无源超高频(UHF)射频识别(RFID)系统具有低成本、低功耗、识别距离远、识别效率高等优点,在物流、门禁、资产管理等领域获得了广泛应用。在标签至读写器的反向链路中,标签通过改变天线与负载的阻抗匹配关系实现信息的反向传输。因此,标签天线与负载能否实现阻抗共轭匹配成为制约无源UHF RFID系统性能的关键因素。商用标签一般通过优化设计天线即可实现天线与负载阻抗的共轭匹配。但在实际应用中,受标签几何尺寸、元器件选型、标识与传感融合设计等因素的影响,需要专门的阻抗匹配网络以满足标签天线与负载的阻抗匹配关系。同时,标签天线阻抗测试亦需要可调的阻抗匹配网络。因此,研究标签阻抗匹配网络设计方法对于无源UHF RFID系统性能的提升及应用的进一步推广具有重要的理论意义与潜在应用价值。主要研究内容如下:首先,对目前国内外标签设计方法进行了研究,分析了标签天线设计,标签与传感器结合以及标签内部阻抗匹配网络设计特性。对RFID技术进行了简单概述,介绍了阅读器和标签的结构和功能,分析了无源UHF RFID的数据传输,推导得出标签天线与芯片阻抗共轭匹配可实现功率最大化传输的条件。对系统ASK调制解调方法进行研究,分析不同调制状态下对标签反射系数的影响。其次,详细介绍天线的性能参数、针对天线辐射角度问题,探究阅读器天线和标签天线旋转角度对系统性能的影响。研究表明,当电磁波辐射方向与接收天线垂直时可实现最优化识别。探究天线小型化设计和天线阻抗测量方法,在不同的应用场景中,天线的设计多种多样,为实现单芯片与多天线的联合使用,需要对天线的阻抗进行准确测量。最后,结合天线阻抗匹配方法和二端口级联网络,提出了一种回波损耗小,适用范围大的二端口级联标签阻抗匹配网络。在确定芯片阻抗前提下,对于不同的阻抗天线,通过改变匹配网络的电路元件参数和分布来实现可调性匹配。相较于现有阻抗匹配网络设计方法,该方法适用于天线阻抗实部在5～80Ω,虚部在50～400Ω的大范围,回波损耗减小8 dB以上,进而提高能量传输效率,有效增大RFID系统的识别距离。利用Smith图分析了天线共轭阻抗位置对最优匹配网络的影响,以及低成本阻抗匹配的条件要求,给出了最优标签阻抗匹配网络快速设计方法。