射频识别(RFID，Radio Frequency Identification)技术是二十一世纪最前沿的信息技术之一，它是利用射频信号自动识别目标并获取相关信息的技术。与网络技术和电子商务相结合，RFID技术催生了一种新型的网络——‘物联网”，因此RFID又被认为是信息识别和传递的一场深刻革命。目前，RFID在生产制造、交通运输、安全、食品、居民身份证、管理等诸多领域显示出广泛的应用前景。近年来，以美国、日本和欧洲为首的发达国家对RFID技术的应用研究投入了巨大力量并达到相当高的水平。我国对RFID技术的应用与研究尚处于起步阶段，因此开展RFID的相关理论与技术的研究具有重要的理论意义和应用价值。 本论文所完成的主要工作如下： 1．RFID无源电感耦合式天线的设计研究。 论文从电磁场理论角度开展了RFID无源电感耦合式天线的设计研究。在深入讨论磁感应强度B、天线的耦合因子k与安培匝数NI以及天线半径r等诸参数相互关系的基础上，建立了无源电感耦合式天线的数学模型，提出了天线最大工作半径和天线最低功耗的耦合因子最大值和安培匝数最小值的优化方法。在上述研究的基础上，论文完成了天线各参数的选择和计算，实现了125KHz RFID系统无源电感耦合式天线的优化设计。完成了125KHz RFID系统的板级制备和系统联调。实际应用结果验证了上述优化方法的正确性。 2．低功耗、远距离RFID硬件系统的设计研究。 论文基于嵌入式系统集成技术开展了超高频RFID硬件系统的设计研究。RFID硬件系统由读写器和应答器两个子系统构成，研究重点是射频模块和微控制器模块。论文在深入研究小环微带天线特征和收发芯片工作机理的基础上，完成了小环微带天线的数学建模和各参数的选择及计算，完成了天线与收发芯片的阻抗匹配设计以保证发射和接收效率的最大化，从而实现射频模块的最大通信距离。在深入研究了微控制器工作机理的基础上，论文运用系统级低功耗的设计方法完成了低功耗控制器设计并降低了系统功耗。在上述工作的基础上，论文完成了读写器和应答器的系统设计，完成了超高频系统的板级制备和软硬件系统联调。该系统的射频模块在发射功率为-10dBm时，发射电流为9mA(国内传统的射频模块为11mA)，系统的最远通信距离为120m(国际常规的通信距离为100m)，实现了低功耗、远距离的设计目标。优于国内市场同类主流产品。 3．低功耗、远距离RFID软件系统的设计研究。 论文根据现代软件工程和通信理论对RFID软件系统进行了设计研究。在深入研究读写器与应答器、射频模块与控制器之间通讯协议、多目标通信碰撞等问题的基础上，论文提出了一种改进的自适应时隙Aloha防碰撞算法(IDFSA，improved dynamic framed slotted Aloha algorithm)并完成了RFID软件系统设计。通过软件对通信系统的空闲态、工作态等状态的控制完成数据通信，有效地降低了系统功耗并成功地解决了系统多应答器(又称标签或卡)工作条件下的碰撞问题，从而有效地提高了信道的利用率，降低了系统功耗。该软件系统已经成功地应用在433/868/915MHzRFID系统中并验证了IDFSA算法的有效性。 本论文所得的研究结果对RFID系统设计具有重要的理论意义和应用意义。