射频识别技术(RFID, Radio Frequency Identification)是一项利用射频信号通过空间耦合实现非接触信息传递,以达到目标识别和数据交换目的的技术。它具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点,该技术与互联网、通讯等技术相结合,可实现全球范围内物品跟踪与信息共享。RFID技术是一个崭新的技术应用领域,它不仅涵盖了射频技术,还包含了密码学、通信原理和半导体集成电路技术,是一个多学科综合的新兴学科,具有广阔的应用前景。本文对超高频(UHF)频段的RFID系统设计中的一些关键技术进行了重点研究,并完成了无源超高频射频识别标签基带系统设计,包括防碰撞算法以及安全验证机制。首先,系统地介绍了RFID的产生、发展以及国内外的发展现状,接着论述了RFID的系统组成及其基本工作原理,并对相关协议标准进行了分析比较。其次,深入研究了RFID系统关键技术——防碰撞算法。在其原理基础上,分析比较了各种防碰撞算法协议的性能。重点分析了RFID领域UHF频段主流标准EPCglobal的Class-1 Gen-2中的标签识别层所使用的防碰撞方案及相关指令,并在其基础上对Q算法提出改进方案,通过使用稳定缓变的帧长度适应现场标签数量,大大降低了标签防碰撞过程总动态功耗,约80%。此外,本文还对RFID标签的安全性分别在应用层、协议层和电路层进行了研究和设计。在EPC Class-1 Gen-2标准的框架下实现TEA(Tiny Encryption Algorithm)加解密算法,并评估了TEA算法的性能,可以防止标签被跟踪和数据被窃听。最后,本文基于EPC Class-1 Gen-2标准完成了标签基带系统的架构设计与RTL代码实现,重点论述了标签设计的关键模块,包括动态功耗管理单元、发送模块、防碰撞模块和安全模块,并且通过FPGA原型验证平台,测试结果符合标准规范。