无线携能通信是通信技术与输电技术交叉融合的一个前沿方向,利用相同的频谱并行传输信息与能量,从而充分利用宝贵的能量资源和频率资源。近年来,以无线电波作为媒介的携能通信研究十分火热,而以超声波作为媒介的方式却没有得到足够关注。由于超声波方向性好,穿透能力强,能量集中,无电磁干扰,对人体危害小,超声波无线携能通信在生物医学领域、深海等恶劣环境中具有广泛的应用前景,特别适用于植入式医疗器械以及水下传感网等。因此,超声波无线携能通信具有重要的研究意义和实用价值。本论文首先从超声波的通信机制出发,结合声波特性,研究了超声波通信的调制方式及信道特性,分析了多径衰落、多普勒频移、混响、背景噪声等问题。然后从超声波换能器基础出发,研究了力学声学混合类比电路及其在几种常用电声换能器研究中的应用,分析并提出了超声波换能器的设计要求及设计方法。最后基于以上两点,本论文给出了超声波无线携能通信系统的架构设计,提出了分离式接收机和一体式接收机两种携能接收机架构,在一体式接收机架构中提出了能量调制。研究了动态功率分配机制的三个特例,分别为时间切换、静态功率分配以及开关功率分配,建立了速率-能量折衷模型,并用速率-能量区域表征两类接收机的系统性能。通过改变信道参数,研究了通信速率、输出功率、误码率等关键性能指标。结果表明:在大部分情况下,一体式接收机性能优于分离式接收机;在接收机功耗无法忽略的现实情形下,开关功率分配是两类接收机的最佳性能折衷策略。