随着环境中射频能量密度的增长以及硬件功率需求的降低,利用空间中的射频信号进行无源通信的方式得到了越来越多的关注。本文研究了微波输能和后向散射这两大关键技术,实现了无源环境中的信息传输。该系统避开了有限功率容量的电池设备和有线传输线缆,极大地减小了嵌入式设备以及可穿戴设备的硬件体积,降低了系统的通信成本和维护成本,更能满足移动可穿戴设备和传感器网络的供电需求,极大地促进了物联网的发展。因此,对于无源通信系统的研究具有重要意义。本文的主要研究工作如下:(1)设计了一种新型双频整流电路,研究并分析了非线性二极管在不同频率、不同输入功率时的特性变化,提高了电路的功率转换效率。双频整流电路的中心频点为820MHz和2.45GHz,在0.4-1.1GHz以及2.0-2.8GHz的频段范围内都实现了良好的阻抗匹配。在7dBm的输入功率下,整流电路的最高直流转换效率为58%。(2)针对不同的应用场景,设计并实现了两种能量接收天线。其中一款为圆极化的小型单频天线,天线的工作频率为2.45GHz,体积仅为20×20×8 mm3,其仿真增益为1.66dB。小型化的体积可以用于超市物品标签或者嵌入式的智能家居等领域。另一款为多频平面偶极子天线,其频率范围覆盖了 820MHz,1.7GHz以及2.0-2.7GHz。天线达到了 5.03dB的增益以及88%的辐射效率,其体积为120×80×1.6mm3,更适用于集成系统以及实现远距离的信息传输。(3)利用微波输能系统和后向散射技术,实现了基于温度传感的反向散射通信系统。系统通过将收集到的温度信息调制到载波上,再使用反向散射技术创建RF信号将温度信息返回。在系统通信的过程中天线既可以用作整流也可以实现信号的回传,因此大大减小了系统的体积,更有利于系统的集成。