万物互联时代的到来,物联网技术得到进一步开发。无芯片RFID传感器标签既具备对目标物体进行标识识别和跟踪的功能,又能对一些物理量信息进行传感探测。同时,它还具有结构简单、生产成本低、工作寿命长、无线传输等优点。角量传感器在人们的生产生活中有着广泛的应用,但目前市场上的角量传感器大都不仅结构复杂、成本较高;而且需要与目标物体紧密接触或靠近,灵活性低。因此,进行无芯片RFID角量传感器标签的研究具有重要意义。为了更好地读取传感器标签,研究相应的RFID阅读器也是十分必要的。在国家自然科学基金(No.61372008)、广东省科技计划(No.2014A010103014,No.2015B010101006)等项目的支持下,本论文对无芯片RFID角量传感器标签及阅读器进行了研究,主要工作内容如下:(1)提出了一种共极化编码的无芯片RFID角量传感器标签。标签主要由水平和垂直的条形金属单元对称排列而成,运用了双极化技术和频移技术来增加编码容量。它的工作频段为4.5-9.5 GHz,总的编码容量可达21比特,尺寸为22×30×0.8 mm~3。同时,它也能通过探测标签在交叉极化方向上的雷达散射截面(RCS,Radar Cross-Section)幅度变化来获取标签所附着物体的角量信息。因此,它也使用了变极化技术,这将有助于提高它探测时的鲁棒性。此外,标签角量传感特性的解析式也通过运用电磁场理论结合数值仿真结果近似推导出来。最后,通过实测证实了该传感器标签的编码功能和角量传感功能,最大传感误差约为5°。(2)针对已有的变极化编码开口切角环标签提出了一种对应的角量传感方法,使与其结构类似的标签皆可用作变极化编码角量传感器标签。与前述共极化编码的角量传感器标签相比,由于这类标签编码和传感功能都是在交叉极化方向上实现的,因而能够降低来自环境的干扰并简化阅读器的阅读过程。同样地,通过运用电磁场理论结合数值仿真结果,标签角量传感特性的解析式被近似推导得到,并在实测中验证了解析式的准确性,进而提出了对应的角量传感方法。最后,通过分析实测结果,对标签的传感方法又进行了改进,降低了传感误差,最大传感误差约为5°。(3)研究了一种基于调频连续波(FMCW,Frequency-Modulated Continuous Wave)的无芯片RFID阅读器。该无芯片RFID阅读器工作于4-8 GHz频段内,具备低成本优势,且由于采用FMCW方式进行扫频,阅读速度较快。另外,也给出了所设计阅读器的基本结构及各部分功能,并构建了阅读器的理论原理模型。同时,也介绍了主要器件的选型、性能参数以及参考价格。最后,也通过仿真验证了阅读器各部分设计的可行性。本文研究的角量传感器标签具有标识识别和传感的双重功能,同时拥有结构简单、成本低及无线传输等优点;而所研究的无芯片RFID阅读器成本较低、阅读速度较快。因而,本文的研究具备较高的实用价值,同时也能对相关研究提供一定参考。