高温环境下温度、压力、湿度等参数的实时原位测试在航空航天、能源开采及运输等领域有着广泛的需求。目前,无线无源的传感技术因其非接触测量方式有着很大的潜力。微波散射技术可实现较远距离传感器信号无源监测,品质因子高,受干扰影响小,且传感器可工作在金属环境下,是面向高温环境应用的一种极具前景的新型遥测技术。因此,本文提出了基于微波散射技术的互补开口谐振环集成基片集成波导结构(CSRRSIW)的无线无源温度、压力及多参数传感器的技术方案,利用HFSS仿真软件进行了模拟验证,研究了压力参数的温度修正算法,设计了模块化测量系统,为恶劣环境下参数的无线遥测开辟了新思路。主要研究内容如下:(1)建立了CSRR的结构模型和等效电路,分析了CSRR结构参数对其谐振频率的影响,阐明了CSRR-SIW微波传感器的无线传输原理。通过分析CSRR-SIW温度传感器的温度敏感机理及CSRR-SIW压力传感器的压力敏感机理,建立了CSRR-SIW温度传感器的热-电耦合模型及CSRR-SIW压力传感器的热-力-电耦合模型。另外,对特征信号进行了参数分析及影响因素研究。(2)提出了将CSRR结构集成在SIW谐振腔上实现了高温温度传感器的设计,利用HFSS仿真软件模拟了温度对传感器谐振频率的影响,并利用课题组现有的高温测试平台对传感器进行了测试,该温度传感器可实现1200℃的高温测试。基于类似的工作原理将CSRR结构集成在带有密封空腔的SIW谐振腔上实现了高温压力传感器的设计,利用COMSOL仿真软件对传感器的力学参数进行了分析,在此基础上,利用HFSS仿真软件模拟了压力对传感器谐振频率的影响,验证了CSRR-SIW压力传感器的可行性。基于HTCC三维集成制造技术完成了压力传感器的制造,该压力传感器可稳定工作在800℃,300 kPa的高温压力环境下,800℃下的压力灵敏度为206.89 kHz/kPa。另外,提出采用不同尺寸的CSRR结构完成多个谐振频率传感器的设计,实现多点可组网传感器网络的应用。(3)提出将不同尺寸的CSRR结构集成在同一个HTCC基底上实现了三个分离的谐振频率,将密封空腔、GO@PI湿度敏感薄膜置于相应的CSRR区域内实现温-压-湿多参数传感器的设计。通过HFSS仿真不同谐振频率下的电场分布及等效电路模型阐述了多参数传感器的工作原理。通过SEM、EDS等测试方法实现了GO@PI敏感薄膜的形貌表征。同时提出了压力信号的温度修正算法,实现了变温环境下压力信号的精确获取。最后利用高温温压湿复合测试平台对传感器的温度、压力、湿度性能进行了测试。为了实现多参数小型化高温传感器设计,提出采用一个谐振频率点实现温度、压力双参数的同时获取。利用谐振强度来监测环境温度的变化,利用谐振频率来表征压力的变化,最后利用高温压力测试平台对传感器进行了测试并验证了该方法的可行性,温度灵敏度为0.0133 dB/℃,800℃下的压力灵敏度为235 kHz/kPa。(4)为了实现微波传感器测量系统的小型化、便携化和集成化,对模块化测量系统的硬件和软件模块进行了设计,采用锁相环频率合成技术发射扫频信号,结合功分器、定向耦合器、衰减器、鉴相器、MCU等电路元件实现了35 MHz-2.7 GHz微波传感器件特征信号的提取,测试误差小于1%。搭建了地埋管道的实验平台,利用设计的模块化测量电路对掩埋于沙子下的传感器特征信号进行了提取。