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環境反向散射技術是一種近期出現的新型通信方式，設備之間通過反向散射環境中的射頻信號，把這些射頻信號作為載波來實現無線通信。隨著物聯網技術的發展，大規模無線傳感器網絡的傳感器節點和微型嵌入式設備的體積越來越小，數量越來越多。為這些數量龐大的微型化設備供電，日常維護以及無線通信的問題越來越棘手，傳統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把環境中的射頻信號作為能量源，利用環境反向散射技術實現無源設備之間的無線通信，擺脫了對電池和交流電的依賴。該系統可以使得微型嵌入式設備的通信硬件成本和維護成本大大降低，能極大地促進物聯網的推廣和應用。因此，對無源無線通信系統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，主要研究內容如下：
（1）研究了環境電磁波能量收集基本原理，并根據阻抗匹配原理，利用Smith圓圖等工具設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，根據二極管的等效模型對該電路的輸出電壓、轉換效率與電荷泵級數的關系進行分析，并利用MATLAB進行仿真。最后設計了一個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%。
（2）研究了環境反向散射技術數據傳輸和調制的原理及其能量傳遞過程，完成了射頻開關的測試和選型，以TI公司的MSP430G2553為控制芯片設計了無源發射器，并對環境反向散射信號強度進行測試，信號強度約0.7dBm。
（3）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。以該算法為核心設計了無源接收器，完成了硬件電路設計，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測試平臺，對通信速率和通信距離進行測試，結果表明：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。
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