近年来,经济的迅速发展导致传统能源日益枯竭、环境问题愈加突出,新能源的使用得到了越来越多的关注。由于无线终端设备的大量使用,其产生的电磁波能量遍及生活的每一个角落,将这种能量收集起来进行充分利用有待进一步研究。同时,现代电子技术以及低功耗电子器件的快速发展使得低功耗无线传感器进行自主供电成为可能。本文针对免电池的无线传感器系统开展研究,设计了一种基于射频能量收集的无线传感器系统。首先,针对射频能量收集的效率问题,对接收天线、倍压整流电路进行了参数优化设计,得到了高灵敏度的接收天线阵列和高效率的倍压整流电路。与已有的射频能量收集系统相比较,本文设计的射频能量收集模块提高了对能量的收集能力。然后,针对射频能量微弱的问题,采用能量累积以及能量多级管理的方式,将微弱的射频能量升压转换为可用的电源。实验表明,当输入电压为120mV时,能量管理模块将该微弱能量升压转换为可持续供电的电源,为无线传感器模块完成数据采集及传输提供稳定能量。最后,研究无线传感器模块,包括传感器数据采集、无线数据传输以及辅助能量管理控制。微处理器根据储能电量的变化来控制低功耗模块的进入和退出。实验表明,在室内环境由无线路由器发射WiFi信号,射频能量收集模块在60s内收集的能量可以达到328μJ,无线传感器系统可以周期性完成数据采集以及无线数据传输。