如何增加无源HF RFID的读取范围？

我正在开发一个原型，该原型的功能之一是检测对象是否在“范围内”几厘米之内。现在，我只是使用一个Arduino和一个廉价的Mifare RC-522套件，其工作频率为13.56 MHz：

我已经成功地获得了它来检测标签，但是当标签平行于天线定向时，它只能在大约3-4 cm的距离内。

根据我的有限 研究，根据天线尺寸，标签尺寸和方向以及收发器功率等因素，HF频段允许无源标签的读取范围在10 cm至1 m之间。

我意识到这种便宜的阅读器无法按原样完成任务，但是我对构建能够实现15-20厘米阅读范围的东西很感兴趣。

一些标准：

• 无需读取多个标签；仅一个标签是否在范围内。
• 无需写入标签。
• 无法使用有效标签。

我对RFID阅读器的构造还没有经验（但是），但是对了解我应该追求的目标很感兴趣。

这是我考虑过的一些事项：

• 将嵌入式天线抛在便宜的RFID阅读器上，然后构造自己的更大天线。我需要查看板载MFRC522是否能够完成提供额外电源的任务。
• 寻找一个不同的IC，可以从头开始构建一个阅读器。
• 寻找现成的解决方案，而不是尝试构建一个解决方案（更具成本效益？）。
• 使用非RFID的东西进行简单的接近检测。

我对微控制器和基本电子产品有丰富的经验，并且已经完成了音频和照明项目，但这是RFID的第一次。由于我不需要读取多个RFID适用的标签，因此我考虑了某种磁铁和霍尔效应传感器，但是范围似乎不够。我考虑过使用超声波接近检测器，但是该应用程序要求在检测未标记对象的同时检测已标记对象（超声波会在未标记对象上产生假阳性）。我已经考虑过在物体上放置某种反射表面并检测反射光，但是物体的方向不足以保持对齐。

因此，简而言之，我可以对现有的阅读器进行哪些修改，或者我应该寻求哪种替代技术来实现对15-20 cm被动标记对象的检测？

我计划使用SPI将任何接近检测器连接到微控制器。

我只能介绍一下我的经历：-

如果要在极远的距离上检测通常不供电的无源类型标签，则必须从明显更大的磁场为该标签供电。使磁场更强是我唯一知道（并且可以推荐）的方法。使您的标签更有效地恢复一部分电力也是交易的一部分。使标签所需的能量更小也是交易的一部分。

一旦“无源”标签从该磁场中接收到足够的能量，它便可以发送RF信号以宣布其存在-因为它的功率很弱，因此可能无法发送超过数百微瓦的功率。该传输不必与为其供电的主要磁场发生冲突-它应该在与功率磁场无关的载波频率上，以使其最有效地工作。这将要求产生功率磁场的静止物体能够接收此RF信号。

因此，现在您有两种传输方式-为标签供电的传输方式和来自包含ID数据的标签的传输方式-如果您想要最大距离，则两者都不是相同的频率。

在我开发的系统大约4英寸（如果我按一下它可能是5英寸）可以检测到通常没有电源的设备的存在。但是，我需要在间隙上传输约1瓦特，因为该设备在做其他需要功率的事情-它在轴上旋转，并且电线无法工作。它使用的FM发射器频率为80MHz，发射功率约为1mW。接收器可以在大约1m处检测到这一点，但是它并不是专门设计用来检测超过4英寸的。它产生的磁场很大，并且使用的线圈是由利兹线绕制而成的-我认为它约为3 uH，在600kHz时峰峰值大约为400伏（自己计算出电流！）。在13MHz下操作磁场可以更好，但它开始成为一种折衷，因为在您的情况下，您希望“检测区域”变大-这意味着直径较大的线圈，并且您希望通过它的最大电流产生更大，更深远的磁场您正在与线圈的电感抗衡。您需要在该线圈中产生电流才能产生磁场，并且电流越大越好。

为了获得该电流，我使用了250股Litz导线并进行了并行调整，以使线圈中的循环电流远大于发电机的驱动电流。当然，这使设计生成器更加容易。

简而言之，如果您想在远距离为标签供电，请考虑使用大线圈并考虑使用绞合线，并考虑进行并行调整以实现最大效率。受电线圈的损耗也非常低，并且在设置为最大距离时对其进行了很好的调整，以获取尽可能多的电压。我认为这是您应该关注的重点。