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无线通信和无线能量传输技术可以减少仪器设备中电缆、连接器、滑环等的使用，从而提高仪器设备的灵活性和可靠性，降低维护成本。传统的无线通信和能量传输技术一般利用电磁波、交变磁场或电场作为信息和能量的载体，当需要穿透密封的金属壳体传输信息和能量时，这些技术就因为壳体的屏蔽效应而失效了。超声无线通信系统和超声无线能量传输系统利用超声波作为信息和能量的载体，能够用于密封的金属壳体。但是，现有的超声无线通信和能量传输系统存在诸多不足，所以，为完善超声无线通信和能量传输技术，提高超声无线通信和能量传输系统的实用性，本文进行了如下三项共七点研究: (1)研究了适用于超声无线能量传输系统的RF AC-DC转换器的输入阻抗匹配技术，使用基于共振型整流器的RF AC-DC转换器设计了一种新型超声无线能量传输原型系统，该系统能够将传输的电能由RF交流高效地转换为电子设备可以使用的稳压直流。设计了一种计算机控制的超声无线能量传输系统自动测量方法，使用该方法测得原型系统能够穿透厚度为40mm的不锈钢板稳定地传输电能，并且最高能够以27.7％的效率输出15.7W的稳压直流功率。利用原型系统穿透不锈钢板成功驱动了总功耗约13～17W的三块带有LCD面板的ARM(R)CortexTM-A8评估板，首次验证了超声无线能量传输系统驱动中等功率电子设备的能力。 (2)提出了一种基于LC带通网络的声—电信道宽带阻抗匹配方法，并使用多个不同的声—电信道验证了该方法。设计了一种计算机控制的超声无线通信系统实时自动测量方法，利用该方法测量和分析了基于PZT换能器和EMAT的多个声—电信道的单载波通信性能。采用单载波频域均衡技术，设计了基于FPGA的实时超声无线通信系统，并测试了其性能;该系统能够穿透厚度为40mm的不锈钢板，以10-2的误码率实现256kbps的通信速率，能够满足某些音频应用的需求。 (3)研究了单载波超声无线通信系统与超声无线能量传输系统的在协同工作时的潜在问题，设计了具有能量传输功能的超声无线通信系统，并测试了其实际性能;该系统能够实现密封金属舱体（或容器）没有持续电源供应的一侧至另外一侧中等速率的信息传输，同时还能够为没有持续电源供应的一侧的其他电子设备提供功率约为10W的电源，从而彻底免除在金属壳体上打孔进行有线通信和电能输送的需要，最大程度地降低维护成本、提高安全系数。 本文的研究解决了超声无线通信和能量传输技术中的多个问题，对超声无线通信和能量传输系统的设计和应用具有重要的指导意义。