无线能量俘获技术能够从自由空间中收集射频能量信号，并将其转换为可用的直流电，使其适用于物联网和无线通信技术。在本文中，我们提出了一种高效率、可扩展的双极化多频点整流超表面，它由周期性单元结构和全波整流器组成。单元结构采用蝶形偶极子和交流能量通道组合，能够有效地将多个单元结构俘获的射频能量传输到整流器中，通过可扩展功能在更低的射频功率密度环境下工作。该结构可以有效地收集具有任意极化的入射波，在四个不同的频点中实现超过90%的射频能量俘获效率和较高的交流-直流转换效率，这些功能使所提出的设计非常适合作为低功耗设备的无线电源。

本文设计了一种工作于Ku频段的多波束连续横向枝节（CTS）阵列天线，该天线通过切换馈电端口实现多波束扫描。该天线主要由抛物面反射器波束成形网络（BFN,beamforming networks）以及CTS辐射枝节两个部分构成，结构简单，采用PCB（印刷电路板）工艺制作。其中抛物面反射器波束成形网络包括基于SIW的H面扇形馈电喇叭以及抛物面反射器平面波转换结构；辐射部分为串馈CTS天线，通过预偏20°实现H面正方向波束扫描。天线工作在12.5GHz，通过改变馈电喇叭可实现0°-60°的大扫描角度。

本文提出了一种工作于22GHz-29GHz的宽带低剖面高增益低副瓣阵列天线。天线由64个(8×8)子阵列组成，采用泰勒幅度加权进行非均匀馈电从而实现低副瓣。馈电网络采用悬置带状线结构，可有效降低馈电网络剖面高度；辐射网络采用8条CTS(continuous Transverse Stub)结构等间距排列，能有效降低损耗和实现宽带性能。通过HFSS仿真得到的结果表明，其阻抗带宽为27.5%，最终实现在工作频段范围内反射系数均小于-15dB，且在E面和H面的副瓣电平均小于-20dB，整体增益高于24.5dBi。

本文提出了一种宽轴比带宽的RFID阅读器端射圆极化天线。该天线结构简单，采用矩形波导结构（等效为磁偶极子）结合一对蝶形振子结构（等效为电偶极子），同时采用四分之一波长的微带线结构和U型微带线调节阻抗匹配以及移相。最终，设计实现了一款超高频端射右旋圆极化天线，仿真结果表明该天线在谐振频点出的S11为-19.6 dB，阻抗带宽为180MHz(850 MHz-1030 MHz),3 dB轴比带宽（AR）为130 MHz(850 MHz-980 MHz)，可广泛应用于超高频RFID阅读器。

本文提出了一种应用于卫星通信系统的高增益，宽扫描角度的毫米波双频共口径波束扫描阵列天线。该阵列天线由八个连续横向切向节（CTS,Continuous Transverse Stub）辐射枝节，平行板波导（PPW,Parallel Plate Waveguide）功分馈电网络以及一种高性能双工器组成。基于CTS技术来设计全并馈的宽频带，高增益辐射结构;一种高性能双工器用于支持阵列天线双频共口径工作。由HFSS仿真结果表明，在20GHz和30GHz时天线最大增益分别超过25.2dBi和28.4dBi，并且在增益掉落3dBi内，该天线在20GHz和30GHz均能实现H面±40°的宽角度扫描。

针对安全通信问题，本文研究了多个窃听的中继SWIPT安全通信。中继采用功率分割进行信息转发与能量收集，目的节点工作于全双工模式，同时进行信息接收与发射人工噪声。以安全速率为目标，得到了一个非凸且高度耦合优化问题。针对这一问题，采用了交替优化的算法将其分解为三个子问题，以迭代方式获得次优解。最后，蒙特卡罗实验结果表明，相对于传统的半双工无人工噪声方案，所提出的安全通信方案有更高的物理层安全性能。

本文提出一种应用于RFID群读的多波束扫描方案，其基本原理是基于Butler矩阵移相网络理论设计馈电网络，该馈电网络输出端口与各天线单元通过同轴电缆相连，实现各单元天线间信号相位差的调节。由这些天线单元组成的固定间距的直线阵列天线，即可实现射频信号波束方向的偏转，并结合时分复用技术，实现多波束扫描功能。本文给出了馈电网络及天线结构的具体设计，并通过仿真计算发现，该设计方案的各项参数与理论基本一致。

针对微波整流电路功率容量低，整流效率低，尺寸过大的问题，提出了一种应用于单管瓦级功率无线输能，高整流效率的双频微波整流电路天线。为减小电路天线的整体尺寸，同时提出了双频微波整流电路与双频接收天线的一体化设计。传统的电路设计是将各个模块端口阻抗匹配至50Ω或75Ω再级联，阻抗匹配网络的存在不仅增加了电路的尺寸，还引入了额外电路损耗和级联失配损耗。本文通过对天线双频点阻抗进行控制，使其在1.5GHz和2.45GHz的阻抗与整流电路的阻抗共轭匹配，实现一体化设计。结果表明工作频率为1.5GHz，输入功率为40dBm时，一体化设计整流效率为63%；工作频率为2.45GHz，输入功率为40dBm时，一体化设计整流效率为53.35%。一体化设计比传统级联设计在提高整流效率的同时，还使电路和天线的整体尺寸减小了48%。

研究众多海洋岸基通信系统信道模型，并对学术界普遍认可的基于两径（2-ray）模型和三径（3-ray）模型的混合信道模型进行分析与改进。首先，通过泰勒展开优化混合信道模型表达式中三角函数部分，得到拟合曲线的线性表达式并验证有限项泰勒展开即可高度贴合原模型，扩展了该模型在理论分析中的适用性。其次，在较远距离对3-ray模型部分建议设立额外距离间断点，并对该点之外部分使用两种方式进行精确拟合，得到较3-ray模型简洁很多的表达式。最后，结合不同泰勒展开项数提出最小通信距离建议，可为设计和分析海洋岸基系统时灵活使用该模型提供工程指导。

射频多频系统的应用越来越广泛，而功率放大器作为射频发射系统前端的关键部分，其效率和性能一直是设计的重点。本文设计了一种基于Wi-Fi6频段的高效率双频F类功率放大器。通过设计的双频谐波控制网络来精确的控制两个频率的二次和三次谐波，ADS中版图仿真结果显示该双频F类功放在2.4GHz-2.49GHz时，功率附加效率(Power added efficiency, PAE)超过67%，增益大于13dB，在5.725GHz-5.875GHz时，PAE维持在49%-52%，增益大于10.4dB，并且在两个频率的二次谐波和三次谐波都得了有效的抑制，满足射频前端发射机的性能要求。

设计了一款由16个Vivaldi单元组成的X波段余割平方波束赋形的均匀直线阵，使用伍德沃德-劳森抽样法获得阵列幅度和相位分布，并通过串联馈电功分网络实现。仿真结果表明，该阵列在中心频点9.4GHz处能够实现小于-26 dB的回波损耗，在6°～35°范围内实现了余割平方波束。同时方向图副瓣电平小于-23dB，阵列增益为14.5dB。

根据毫米波射频集成电路的应用需求，设计了一种可用于多层PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)板内层电路的毫米波功分器，功分器采用基片集成同轴线结构。当功分器位于不同金属层时，采用不同方式与隔离电阻相连接以获取较好的性能。根据设计结果，功分器位于第二金属层时，在24 GHz-30 GHz范围内，其输入端口驻波小于1.3，输出端口驻波小于1.15，输出端口隔离度大于20 dB；当功分器位于第四金属层时，在24 GHz-27.5 GHz范围内，输入和输出端口驻波均小于1.4，输出端口隔离度大于20 dB。

本文设计了一种应用于77GHz的全金属车载雷达天线阵列，天线的辐射单元采用单脊波导开缝的形式，实现了水平极化的辐射模式，并且结构更加紧凑，然后通过调整各个缝隙偏移中心的距离来满足切比雪夫电流分布，使天线在H面方向上的副瓣得以有效降低。天线的馈电部分通过一个一分八的E面不等分功分网络将8个天线辐射单元组成阵列来提高增益，并防止能量泄露，对不等分功分网络的幅度和相位进行优化设计，使其满足天线阵列在E面上的低副瓣需求。仿真结果表明，在所需的76-77GHz频段内|S11|小于-10dB，增益大于24.7dBi,E面和H面的副瓣电平分别优于-25 dB和-20 dB，方向图稳定。所设计的天线阵列结构紧凑，易于加工，在车载应用中具有良好的前景。

带宽是Doherty功率放大器一个重要的性能指标，相比于单管的功率放大器，Doherty功率放大器存在更多的带宽限制因素。研究已经表明，后匹配结构可以有效的拓展Doherty功率放大器的带宽。本文相比于传统Doherty功放，将合路点处的阻抗值匹配到更靠近负载牵引处的阻抗值，在简化输出匹配结构的基础之上更能够有效的扩展Doherty功放的带宽。设计中采用安捷伦公司的先进设计系统软件(Advanced design system,ADS)，选取Cree公司CGH40010F GaN HEMT晶体管。经过电路仿真和实物测试，结果表明该DPA在1.8-2.9 GHz频带内，饱和输出功率为42.3 dBm-44.4 dBm，饱和增益大于11 dB,饱和漏极效率60%-69%，输出功率回退6 dB时漏极效率42%-51%。

本文设计了一种射频通道微波开关的故障检测方法，并基于此方法研制了一种射频通道微波开关的故障检测组件。该组件可以在不明显增加使用微波开关的大功率功放或大功率收发组件重量、体积，不增加发射通道插损、驻波的情况下，明显提高射频通道微波开关的可靠性和使用寿命，同时提供了大功率击穿报警信号和故障检测信号。

下一代移动通信网络将有效覆盖各类智能设备、工业物联网及车联网等应用，对不同应用中信息传输的可靠性、安全性及传输时延提出了更高的要求。本文提出一种基于载波序号调制(Orthogonal frequency division multiplexing with index modulation, OFDM-IM)的多分集传输方案，可有效提升高可靠低时延通信(ultra Reliable and Low Latency Communication,uRLLC)场景中信息传输的可靠性及系统调制解调的计算复杂度。为了降低接收端的计算复杂度，本文提出一种用于多分集OFDM-IM系统的基于单个子载波计算的接收机算法，通过将基于子块计算过程分解为两步计算的方式来降低解调过程的计算复杂度。计算机仿真结果证明了本文提出的多分集OFDM-IM可以获得比传统单个符号多次重发方式获得发送分集增益更优的误比特性能。

本文提出了一种隐形单极子双频水天线。该天线由金属底板，Teflon底座，圆柱形水罐，锥形水罐和四个弧形水臂构成，天线的水罐和水臂通过3D打印得到，材料选用介电常数为2.75、损耗均为0.02 3D打印透明树脂材料，整个天线是透明的，因此具有光学隐形特性。使用Ansoft HFSS软件进行建模仿真，结果显示两个谐振频点分别是1.68 GHz和2.51 GHz，两个谐振点处的S11分别为-24.9 dB和-19.6 dB，两个工作频段对应的-10为410 MHz和260 MHz。除此之外，该天线在两个工作频段内都能实现全向辐射。

本文提出了一种双频段多功能集成天线，可同时满足多功能系统对近距离NFC和远距离LoRa的通信需求。该天线采用倒F形结构和感性线圈加载枝节组成，LoRa和NFC功能模块分别对应两个独立的馈电端口，感性线圈集成在倒F形天线结构内部，实现了天线整体尺寸的小型化。使用商用软件Ansoft HFSS进行仿真设计，两个功能模块（LoRa和NFC）的工作频点分别是868 MHz和13.56 MHz，两个谐振点的反射系数（LoRa:-15.6 dB,NFC:-18.7 dB）和-10dB阻抗带宽（LoRa:10 MHz,NFC:0.33 MHz）均达到了LoRa和NFC天线的设计要求，并且从辐射方向图仿真结果可以看出，LoRa天线模块在868 MHz时具有良好的辐射性能。

本文提出了一种新型的具有锥状波束辐射方向图宽带天线。该天线的工作频率范围为6.14GHz至20.37GHz。该天线结合了渐变型单圆锥、弯折短路金属柱，锥形金属腔和同轴馈电，提供了宽频带和锥状波束辐射方向图，并且具有较高的增益。仿真结果表明，该天线的阻抗带宽（VSWR<2.0）为118.5%。该天线在整个频率范围内保持良好的锥状波束，且工作频率12GHz处最大辐射增益为7.8dBi。该天线具有低剖面、低成本和高功率容量等优点。

针对恶劣环境下无线传感器节点所面对的瞬时大数据量接收和发送这一课题,本文提出一种基于双处理器双频通信的无线传感器节点设计方案。通过将数据采集及节点间相互通信分配到功能相互独立的处理器,来提高系统对瞬时大数据量的处理能力。并提出一种基于不同频段切换的通讯方案,在普通环境下使用2.4GHz高频低能耗频段,而在特定环境下切换至适应能力强的433MHz频段以保证正常通信。在大量恶劣环境下瞬时高数据量的仿真环境中,该方案得到了极佳的实时数据处理能力及通信保持能力。