工农业生产地快速发展,往往伴随着环境污染等问题。如何在保证生产效率的前提下,快速、精准地检测各种气体是本文关注的重点。传感器前期的研究成果多是有源传感器,虽然有响应恢复时间短、灵敏等优点,但是存在需要架线和电源供电、工作温度高、使用周期短等不足,因此应用领域受到限制。鉴于以上有源传感器的局限性,本文提出了一种无源气体传感器,利用稳定性高、在常温下就可以工作,通过合理的方法制备,实现了常温下传感器的测试。论文主要研究内容如下:本文提出了一种提高灵敏度的气体及湿度传感器的设计,采用Ansys公司的HFSS软件对改进的两个模型分别进行模拟仿真,得出合理范围内的结构参数,并选取较优的改进结构。该传感器是将碳纳米管(Carbon nanotubes,CNT)和微带天线集成在同一平面上,当暴露于不同的气体或湿度环境时,通过CNT薄膜物理吸附气体分子和水分子导致导电性的变化,从而改变天线的工作频率,来实现传感器的功能。传感器灵敏度的提高是采用CNT薄膜带替换部分贴片导体的思想,被替换的贴片部分在天线辐射中占据主导地位,进而可以更好的影响频率变化,让CNT薄膜对天线的辐射产生最大的影响。后续实验搭建了测试平台,在常温、湿度恒定的密封环境中,用几种不同的气体填充传感器原型,通过对传感器的性能测试,得出在二氧化碳环境中,气体传感器的频移程度最高达到13MHz;在氧气和氨气环境中气体传感器的频移程度达到了约9MHz;在湿度环境中,频移程度约为35MHz。最后实测显示结果良好,改进后的CNT天线传感器的气敏性能有所提高,优于目前已报导的在贴片谐振器顶部集成的CNT的气体传感器。该传感器的工作频率为2.4GHz,频率应用面广、可以很好地与Wi-Fi、蓝牙等设备兼容,便于集成在传感器网络中。传感器的几何结构也可以很容易地扩展到其他频率,与应用设备共形。本文所提出的无源气体传感器在环境监测、天气预报和特殊工业生产的应用等领域具有很大的前景。