无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer, SWIPT)是通信技术与输电技术交叉融合的一个前沿方向。该技术旨在实现信息与能量的同时传输,即在实现高速可靠通信的同时,完成能量的传输与收集。从而充分利用宝贵的发射功率,延长设备生存时间,提高能源的利用率。本文详细阐述了SWIPT的应用需求与设计理念,并提出了一套能够实现信息与能量同时传输的参考方案与设计理论。该方案不需要借助于两路信号分别传输信息与能量,也不需要采用时分方式交替进行信息与能量的传输,而是采用一种携能特性优异的新型调制方案-—-AMPSK (Asymmetric M-ary Phase Shift Keying, AMPSK)调制技术,将信息与能量的传输“合二为一”,仅发射一路调制信号便可实现真正意义上的信息与能量同时传输。首先,总述了基于AMPSK调制的SWIPT系统的设计思想及其相应的体系结构,该系统主要由发射端的信息调制模块、连接收发两端的无线能量传输(Wireless Power Transfer, WPT)系统、接收端的功率分配模块,以及整流与解调电路构成。针对SWIPT系统各主要模块,分章节阐述其各自的工作原理与设计思路。其次,结合AMPSK调制的原理与功率谱特点,阐述了AMPSK信号在SWIPT应用中的优势,并给出了AMPSK信号及其各种特例的具体表达式。通过对AMPSK信号功率谱的实测和理论分析,表明了AMPSK信号及其各种特例的能量高度集中于载频,具有优异的携能特性,适合用作SWIPT系统的信息调制方案。进一步,从SWIPT应用的角度出发,总结并归纳了适用于AMPSK信号的两种不同的冲击滤波机制,即相位匹配机制及载波抑制机制。基于载波抑制机制,提出了AMPSK信号的谐振相干解调方案,并给出了微带谐振相干解调电路的完整结构,其仅需依靠一段微带开路线,便可同时完成同频反相载波的提取以及对AMPSK调制信号的相干解调。第三,根据对近场WPT方案的建模分析,通过在收发线圈中引入谐振补偿电容对传统的磁感应耦合方式WPT系统进行了改进,并探讨了改进的WPT中临界耦合系数kc的影响因素,指出了收发线圈的Q值是影响WPT系统有效作用范围的关键因素。在此基础上,分析了磁耦合共振方式WPT的工作原理,以及磁耦合共振方式WPT与引入谐振补偿的磁感应耦合方式WPT之间的区别与联系。然后,讨论了远场WPT系统整流天线中的天线设计方案,并依据天线参数对远场WPT中微波能量在自由空间中的衰减进行了计算。讨论了SWIPT系统接收端的功率分配方案,结合AMPSK信号的特点,提出了时域功率分配和频域功率分配两种分配方案,并分别给出了参考设计与相应的仿真分析。通过对二极管整流电路建模,得到了二极管整流效率的闭式表达式,利用微带电路设计了一款整流电路,对其整流效率进行了仿真分析并与模型计算值进行了比较与讨论。最后,为了验证信息与能量同时传输的SWIPT系统的可行性,进行了相关验证性实验。一方面,基于传统的磁感应耦合方式WPT系统,进行了信息与能量同时传输实验,展现了信息与能量同时传输的可行性。另一方面,通过实验验证了在传统的磁感应耦合式WPT系统收发线圈中引入谐振补偿电容。能够显著增大WPT系统的有效作用范围。