伴随物联网技术和应用的发展,无线节点设备数量迅猛增加,但一直以来,由于受到供电电池容量的限制,无线节点设备的生命周期长度十分有限,这限制和阻碍了无线传感器网络的发展。因此,无线供电问题是传感器网络设计过程中的亟待解决的关键问题。因此,本文致力于解决复杂多变电磁环境下的无线能量收集的问题,提出了基于CRLH左右手超材料宽频带频段可调天线和自适应电能处理电路设计方案。为验证该方案的正确性和可行性,本设计首先从基本理论开始研究,调研分析超材料天线的特性、超材料天线在能量收集领域的应用等研究现状、多频带匹配电路、整流电路、升压电路等关键技术问题,再通过仿真优化得到最优结果,最后加工得到实物并进行测试,验证理论的正确性和可行性。本文的安排思路与上述步骤一致,首先分析超材料天线的特性,分析了需要解决的关键问题,进一步设计了宽频带频段可调天线设计和自适应电能处理电路,并给出了详细设计过程,并分析测试结果得出结论。论文的主要研究内容和创新成果如下:(1)提出基于CRLH左右手超材料宽频带频段可调集能天线设计方案,覆盖 GSM、EDGE、WCDMA、TD-SCDMA、LTE、WiFi 等移动通信常用频段,在实现频段可调的同时完成小型化设计,并保证较高的效率和性能,适用于环境中的微波无线能量采集。本设计通过理论分析、仿真、实测验证了该设计的可行性。(2)研究在复杂多变的电磁环境下的能量收集问题,提出了多频带自适应电能处理电路设计方案。首先,基于一系列的匹配电路(相当于带通滤波电路),将不同频段的电磁波分离,并送往对应支路。其次,相应频段的电磁波进入与该频段相匹配的整流电路,经过整流获得直流信号,进入选路电路模块。进一步,直流信号通过升压处理电路模块提升电压值,并将电能送入超级电容完成存储,最终完成整个无线电磁波能量收集过程。