На рынке представлено множество компактных плат ESP32-C3 для IoT с разъемом USB-C. Несмотря на внешнее сходство, конструкции антенн различаются, а менее продуманные варианты могут существенно снижать дальность связи WiFi и Bluetooth.
Питер Нойфельд модифицировал одну из таких бюджетных плат ESP32-C3, добавив самодельную антенну, что позволило увеличить дальность связи более чем в два раза, а в отдельных случаях — почти втрое.
Из-за тесной компоновки этих миниатюрных плат вокруг стандартной керамической антенны остается крайне мало пространства, что ухудшает характеристики в радиодиапазоне. Для решения проблемы Питер добавил 31-миллиметровую антенну из посеребренной проволоки: петля диаметром ~8 мм выведена за пределы платы и припаяна к контактам керамической антенны, а оставшийся отрезок (~15 мм) направлен вертикально вверх. Как видно на фотографии выше, керамическая антенна не демонтировалась.
Каковы результаты? Впечатляюще: зафиксировано улучшение на 6-10+ дБ по измерениям с помощью самодельного регистратора RSSI Питера, написанного для ANNEX32 BASIC — версии языка программирования BASIC, адаптированной для микроконтроллеров ESP32. Исходный код доступен в конце блоговой записи с описанием модификации антенны . На диаграмме ниже показано сравнение силы сигнала (RSSI) двух модулей ESP32: стандартного и с доработанной антенной.
Далее объясняется, что теоретически каждое увеличение силы сигнала на 6 дБ соответствует удвоению дальности. Практические испытания показали, что модифицированный модуль ESP32-C3 SuperMini обеспечивал стабильное соединение WiFi в зонах, где немодифицированный модуль не мог подключиться или работал нестабильно.
Circuit Helper применил модификацию антенны Питера к своим платам ESP32-C3, добившись утроения дальности. Результаты экспериментов представлены в приложенном видео.
Отметим, что Питер также оставил отзыв об этом видео, который Circuit Helper добавил в описание:
Во-первых, описанная им антенна короче показанной в видео: общая длина составляет 31 мм, включая петлю. В видео длина антенны около 30 мм, а петля добавляет ещё примерно 15 мм. При сравнении RSSI обеих конструкций было обнаружено, что более короткая антенна немного менее эффективна (что само по себе интересно), однако преимущества от использования более длинного провода могут сопровождаться нежелательными побочными эффектами, такими как изменение диаграммы направленности и т.д. Ещё один важный момент, отмеченный Peter, касается согласования между ESP C3 и чип-антенной — оно неудовлетворительное… Отражённая мощность настолько высока, что вызывает перегрев ESP, поэтому снижение мощности передачи (Tx) в программном обеспечении может фактически повысить производительность. Это неочевидно, но согласуется с наблюдениями, упомянутыми в комментариях! Очень интересная информация, и ещё раз благодарность Peter за оригинальную конструкцию и ценные выводы!
Выражаем свою благодарность источнику, с которого взята и переведена статья, сайту cnx-software.com.
Оригинал статьи вы можете прочитать здесь.