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LC（电感-电容）无源无线传感器结构简单、不需电源、无线探测，特别适合密闭狭小空间、旋转可动结构和恶劣环境等情况下应用，是物联网的重要研究方向。但是，LC无源无线传感器的研究大多侧重于LC无源无线传感器节点本身，而要得到实际应用，还需要进一步优化其读出性能。
本文综述了LC无源无线传感器及读出电路的国内外发展，研究了LC无源无线传感器及读出优化方法，为优化读出性能，深入分析了寄生效应以提高读出准确度，并研究了增强读出距离的方法。主要研究内容和创新点包括：
（1）系统分析了LC无源无线传感器设计、读出方法及耦合系数的基础理论。
对比研究了阻抗参数读出与S参数读出的方法，并论证这两种测量结果可以相互转换。阻抗参数读出理论上可以精准获得LC传感器的谐振频率，而S参数读出频率会受到耦合系数k的影响，该研究为LC传感器的读出优化方法提供了理论基础。
（2）设计并实现了一种低成本纸基衬底LC湿度传感器。
建立了纸基衬底LC湿度传感器等效模型；设计了可单步加工的单螺旋结构；采用丝网打印技术，实现了快速批量制造；详细研究了不同结构对湿度传感器灵敏度和线性度等性能的影响。研制出的LC湿度传感器线性度达0.997（线性拟合R-square=0.997，湿度范围15%RH到75%RH），灵敏度达-140 kHz/%RH。该低成本纸基衬底LC湿度传感器可用于食品和药品包装中的湿度监测。
（3）深入分析了LC无源无线传感系统的寄生效应，提出阻抗参数读出的计算补偿法和三步去嵌入法，提出S参数读出的准谐振法，提高了LC传感器的读出准确度。
详细分析了寄生电场耦合和读出端寄生并联电容的影响，得出了读出频率随耦合系数变化的理论公式。理论和实验表明：寄生电场耦合只有在读出距离非常小的时候才会影响读出频率；而读出端并联寄生电容会使阻抗参数和S参数读出频率都随耦合系数k变化，影响读出频率的准确度。基于阻抗参数读出频率偏移的理论公式，提出了计算补偿法和三步去嵌入法，两种方法校准后的频率测量误差均小于 0.1%；基于 S 参数读出频率偏移的理论公式，提出了准谐振法，减小了寄生电场耦合，校准后的频率测量误差小于1.1%。
（4）提出适用于LC无源无线传感系统的扫频式阻抗匹配方法，实现扫频式阻抗匹配电路，不影响LC传感器谐振频率的读出，且提高了读出距离。
深入研究了LC无源无线传感系统的扫频式阻抗匹配方法，通过电压控制变容二极管实现了读出端的谐振频率扫描变化。系统分析、优化并验证了RC型（电阻-电容）和L型（电感-电容）两种不同类型的匹配网络，RC型扫频式阻抗匹配可延长读出距离至无匹配时的1.625倍，L型扫频式阻抗匹配可延长读出距离至无匹配时的2.25倍。
本文对LC无源无线传感系统从传感器到读出优化进行了深入的理论分析和实验研究，为LC无源无线传感系统的实用化提供了可行的方法。
本文综述了LC无源无线传感器及读出电路的国内外发展，研究了LC无源无线传感器及读出优化方法，为优化读出性能，深入分析了寄生效应以提高读出准确度，并研究了增强读出距离的方法。主要研究内容和创新点包括：
（1）系统分析了LC无源无线传感器设计、读出方法及耦合系数的基础理论。
对比研究了阻抗参数读出与S参数读出的方法，并论证这两种测量结果可以相互转换。阻抗参数读出理论上可以精准获得LC传感器的谐振频率，而S参数读出频率会受到耦合系数k的影响，该研究为LC传感器的读出优化方法提供了理论基础。
（2）设计并实现了一种低成本纸基衬底LC湿度传感器。
建立了纸基衬底LC湿度传感器等效模型；设计了可单步加工的单螺旋结构；采用丝网打印技术，实现了快速批量制造；详细研究了不同结构对湿度传感器灵敏度和线性度等性能的影响。研制出的LC湿度传感器线性度达0.997（线性拟合R-square=0.997，湿度范围15%RH到75%RH），灵敏度达-140 kHz/%RH。该低成本纸基衬底LC湿度传感器可用于食品和药品包装中的湿度监测。
（3）深入分析了LC无源无线传感系统的寄生效应，提出阻抗参数读出的计算补偿法和三步去嵌入法，提出S参数读出的准谐振法，提高了LC传感器的读出准确度。
详细分析了寄生电场耦合和读出端寄生并联电容的影响，得出了读出频率随耦合系数变化的理论公式。理论和实验表明：寄生电场耦合只有在读出距离非常小的时候才会影响读出频率；而读出端并联寄生电容会使阻抗参数和S参数读出频率都随耦合系数k变化，影响读出频率的准确度。基于阻抗参数读出频率偏移的理论公式，提出了计算补偿法和三步去嵌入法，两种方法校准后的频率测量误差均小于 0.1%；基于 S 参数读出频率偏移的理论公式，提出了准谐振法，减小了寄生电场耦合，校准后的频率测量误差小于1.1%。
（4）提出适用于LC无源无线传感系统的扫频式阻抗匹配方法，实现扫频式阻抗匹配电路，不影响LC传感器谐振频率的读出，且提高了读出距离。
深入研究了LC无源无线传感系统的扫频式阻抗匹配方法，通过电压控制变容二极管实现了读出端的谐振频率扫描变化。系统分析、优化并验证了RC型（电阻-电容）和L型（电感-电容）两种不同类型的匹配网络，RC型扫频式阻抗匹配可延长读出距离至无匹配时的1.625倍，L型扫频式阻抗匹配可延长读出距离至无匹配时的2.25倍。
本文对LC无源无线传感系统从传感器到读出优化进行了深入的理论分析和实验研究，为LC无源无线传感系统的实用化提供了可行的方法。