本论文论述了超高频射频识别系统的工作原理，对射频识别标签芯片的结构和关键技术进行了分析，重点从理论上研究了CMOS工艺下实现射频识别标签芯片的整流和低功耗设计等关键技术。提出和设计了新的超高频整流器、低功耗随机数发生器和低功耗传感器等关键电路，完成了射频识别标签芯片的设计和测试。　　 本论文通过对CMOS管高频整流特性的研究，深入分析了CMOS管开启电压对其整流特性的影响，提出了一种动态消除CMOS管开启电压的偏置电路，同时还提出了采用RF-DC和DC-DC组合的结构来提高整流器整流效率的方法，并在0.18μm1p6m标准数字CMOS工艺下实现了CMOS管超高频整流器。　　 通过频谱分析的方法，论文对高低时钟采样结构的随机数发生器的高低时钟频率和抖动之间的关系进行了理论分析，从而提出加大抖动和使用较低的高频时钟频率来降低整个随机数发生器功耗的方案。结合该方案，本论文还创新的利用双漏极(Dual Drain)MOS管噪声大的特点来引入噪声，成功的设计出标签芯片防碰撞技术所必需的超低功耗随机数发生器，其功耗只有0.91μW。　　 根据CMOS工艺和频射频识别系统的特点，本论文还研究了实现数字低功耗的方法，并把这些方法应用到一款无源超高频标签芯片的设计中。　　 论文通过对传感器低功耗技术的研究，采用磁场到频率转换的方法在0.35μm2p4m标准CMOS工艺下实现了超低功耗磁场传感器；利用时钟控制比较器的方法在0.18μm1p6m标准数字CMOS工艺下实现了超低功耗温度传感器。　　 同时论文还完成了一个在0.35μm2p4m标准CMOS工艺下的射频模拟前端，并且嵌入该射频模拟前端的半有源标签芯片已经得到测试通过，能被阅读器正确读取。最后本论文还给出了一个基于0.25μm标准CMOS工艺的完整无源标签芯片的实现例。