LC（电感电容）无源无线传感器将待测参数转换为谐振频率，并通过互感耦合的方式非接触测量这个频率，从而实现无源无线检测。LC型传感器节点通常由平面电感和敏感电容构成，没有有源器件，不带电源，理论上具有无限寿命，非常适合于狭小密闭空间、机械旋转结构、恶劣环境等的无线传感应用。随着MEMS技术和物联网技术的发展，LC无源无线传感器已成为本领域国际上主要研究方向之一，特别是用于医疗的植入式压力传感器取得了明显进展。一方面，某些场合需要对湿度进行长期的非接触监测，另一方面，现有LC无源无线传感器研究工作大多侧重于传感器节点本身，而信号的无线读取并没有引起足够的重视。本文以湿度检测为背景，开展了LC无源无线传感技术的研究，主要研究内容和创新包括:　　(1)介绍了LC电谐振、平面螺旋电感基础理论，分析了谐振频率的提取方法，对比了读出线圈的Z参数与S参数曲线特性。在此基础上，提出并实现了一种低成本、手持式LC无源无线传感器读出电路系统，可以测量读出线圈的阻抗，为本文的相关实验提供了一种简便解决方案;建立了一种多谐振耦合模型，为后续带中继线圈的LC无源无线传感系统研究奠定了基础。　　(2)提出并实现了一种封装集成的LC无源无线湿度传感器。该传感器将CMOS MEMS湿度敏感叉指电容芯片直接粘贴在带有嵌入式平面电感的封装基板上，避免了CMOS衬底上厚金属电感难以制造的困难，同时，又可以在给定封装体积的情况下增加了传感器电感的尺寸，增大了读出距离。将氧化石墨烯薄膜作为湿度敏感材料用于LC无源无线湿度传感器中，提高了器件灵敏度。用自制的手持式读出电路系统对传感器进行了测试，实验结果表明:利用氧化石墨烯作为湿度敏感材料的传感器灵敏度达到-18.75kHz/％RH(520ppm/％RH)，而聚酰亚胺器件只有-2.4kHz/RH(67ppm/％RH)。　　(3)提出并实现了一种基于片上双层电感的LC无源无线湿度传感器。该结构和传统垂直结构的湿度敏感电容具有相同的工艺，聚酰亚胺层不需要光刻，通过上下两层电感之间的耦合形成了LC谐振回路。建立了这种传感器的等效电路模型，得到了模型中各项集总元件的解析表达式，电磁场仿真结果证实了该模型的合理性。在玻璃衬底上加工出了原型器件，测试结果表明:相比于单层电感自谐振结构，这种双层电感结构使得在相同芯片面积情况下电感量倍增，有效地改善了读出性能;这种片上双层电感LC无源无线湿度传感器有较高的灵敏度，测得的灵敏度达到-68kHz/％RH(919ppm/％RH)。　　(4)提出了一种利用中继线圈增加LC无源无线传感器读出距离的方法，建立了等效电路模型，结合多谐振耦合理论得到了两个峰值频率的解析表达式。理论分析表明，中继线圈在增加距离的同时会引起频率分裂和灵敏度衰减，本文提出了将两个峰值频率之和作为检测量，避免了灵敏度衰减。通过变容二极管的LC无源无线电压传感器，对带有中继线圈的传感系统做了测试，实验结果和理论分析基本一致，测试结果表明读出距离增加了180％，而灵敏度保持不变。　　本文针对密闭环境湿度测量为应用背景，以增加读出距离和提高灵敏度为主要目标，提出了两种LC无源无线湿度传感器结构。封装集成的LC无源无线湿度传感器将平面电感置于封装衬底上，对高性能LC无源无线传感器的设计提供了一种简单有效的方法;基于片上双层电感的LC无源无线湿度传感器则将平面双层电感技术和电容式湿度传感器的特征相结合，提高了灵敏度。鉴于LC无源无线传感器读出距离较短问题，本文提出了带中继线圈LC无源无线传感器系统及其理论，其中涉及的多谐振耦合理论对这类多线圈系统具有指导意义。