Bättre räckvidd: antennmodifiering för ESP32-C3 Super Mini

Problemet

ESP32-C3 Super Mini har dålig WiFi-räckvidd. Den lilla SMD-chipantennen (CrossAir CA-C03) är olyckligt placerad på kortet, med för lite avstånd till andra komponenter och dålig impedansanpassning. En stor del av radioenergin reflekteras därför tillbaka in i chippet (högt SWR) i stället för att strålas ut.

Modifieringen

Löd fast en 31 mm lång bit försilvrad koppartråd, 1,0 mm, vilket motsvarar en kvarts våglängd vid 2,4 GHz.

• Cirka 16 mm av tråden lindas runt ett 5 mm borr till en horisontell ögla. Öglans ena ände löds till antennens 50-ohmsmatning, den andra till chipantennens andra anslutning.
• Resterande cirka 15 mm pekar rakt upp som en vertikal strålare.
• Den ursprungliga chipantennen sitter kvar men gör inte längre något elektriskt.

Resultat

Författaren jämförde en modifierad och en omodifierad modul sida vid sida och loggade signalstyrkan.

• Den modifierade modulen hade i snitt cirka 6 dB starkare signal: 6–8 dB på 5 meters avstånd och ofta 10 dB eller mer nära räckviddsgränsen.
• Den höll uppkopplingen där standardmodulen tappade den.
• Den klarade hinder bättre.

Enligt författaren fördubblar varje 6 dB ungefär räckvidden.

Varför det fungerar

Tråden är en fullängds, oskärmad strålare. Kombinationen av en horisontell och en vertikal del fyller ut de döda vinklarna i strålningsmönstret. Bättre anpassning sänker SWR, vilket också minskar belastningen på chippets sändarsteg.

Slutsats

En billig och enkel lödmodifiering som märkbart förbättrar räckvidden för både WiFi och Bluetooth. Artikeln stöder resonemanget med riktlinjer för antennlayout från TI, Espressif, Infineon, NXP och Antenova.

Läs originalartikeln för bilder och fler detaljer.