线无源声表面波传感器是一种新型的传感器,具有环境适应力强、传感器无需供电、结构简单、可阵列化多目标参数测量、可靠性高等特点,应用范围非常广泛,已开始在温度、压力等领域有所进展,将来随着传感器制备工艺的进步和与之相匹配的射频收发及信号处理系统的完善,无线无源声表面波传感器将在高温高速转动环境、生物传感、柔性电子等领域有广阔的应用前景。无线无源声表面波传感器由射频收发及信号处理系统、声表面波器件(含天线)两大部分构成。其基本原理是射频收发系统向声表面波器件无线发射一电磁波“问询信号”,该问询信号被声表面波器件接收并转化为声波信号在压电材料中传输、反射、再传输(传输特性会受器件周围的温度、压力等感知量的影响)、并重新转化为电磁波信号形成“反射信号”,该反射信号再由射频收发系统接收,并经由信号处理系统处理,从而获取声表面波器件所处环境的感知量信息。根据所需测量感知量的不同,可采用不同结构和材料的声表面波器件,同时往往需要不同的射频收发及信号处理系统与之相匹配,但这样一来会增加系统的复杂度和成本。因此,本项目的目的是设计一个通用性强、扩展性好的射频收发及信号处理系统,验证用的声表面波器件则由微电子所的其他研究团队提供。基于此,本文从传感测量原理和声表面波器件的特性出发,主要研究了相应的“问询信号”产生与无线发射系统、“反射信号”无线接收系统、“反射信号”分析与处理系统三方面的内容,从系统指标开始,设计、制备、并测试了这一无线无源声表面波传感器射频收发及信号处理系统，测试结果与理论分析符号良好，并对无线温度传感这二典型应用进行了验证。论文的主要创新之处在于：采用FPGA (Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)可编程控制射频收发系统的相关参数,如发射机问询信号的频率、脉冲周期及脉冲宽度、接收机的本振频率等,并同时用FPGA实现了声表面波传感信号的处理,使得设计的无线收发和信号处理系统具有较强的通用性和灵活性,不但能适用于不同频率的声表面波器件,也方便将来对系统的升级更新,具有较大的实用价值。论文的主要工作和成果有：1.理论分析了无线无源声表面波传感器的工作机理,并结合声表面波器件的传感特性,设计了与声表面波传感器相匹配的射频收发及信号处理系统方案。2.设计、制备并测试了基于PLL (Phase Locked Loop,锁相环)原理的射频发射系统。发射系统所产生问询信号的频率通过FPGA控制PLL芯片完成,问询信号的脉冲宽度与周期通过FPGA控制射频开关的导通与截止实现。实验中用FPGA设定的问询信号工作频率分别为433.5MHz、434MHz和434.5MHz,实测结果：信号工作频率为433.503MHz、434.003MHz和434.503MHz。实验中用434.003MHz的频率信号测试功率放大和问询信号的脉冲宽度与周期,实验测试结果表明信号可放大至10.11dBm,问询信号脉冲宽度为100us,周期为1ms,与FPGA上设定值相同。3.设计、制备并测试了基于直接下变频原理的正交解调射频接收系统。实验中通过FPGA设定接收系统的本振频率为433MHz,并用其解调信号源产生的434MHz信号,实验测试结果：解调得到的信号频率为1.00248MHz,符合设计要求。4.设计、实现并验证了基于FIR (Finite Impulse Response,有限脉冲响应)算法模块、FFT (Fast Fourier Transform,快速傅里叶变换)算法模块和CORDIC(COordinated Rotation Dlgital Computer,坐标旋转数字计算法)算法模块的信号处理系统。实验中在FPGA上设计FIR模块的截止频率为5MHz,阻带衰减不小于30dB,通带纹波不大于3dB; FFT模块为1024点FFT变换；CORDIC算法模块将FFT的复数输出信号转换为幅值信号。实验验证通过modelsim与matlab的联合仿真进行。实验验证结果表明FPGA上相关模块的参数结果与matlab上的仿真结果一致。5.针对无线温度传感这一典型应用,系统验证了设计方案的可行性,并用设计制备的射频收发及信号处理系统测试了一款声表面波温度传感器。实验测试结果表明在外界环境温度的变化下,系统成功接收到声表面波传感器的相关温度信息,所测得变化的三组温度分别为10.3℃C、35.5℃C和48.2℃C。