性部件、高电压或移动液体的旧式可调技术的诸多缺点。尽管还需要进一步工作以加快开关速度、增强器件的防潮性并将其与完整的无线前端集成，本研究展示了通向其无线“电子大脑”与设备形体一样柔软的可穿戴与贴合设备的实用路径。

引用: Yang, W., Wu, L., Wei, J. et al. A low-voltage three-state flexible tunable bandpass filter using organic electrochemical transistors for 5G NR n79 and Wi-Fi 6E applications. npj Flex Electron 10, 43 (2026). https://doi.org/10.1038/s41528-026-00548-2

关键词: 柔性电子, 可调射频滤波器, 有机场致电化学晶体管, 5G 与 Wi‑Fi, 可穿戴无线设备