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随着物联网(Internet of Things,Io T)的快速发展,射频识别(Radio Frequency Iden-tification,RFID)技术作为物联网的关键技术受到越来越广泛的关注,成为科研工作者的研究热点。无芯片RFID作为射频识别技术的一个分支也备受人们关注。但是,阅读无芯片RFID标签需要阅读器的天线与标签极化匹配,否则阅读器就可能读取不到标签的信息或者错误地读取标签信息。而实际环境中物体的摆放位置是不确定的,很容易出现标签与阅读器天线极化失配,因此研究无芯片RFID角度传感器具有重要的价值和意义。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,本论文研究了无芯片RFID角度传感器,主要工作内容如下:(1)基于I形开槽的无芯片RFID角度传感器:设计了一款工作频段为5.6–11.6GHz的无芯片角度传感器。通过采用两个不同长度的I形细槽作为传感单元,通过测量传感单元散射电场的幅值得到标签的角度信息,从而实时检测标签的旋转角度信息。在传感单元的两侧分布了四个编码单元,包括三个D形细槽谐振器和一个U形细槽谐振器,对标签进行身份编码。传感器的整体尺寸为π×8×8×0.5 mm~3,使用频移编码技术使得标签可以编码8 bits。最后,通过实物制作并测试,验证该传感器在实际环境中的工作可行性。实际环境中测试标签的反向散射电场的幅值时,容易受到环境因素干扰。为了进一步提高标签检测的鲁棒性,本文设计了基于圆环谐振器的谐振频率表示标签角度信息。(2)基于圆环谐振器的无芯片RFID角度传感器:标签通过在基本的圆环槽形谐振器的“三点钟”位置加载一个矩形细槽来实现角度传感功能,通过测量谐振器的谐振频率即可得到标签角度信息。标签由三个不同半径的圆环嵌套构成,其中外侧的为基本圆环细槽用来编码标签身份,内侧的是两个矩形槽位置相差90°的改进圆环细槽谐振器,用来传感标签的角度信息。通过采用两个传感单元的谐振频率差值来表示标签的角度信息,有效的减少了实际环境对测量结果的干扰,增强了标签的鲁棒性。传感器的最终尺寸为π×13×13×0.8 mm~3,工作在3.3–8 GHz频段,标签可以编码2 bits。最后对标签进行加工制作实物并在实际环境中进行测试,实测结果与仿真结果基本一致。在0–90度的范围内,传感器的灵敏度为6.1 MHz/°。传感器的编码和角度传感在同一个极化方向容易造成谐振器之间互扰,设计了第三款传感器,将编码和传感分布在不同的极化方向。(3)基于双极化的无芯片RFID角度传感器:通过在水平极化方向进行角度传感和在垂直极化方向上实现标签编码来实现双极化。水平极化方向上的传感单元采用上一章节提出的圆环谐振器,通过测量该谐振器的谐振频率得到标签旋转角度信息。垂直极化方向上的编码单元采用3组C形谐振器。传感器的最终尺寸为π×11.5×11.5×0.8 mm~3,工作在4–8.1 GHz,采用频移编码,使得每个编码单元可以编码2 bits,最终标签的编码容量为6 bits。最后对所设计的传感器进行制作实物,并在实际环境中测试其工作的可行性。在0–90°的范围内,传感器的灵敏度为8.86 MHz/°。