射频识别（Radio Frequency Identification,RFID）技术是使用射频波传输数据的非接触式无线通信技术,相比光学条形码技术具有无视距要求、识别速度快、识别距离远、支持多标签同时识别等优点。RFID系统相比条形码有显着的进步,然而,要实现智能识别系统在廉价商品级标签方面的潜力,仍然存在许多挑战尚未解决。与现有的芯片RFID系统相反,无芯片RFID系统消除了对昂贵的微芯片的需求,从而为廉价的光学条形码识别系统提供了更合适的替代选择。随着集成电路（Application Specific Integrated Circuit,ASIC）芯片组的移除,无芯片RFID标签没有信号处理能力。因此,阅读器在建立成功的无线通信链路和信号处理方面起到主要作用,这要求在无芯片RFID系统的阅读器开发中取得突破。目前,国内外学者对于无芯片标签的研究越来越多,但相对应的无芯片RFID阅读器还处于学术探讨阶段,没有标准化。本文针对基于频域特征的无芯片标签进行了设计与分析,并选择特定的无芯片标签作为识别对象,设计了一种能够识别此类无芯片标签的阅读器。首先,基于频域特征的无芯片标签的特点,阐述了无芯片RFID系统的基本工作原理。为了针对阅读器对目标无芯片标签的选择,设计了4种基于频域的不同频段的无芯片标签,提出了基于1/4圆环谐振单元的一种小型化、极化不敏感、无源无芯片射频识别标签,在频率6GHz～11.5GHz范围内,具有4.39bits/cm~2的高编码密度。基于在24GHz为中心频率频带中,提出了基于可变角度圆弧谐振型器,在频率20GHz～31GHz范围内,具有44.44bits/cm~2的高编码密度,并有4.04bits/cm~2/GHz编码容量的无源无芯片射频识别标签。设计出4bit频率在22GHz～26GHz的基于圆形贴片的无芯片标签。设计优化了一种多谐振器编码标签,此标签是通过将多个螺旋谐振器与微带传输线耦合而形成的无芯片标签。以此为基础,选择适合的无芯片标签作为阅读器检测的目标标签。其次,根据无芯片RFID系统原理,研究了基于调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW）的无芯片RFID阅读器的整体架构和指标,并据此设计了具体的硬件电路和软件部分。基于FMCW的无芯片标签阅读器主要包含射频前端（发射端与接收端）和数字控制两个部分,射频部分负责FMCW信号的生成与发射、无芯片标签后向散射信号的接收。数字控制部分完成收发信号的控制、以及与上位机的通信。再次,讨论了基于频域的无芯片标签测试方法,此次测试采用矢量网络分析仪与微带传输线测试,测试分析了基于1/4圆环谐振器的无芯片标签的编码性能,测试分析了基于螺旋谐振器无芯片标签,以及圆形贴片的无芯片标签,结果表明所设计的无芯片标签的可行性。对阅读器主要射频模块的功能进行了测试,然后联合基于螺旋谐振器的无芯片标签,完成了基于FMCW的无芯片标签阅读器系统的测试,检测以及对比了4bit无芯片标签数据。测试结果证明了基于FMCW的无芯片标签阅读器设计的可行性。最后,基于多输入多输出（Multiple input multiple output,MIMO）雷达作为无芯片标签在K波段内（22GHz～26GHz）的阅读器平台。介绍了MIMO雷达硬件平台,调制信号为FMCW,对MIMO雷达软件算法进行分析,联合基于圆形贴片无芯片标签,对其检测。结果表明无芯片标签可以在K波段使用,可以作为测速、测距,以及定位的潜在方案。