環(huán)境反向散射技術(shù)是一種近期出現(xiàn)的新型通信方式，設(shè)備之間通過反向散射環(huán)境中的射頻信號，把這些射頻信號作為載波來實現(xiàn)無線通信。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點和微型嵌入式設(shè)備的體積越來越小，數(shù)量越來越多。為這些數(shù)量龐大的微型化設(shè)備供電，日常維護以及無線通信的問題越來越棘手，傳統(tǒng)的電池和交流電供電的方案通常行不通。本文研究的無源無線通信系統(tǒng)把環(huán)境中的射頻信號作為能量源，利用環(huán)境反向散射技術(shù)實現(xiàn)無源設(shè)備之間的無線通信，擺脫了對電池和交流電的依賴。該系統(tǒng)可以使得微型嵌入式設(shè)備的通信硬件成本和維護成本大大降低，能極大地促進物聯(lián)網(wǎng)的推廣和應(yīng)用。因此，對無源無線通信系統(tǒng)的研究具有重要意義。本文針對如何提高無源無線通信系統(tǒng)的能量收集效率、通信速率和通信距離進行了深入研究，主要研究內(nèi)容如下：

　?。?）研究了環(huán)境電磁波能量收集基本原理，并根據(jù)阻抗匹配原理，利用Smith圓圖等工具設(shè)計了天線與負載端的阻抗匹配電路。分析并建立了一種N級RF-DC電荷泵升壓整流電路的理論模型，根據(jù)二極管的等效模型對該電路的輸出電壓、轉(zhuǎn)換效率與電荷泵級數(shù)的關(guān)系進行分析，并利用MATLAB進行仿真。最后設(shè)計了一個5級RF-DC電荷泵升壓整流電路并進行測試，能量收集效率最高達到51%。

　?。?）研究了環(huán)境反向散射技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸和調(diào)制的原理及其能量傳遞過程，完成了射頻開關(guān)的測試和選型，以TI公司的MSP430G2553為控制芯片設(shè)計了無源發(fā)射器，并對環(huán)境反向散射信號強度進行測試，信號強度約0.7dBm。

　?。?）提出了一種超低功耗多天線解碼算法，詳細分析了該算法的理論模型，并在不使用大功率的器件時，在模擬域中完成了算法的硬件實現(xiàn)。以該算法為核心設(shè)計了無源接收器，完成了硬件電路設(shè)計，并對無源接收器硬件電路進行了仿真和測試。最后，搭建了無源無線通信系統(tǒng)測試平臺，對通信速率和通信距離進行測試，結(jié)果表明：本文提出的算法能使得通信速率從lkbps提高到50kbps，通信距離從2.5英尺提高到6英尺。