ESP-8266 и уровень сигнала: выбор типа антенны

в 9:05, , рубрики: 8266, diy или сделай сам, esp-07, ESP-8266, wi-fi, антенны, Железо, мощность сигнала, Разработка для интернета вещей, метки: ,

За прошедший с момента своего появления год ESP-8266 мутировал из аскетичной ревизии 01 в многоногих монстров вроде ESP-201 или NodeMCU board, способных существенно подвинуть младшие Ардуины из сегмента “меряю температуру, мигаю светодиодом”, выдавая бесплатным бонусом полноценный WI-FI. Собственно, в качестве этого самого Wi-Fi у разных ревизий платы я и предлагаю разобраться.

Идея этого теста появилась как следствие ошибки проектировщика: тщательно продуманный, собранный и отлаженный блок управления насосной станцией, будучи установленным на свое место работы — в ванную комнату, банально не видел сигнала домашнего роутера.

Вволю поупражнявшись в жонглировании слаболитературными оборотами сел гуглить, у кого из плат семейства ESP-8266 сигнал получше, но, вопреки ожиданиям, среди тонн статей и рулонов форумов этой информации найти не удалось. Посему решил восполнить этот пробел: стараниями дядюшки Ляо разжился четырьмя разными ревизиями платы с разными типами антенн, которые и будут участвовать в тестах уровня сигнала.

Давайте для начала разберемся, какие типы антенн ставят на платы с чипом 8266. Их всего три варианта:

  1. PCB (Printed Circuit Board) — антенна, “распечатанная” на самой плате. Присутствует в моделях ESP-01, ESP-12, ESP-13(и ее клоне wroom 2), ESP-201, а также на плате NodeMCU.
  2. Керамическая. По сути — проводник, запеченный внутри керамического корпуса. За счет большей диэлектрической проницаемости керамики удается сделать такие антенны более компактными. Такие антенны присутствуют на платах ESP-03, ESP-07 и ESP-11.
  3. Антенна отсутствует. В лучшем случае стоит разъем IPX. Если нет — придется подпаиваться к выводам.

В тесте участвовали четыре платы:

ESP-01 — печатная антенна.
ESP-201 — печатная, плюс IPX-разъем под внешнюю.
ESP-07 — керамическая, плюс IPX-разъем под внешнюю.
ESP-12 — печатная

Нюанс с ESP-201.

Эта плата вообще кладезь “нетрадиционно-ориентированных” инженерных и дизайнерских решений. Вот и выбор антенны реализован весьма необычно: для переключения между встроенной и внешней антеннами необходимо всего лишь перепаять SMD-резистор, выполняющий роль перемычки. По умолчанию “включена” внешняя антенна.

Еще один момент, на который стоит обратить внимание: на ESP-201 некоторых серий IPX-разъем был припаян в обратной полярности — центральным контактом на землю. Если внешняя антенна работает совсем уж плохо — стоит проверить.

Дополнительно был проведен тест внешних антенн (ссылки далее я даю только для идентификации антенн, а не в качестве рекомендации магазина или торговой площадки):

Проводок, что идет в комплекте с ESP-201. Вид не предвещает ничего хорошего. Хочу понять, даст ли он хоть какой-то выигрыш в сравнении с встроенными антеннами.
Китайская антенна за $1. Обычная антенна, скорее всего стоящая в большинстве дешевых роутеров.
Антенна Banana Pi. Шла в комплекте с компьютером, но и отдельно продается.

Интересно, стоит ли ее использовать по назначению или лучше сразу заменить.

Upd: Чуть позже провел экспресс-тест с антенной от роутера Asus rt-n13, результаты вышли немного хуже, чем с антенной №2. В таблице тест не отражен, т.к. было невозможно точно воспроизвести условия.

Тест проводился на улице, в сельской местности, иных Wi-Fi сетей в радиусе обнаружения небыло. Для измерения уровня сигнала был использован смартфон с программой WIFI Analyzer, поэтому результаты относительны.

Вот что показали замеры (dBm):

Плата 25м 50м
Встроеные антенны
ESP-01 (печатная) -51 -67 -84
ESP-07 (керамическая) -55 -75 -82
ESP-12 (печатная) -63 -84 -85
ESP-201 (печатная) -66 -93
Внешние антенны
ESP-07(Антенна №1) -62 -74 -81
ESP-07(Антенна №2) -52 -66 -74
ESP-07(Антенна №3) -49 -58 -67
ESP-201 (Антенна №1) -69 -76 -88
ESP-201 (Антенна №2) -59 -71 -88
ESP-201 (Антенна №3) -44 -67 -80

Выводы:

  • Антенны типа “мышиный хвост” в данном случае не имеют существенных преимуществ перед встроенными. Единственное, когда их применение оправдано — экранирующий корпус устройства и требования к минимизации веса/размера.
  • Керамическая антенна при своей компактности обладает несколько лучшими характеристиками, нежели протестированные печатные.
  • Печатная антенна вполне годна к применению в рабочих устройствах на базе 8266, при условии, что она нормально согласована с платой ( мой положительный опыт: ESP-01, ESP-12; отрицательный — ESP-201), однако немного уступает керамической. В силу специфики PCB допускаю, что в одной серии могут найтись платы, существенно отличающиеся по чувствительности антенны. Также данный вид антенны не рекомендован в условиях повышенной влажности (текстолит гигроскопичен, характеристики антенны могут поплыть)
  • ESP-201 со всеми видами антенн проигрывает остальным платам, что, вкупе с остальными ее недостатками, позволяет рекомендовать ее исключительно для экспериментов/прототипирования.

Автор: Celtis

Источник

Поделиться новостью

* - обязательные к заполнению поля