射频识别（RFID）是实现物联网的关键技术。在现有的解决方案中,无源超高频RFID技术因速率高、响应快、工作范围大等优势受到广泛关注。其中,标签性能是决定RFID系统表现的关键因素。本文主要针对基于芯片特性实际测量值的超高频RFID标签设计方法开展研究,围绕无源超高频RFID标签的分析与设计、标签芯片特性表征方法、标签天线特性表征方法以及无源超高频温感标签的温敏特性四个方面进行研究。提出和验证了一种高冗余度的鲁棒性标签天线阻抗选择策略;给出了两种分别属于有线方法和无线方法的新型芯片特性表征方法;提出和验证了一种简捷有效的测量平衡式标签天线阻抗的有线方法;研究了无源超高频温感芯片和标签的温敏特性,提出和验证了符合该特性的温感标签天线设计原则。主要工作如下:1.系统梳理和总结了无源超高频RFID标签的分析方法、设计准则以及天线与芯片之间的阻抗匹配策略,在现有超高频RFID标签天线设计准则的基础上,提出和验证了一种高冗余度的鲁棒性标签天线阻抗选择策略。2.标签天线设计的关键在于获知所用芯片的特性。近来,新型RFID标签的不断涌现对标签设计提出了新的要求,必须通过实测获得更加全面的芯片特性信息,包括芯片灵敏度、吸收态阻抗和反射态阻抗随功率和频率变化的关系等。挑战在于如何在确保超高频RFID标签芯片处于激活状态的同时表征芯片特性。针对这一难点问题,本文提出了一种双通道有线测量方法。与已有的方法相比,该方法架构简单,操作复杂度低,易于实施,结果相对准确。除了有线方法之外,还可以通过无线方法表征芯片特性。本文将现有无线方法分为标量法和矢量法。现有无线测量方法存在的问题主要有:标量法需至少三个阻抗不同的标签天线,且需知各自的天线阻抗和增益等参数,数据处理工作量也较大;矢量法测量原理较复杂,测量仪器要求较高。针对上述问题,本文提出了一种新型的基于矢量反向散射信号的超高频RFID标签芯片吸收态阻抗的无线测量方法,并实验验证了该方法的有效性。3.标签天线的准确表征是标签设计和验证过程中必不可少的一个环节。现有测量标签天线阻抗的方法对测量仪器设备的校准精度要求较高,测量过程繁琐,而且获得天线阻抗值还需对测量原始数据进行后处理。为解决上述问题,本文提出和验证了一种直接测量对称平衡标签天线阻抗的简便方法。该方法仅使用矢量网络分析仪的单端口即可,通过一个180°电桥和两个半刚性的同轴线缆及定制化的校准过程,实现了无需数据后处理、直观显示标签天线阻抗。通过与仿真以及其他经典测量方法得到的结果对比可知,所提出的方法准确有效。4.针对新型集成传感芯片式无源超高频RFID传感标签在不同环境条件下性能表现波动较大的问题,选取了典型的无源超高频温感标签进行了研究。主要研究了超高频RFID温度传感芯片以及基于该芯片的无源无线温度传感标签的温敏特性,完成三项工程测试:接有匹配网络的温感芯片的有线测量,采用陶瓷基底贴片天线的抗金属标签的无线测量,以及不同阻抗的偶极子标签的无线测量。给出了相应的实验设计方案,系统搭建方法,测试步骤和测量结果。结果表明,随着温度升高,温感芯片阻抗实部增加,虚部的绝对值减小,与仿真数据相吻合。在此基础上,提出了适应该温敏特性的温感标签天线设计原则,实验验证了该设计原则的可行性与有效性。针对高温条件设计的温感标签在宽幅温度范围内的综合表现优于仅针对常温条件设计的标签,工程测试及分析工作为宽幅温度范围内鲁棒性温度传感标签的设计提供了设计准则。