Как в разы увеличить дальность приема WiFi / BT при помощи паяльника

Ну или точнее при помощи двух паяльников.

У вас есть WiFi / BT модуль с распаянной чип антенной, вроде показанных на рисунке ниже. Они имеют дальность уверенного приема в пределах 10м, что вас совершенно не устраивает. Попытки программно увеличить мощность передаваемого сигнала помогают увеличить дальность работы до 20м, но хочется в разы больше.

WiFi / BT модули с чип антенной

С помощью двух паяльников отпаиваем чип антенну и припаиваем ее за один конец, развернув перпендикулярно краю платы, как показано на рисунке под заголовком статьи. Для этой пары модулей дальность работы (с увеличенной мощностью передатчика) возросла с 20м до 100м.

Короткий ответ - потому что дальность работы была принесена в жертву компактности и дешевизне платы.

Чип антенна - это уменьшенный вариант монопольной антенны. В данном случае это просто печатная плата, на которой сформирована спиральная антенна. Она должна работать не хуже штыревой антенны при условии правильного монтажа. Вот с монтажом то и основная проблема. Более менее очевидно, что антенна должна быть расположена перпендикулярно земляному полигону. Однако, я не видел ни одной компактной платы, где это условие выполнялось бы. Ведь при правильной ориентации антенны габариты платы вырастут на несколько миллиметров вместе с ее ценой, что совершенно неприемлемо.

Итак, производители компактных модулей всегда располагают антенну параллельно краю платы и земляному полигону. Но и при таком неправильном расположении есть нюансы. На рисунке выше показаны два модуля с одинаковым процессором ESP32C3 и одинаковыми антеннами. Однако, в экспериментах они показали дальность связи, отличающуюся в два раза. Все дело в том, что на плате справа, которая показала в 2 раза большую дальность, антенна отделена от земляного полигона зазором в 2мм, а на плате слева зазор меньше миллиметра. Чем меньше этот зазор, тем больше электромагнитное поле концентрируется в зазоре между антенной и земляным полигоном вместо того, чтобы изучаться в окружающее пространство. Антенна ведет себя больше как конденсатор, ее согласование с передатчиком нарушается. Мощность, которая отбирается от передатчика, падает, а ее большая часть превращается в тепло токами, индуцированными в земляном полигоне.

Простой поворот антенны в правильное положение решает все эти проблемы, радикально увеличивая дальность уверенного приема. Причем, эксперименты с внешней антенной, припаянной вместо чип антенны, не выявили разницы в дальности работы между внешней антенной и чип антенной в правильном положении.

Веду свой канал тг про сервисы и нейросети, заходите если интересно!