>vid paket tapp på -100 dbm så skulle man kunna använda detta på 100km ?
Ja vid fri sikt relativt våglängden. Det ska vara fri sikt inom den sk. Fresnel-zonen-
Finns flera zoner och omständigheter relaterat till närfält och antenn-aperturen och gain men nedan Fresnel-zon är väsentlig.
fresnelzone.jpg
Ett problem med längre avstånd är om det är antenner som är lågt placerade. Då måste man lägga till antennhöjd för att kompensera för jordens krökning. På 1 km avstånd får man lägga till 20 mm. Vid 100km avstånd mellan antennerna så måste du med fri Fresnel-zon lägga till ytterligare 700 meter på antennhöjden.
Med 100km höjd på både sändande och mottagande antenn har man fri sikt runt en tredjedel av jorden.
Studsar i atmosfären förekommer ej för 2.4GHz så för optisk sikt mellan antennerna är det svårt att nå längre.
Finns något som kallas creeping wave som man kan utnyttja för att att nå bortanför antenn-horisdonten.
Ett sådant exempel är Grimeton-sändaren där man skapade direkt-kontakt till NewYork utan att studsa i atmosfäriska lager, då dessa lager är slumpmässiga hur användbara de är för tillförlitlig förbindelse mellan två fasta punkter.
En nackdel med creeping wave är att utbredningsförlusten är hög. Därav att Grimeton krävde stora sändareffekter, 200kW.
Med lite tur i atmosfäriska studsandet och man får bättre förbindelse med sändare på några mW men en av Grimettons förväntade viktiga funktioner var att överföra aktuella börs-kurser och då kunde man inte förlita sej på turen. Om förbindelsen fallerade kunde man missa viktig börsdata..
Creeping wave används även vid 2.4 GHz. Ett sådant exempel är när man vill överföra trådlös information från ett headsets ena sida till den andra. Ett huvud dämpar närmast totalt vid dessa frekvenser men likt hur man rundar jordytan kan man runda huvudet via creeping wave. För bäst resultat ska antennerna utformas specifikt för denna typ av förbindelse.
Router med standard yttre antenn är säkert en dipol. Om man jämför antenner mot sådan antenn måste man mäta med samma polarisation.
Typiska värden äär då 20dBm sändeffekt och antennen ger 2.15 dBi i sitt optimala polarisationsplan. För räckviddsbudgeten ger detta +22 dBm men antenneffektiviteten är typ 70% och det finns säkert reflektionsförluster så effektivt utsänd effekt kan sättas till +19 dBm.
Antag 14 meters fritt avstånd.
I andra ändan, där ESP32 är placerad, antag att denna har en simpel dipol, två ståltrådar 2x30 mm.
ESP32 förväntas då mäta ett RSSI om -42 dBm.
Om matchning av antenn i bägge ändar är perfekt så är korrekt polarisation tydlig., dvs max signal är när bägge antennerna är parallella. Det som kan göra jämförelsen missvisande och polarisationen ej så tydligt påvisbar är om matchningen inte stämmer. Matcningsproblemet ges av att varken radio eller antenn har ideal impedans. Man behöver för t.erx. ESP32 inte nödvändigtvis matcha för 50+j0 Ohm. Det som gäller är att radio och antenn ska vara konjugatmatchade,
Om t.ex. radion harr en impedans på 30-j25 Ohm är matchningen bra, dvs ingen reflektionsförlust, om antennen har en impedans om 30+j25 Ohm (skilda tecken på reaktansen).
Det som händer vid impedans-mismatch är att kretskort och batterier mm kommer agera som en del av antennen då de till viss del avger och tar emot antenn-signal med högst odefinierad polarisation genom att återstråla en del av den signal som antennen nekade och reflekterade tillbaka i och utanpå matande koaxkabel, eller annan transmissions-ledare.
Detta är lite svårt att komma till rätta med utan uppmätning med VNA och därefter korrigerande impedansmatchning.
En av de antenntyper som är mest förlåtande vad gäller effektivitet år en simpel dipol eller dess förenklade variant, monopol, som också är en dipol fast ena polen speglas i jordplanet.
De fungerar ofta bra då dess impedans är stabil relativt dess närfält och bredbandig,
Impedansmatchning kommer fortfarande inte var optimal. Den ideala dipolen har impedansen 72+j42 Ohm, dvs en bit från 50+j0 Ohm. Monopolens impedans är hälften av detta, 36+j21 Ohm.
Ett simpelt trick för att få antennen närmare ideal impedans är att minska längden till 0.46 våglängder om man använder tunn ståltråd. Det är dock sällan något att finlira med så länge man inte kan mäta radions impedans och verifiera vilken impedans som gäller.
Man kan göra som du gjorde ovan, och klippa tråd successivt för att finna antennlängden som ger högst effektivitet.
Det är en bra metod att söka bästa antenneffektivitet om man inter kan matcha antennen genom mätning.
Det visade vad jag kan bedöma tydligt att där finns en rejäl mismatch då halvågs längd inte gav bättre resultat relativt andra längder.
Trial&error är bättre än att inte prova alls. Som parentes är halvvågs dipolen är inte den dipol-längd som ger högst gain. En alternativ känd optimal längd är 4.7 våglängder vilket ger närmare 7dBi. Kruxet är att antennens impedans är 300+j500 Ohm, vilken man måste matcha mot radion om man ska kunna få detta gain. I praktiken är inte detta användbart men kan vara bra ändå att veta.
Den optimala quad-antennens gain är ett resultat av att man stackar, kopplar samman 4 dipoler till en array,
Gainet ökar med 3dB för varje fördubbling av antalet antenner.
Eftersom man med reflektor koncentrerar strålningen i en riktning ökar gainet ytterligare 4 dB i detta fallet.
Gainet blir då 2dBi + 3dB + 3dB + 4dB = 12 dbi.
Detta är absolut det man ska förvänta sej att tydligt mäta om man jämför med en en dipol, som då ger 10 dB lägre RSSI.
För jämförelsen förväntas förluster vara likvärdiga om impedansen är samma för den enkla dipolen relativt quad-alternativet. Om man saknar mätmöjlighet, det man enklast kan göra är att ha koaxkabel genom reflektorn lös. Den behöver inte vara lödd i reflektorn ur antennsynpunkt. Sedan kan man för hand justera antennhöjden genom att från baksidan av reflektorn justera antennhöjden genom att skjuta in eller dra ut kbaeln, om det är semirigid kabel som är styv nog. Sedan är det bara att söka höjd tills max RSSI uppnås mot antenn med samma polarisation. Det är inte optimalt resultat men så långt man rimligt kommer utan att mäta med VNA.
Om man inte finner tydligt den förväntade skillnaden om 10 dB till den vanliga dipolen så får man klia sej i huvudet en stund för att finna vad som är fel.
Vad gäller oraktiskt brukar jag använda skalad flertrådig FK-kabel, installtionskaabel. 1,5 mm² som antennelement ovanpå en PCB-reflektor. Den något grövre kabeln och flertrådigheten ger något bättre bandbredd och är mekaniskt lagom stabil att jobba med. För att ge stadga när rätt höjd är funnen brukar jag klippa till 7mm plastslang till4 st längder om typ 18 mm eller vilken höjd man nu funnit som ideal. Borrar hål i reflektorn på 4 ställen och drar en straps fram och tillbaka genom slangen.
Kan man 3D-printa finns givetvis andra möjligheter men detta är en antenn-typ som man ofta slänger ihop med prylar man har inom armlängds räckvidd.
Nu är quad-antennen relativt enkel men se ändå upp med glada amatörers byggbeskrivningar. I synnerhet om de inte själva kan backa upp påstått resultat med angivna dimensioner genom kvalificerade mätningar så är inte angivna mått eller påstådda resultat något jag bryr mej om.
Den här beskrivna biquaden:
https://3g-aerial.biz/en/online-calcula ... calculator
är iofs rätt väl beskriven och man visar en bild på en mini-VNA men det finns inga mätningar alls utförda.. Antagligen vill man inte visa dessa om de inte ärt lika bra som man hppats på.
Kurvorna är därför endast hypotetiska och ser ut att vara trial&error resultat.
Vid 2.4 GHz är vindfånget för reflektorn måttligt så solid reflektor istället för galler ger bättre antenn-funktion men påverkar även antennhöjd mm. Samma med den klumpiga matningen med koaxkabel. Det är ok vid 144 MHz och liknande men inte 2.4GHz.
20171224_165744.jpg
Ju enklare, ju mindre fel och mer lättjusterat. Detta är en typbild på hur man på enkelt sätt ansluter koaxkabel genom reflektor samt ser till att få stabil höjd. med plaströr och straps.
Matningskabeln är lödd i reflektorn men det kan göras efter impedansjustering. Det ger bättre stadga men betyder inget ur antenn-synpunkt. Antennen på denna bilden är lite ojämn i höjd men det är medel höjd som betyder mest även om denna sneda designen är lite på gränsen till vad som är bra. Jag brukar löda en ståltråd utanpå kabeln. Den tråden får sticka upp lika mycket som centerledaren så kan man lättare göra bättre symmetri.
Detta med hypotretiska mätvärden relativt verkliga mätningar, det som främst skiljer är att data sällan blir lika bra som simulerade ideala varianten och kurborna blir inte lika släta utan det blir alltid lite oregelbundenheter pga av omgivningens påverkan, ej ideal kalibrering och som för denna kurvan nedan som bl.a. visar problem med ej ideal koaxialkabel:
VSWR_5G.png
Även om kurvan inte är perfekt är den mucket värd eftersom kurvan visar något som faktiskt byggdes och mättes upp, inte bara simulerats i en antenn-simulator typ NEC, Ansys m.fl. som kräver en del kunnande för att förstå ta med verkligheten i beräkningarna, ej ideal material och ej oändliga avstånd till antennpåverkande refelktorer och absorbenter, såsom en mänsklig hand, Likaså att få till en bra impedansmatchning. När man t.ex. som i ovan läng anger VSWR till 1:1,2345, med de decimalerna är man helt i simuleringens värld.
Det är inte så att sidan förkastas, det är bara tips på vad att se upp med och att se upp kmed det som inte är mätt på kvalificerat sätt, är inte mer än önsketänkande.
Jag är inte bättre, har spenderat massor av tid i simuleringar för att sedan inse att jag missade något eftersom verklighetens resultat ej överensstämde. Jag publicerar i princip bara mätta resultat för de antenner jag designar, Att visa simuleringar som bevis på funktion är i det sammanhanget är förbehållet amatörer.
Det finns undantag iofs och det är när simuleringen ger designstöd där avskalade simuleringar kan ge tydligare vad designmålet är även om man inte når dit. Ta exempelvis när hlada amatörer säjer att ett filter eller matchningsnät sja ha 4.567 nH. Var hittar man den komponenten? Det är i bästa fall E12-serien med dess toleranser man få hålla sej till. Just vad gäller induktanser för 2.4GHz är dessutom bara komponentvärdet värdelöst, typ "4.7nH". Detta då olika typer av induktanser film/tråd och olika kärnor) dessutom skiljer mellan olika tillverkare. Jag kan t.ex. ange LQW15 4.7nH så vet de flesta i branchen exakt vilken typ av induktor och vet att den bara kan köpas av Murata.
Förmodar att om du verkligen vill få till bra räckvidd kommer du förr eller senare börja fundera över reflektionsförluster och antenneffektivitet samt hur man minimerar förluster utanför ideala världen och då kan det vara bra att vara lite gallrande och förstå när det som skrivs på internet inte alltid kanske stämmer så bra eller kommer fungera i praktiken även om den som skrivit det har gjort det efter bästa förstånd men av anledning inte velat redovisa att den fina simuleringen sket sej i verkligheten.
