本文主要研究由微波无源元件构成的无芯片射频识别标签设计技术。无芯片射频识别标签具有能耗低、成本低、环境适应能力强等特点,因而在近几年成为射频设别技术领域研究的热点。本文主要分析研究散射型和传输线转发型频域编码无芯片射频识别标签的设计,提出了多款新型频域无芯片标签设计方案,并进行了实物测试验证,实现了频域无芯片标签编码容量的提高和标签尺寸的小型化;分析研究了无芯片标签在未来商业生产和实际应用中面临的问题和挑战,如生产技术选择、低成本实现、标签形变影响等,并针对以上问题,提出了无芯片标签进一步优化设计方案。本文的主要工作内容和创新点如下。1、分析研究了不同类型无芯片射频标签的性能特点,总结了相对于时域、相位域等无芯片标签,频域无芯片标签在编码容量上的优势和发展潜力及主要技术难点。2、对比分析了不同种类和形状的散射型无芯片标签基本谐振单元,总结了贴片式和开槽式两种谐振器结构的性能差异,分析了介质基板参数如厚度、介电常数、损耗角正切等对标签性能的影响,研究了谐振器之间的互耦影响,为散射型无芯片射频识别标签设计提供了基本参考依据。3、提出了一种通过加载贴片电阻控制RCS谐振峰深度的设计方案。该方案可以有效提高无芯片标签的编码容量,且对大部分散射型无芯片标签的设计具有通用性;基于分析基础,设计了一款极化独立的混合编码无芯片标签,结合FSK和ASK编码技术有效提升了无芯片标签的编码容量。4、针对传输线转发型无芯片标签尺寸大的缺点,提出了一种在微带螺旋滤波器结构上增加槽型谐振器的小型化设计方案,通过合理优化尺寸参数,实现了谐振频点的独立控制。该方案有效减少了无芯片标签所需的谐振器个数,同时通过使用DGS结构,有效缩减了标签的整体尺寸。采用该方案设计的标签,其尺寸相比于文献[57]缩减了87.1%。5、针对传输线转发型无芯片标签检测稳定性较好,但编码密度较低的特点,提出了一种采用双层介质基板结构的标签设计方案,该方案有效提升了无芯片标签编码容量且保证了标签结构的紧凑性。通过改进设计SRR谐振器结构,使单个谐振单元可以产生2个谐振峰,同时实现2个谐振频率的独立频移控制;通过将SRR谐振器周期性放置以实现ASK编码的思想,实现了传输信号较大程度的幅度变化,有效改善了ASK编码分辨率低的问题,提升了标签的抗干扰能力。综合利用以上设计方案,设计了一款双层介质基板无芯片标签,该标签具有较高的编码容量密度和较强的抗干扰能力。最后总结了无芯片标签在未来商业生产和实际应用中面临的问题和挑战。从无芯片标签未来大规模工业生产的角度,分析了不同标签生产技术的优劣势;从商业成本的角度,分析了采用柔性材料作为未来无芯片标签衬底的可行性;仿真分析了不同材料柔性衬底、金属油墨导电性能对散射型和传输线转发型无芯片标签识别能力和抗干扰性能的影响;从实际使用的角度,仿真分析了存在遮挡物、标签形变等情况对无芯片标签性能的影响;提出了相应的标签优化设计方案并通过仿真验证了其有效性,为无芯片标签实际的商业化大规模生产和商用提供参考。