Antar att du tänkt köpa ESP32 på färdiga PCB. Blir billigare än du kan köpa delarna om du inte ska volymtillverka i tusental.
Flera av de färdiga ESP32-kort som jag kontrollmätt impedansen från radion har legat mycket fel pga dåligt matchningsnät.
Skulle gissa att somliga källarfirmor reversaenginerar vanliga designers men när det gäller kondensatorer på et fåtal pF kan även ett fåtal PF fel i värde vid reverseengineringen få stor påverkan. De flesta moduler är ok i impedansmatchningen men det finns nästan alttid mätbara förbättringar att göra.
ESP32 har generellt en bra radio som kan ge god räckvidd. Jag har som mest kört 14km med fri sikt mellan Öland och fastlandet men det var inte på något sätt max-avstånd utan bara ett sätt att köra över en kamerasignal mellan två hus där det ena huset saknade internetanslutning..
Man kan köra längre avstånd utan problem med en enkel dipol och fortfarande ha förbindelse. Det var i detta fallet dipoler i bägge ändarna med ett maströr för TV-antenn som avstämd reflektor. Impedansen manuellt matchad mot radions impedans som i mottagningsläge ligger på ca 60 Ohm och något kapacitiv impedans samt 35 Ohm relativt induktivt i sändläge, Detta är mätt mycket nära RF-pinnen på chippet. Adderas kabellängd påverkas reaktansens fasläge. Oavsett vilket, vill man prova själv att designa något så börja med 10pF seriell kondensator,
Saknar man mätmöjligheter så får man som bästa gissning utgå från att det är 50 Ohm resistivt i både sänd och mottagarläge efter denna kondensator. Mismatch-förlusterna blir ändå måttliga. Om förbindelseräckvidden är påtagligt kort får man mäta upp varförm om det är radion , komponenter eller antenn som inte fungerar som de ska
Håll PCB-mönster korta och håll gärna även evt koaxkablar korta och se till att ha frikostiga jordplan på kretskortet. I en störd miljö kan SAW-filter behövas då ESP32 lätt får radioingången mättad av en sändsignalen från en mobiltelefon som sänder i dess omedelbara närhet. ESPP32 saknar interna bandpassfilter vilket finns i somliga andra WiFi-kretsar.
Finns fri sikt så kan man få bättre SNR med några enkla YagiUda-antenner. Är det inte fri sikt mellan antennerna så sjunker räckvidden drastiskt. Ska man göra egna antenner som är väsentligt bättre än en dipol utan att ha tillgång till mätinstrument så är nog den enda antenntypen jag skulle ge mej på en biquad. Dedn är snäll i tuningen och fungerar hyggligt även om man missar lite på måtten. En YagiUda kan köpas billigt från Kina. Somlig är rätt så bra byggda medans andra är rent skräp. Det finns finns vissa kännetyecken att kolla på om det har förutsättningar till att vara en bra antenn,
Ala nybörjare tror at Pringles-antenn är något bra och lättbyggr. Alla, absolut alla misslyckas med den antenn-varianten. En Pringles-antenn är knappt en antenn. Ur antennperspektiv är det öppningen på en hornmatning där man som absolut bäst kan nå 8dBi om man väljer mer korrekta dimensioner än pringlesröret.
Fär antenner gäller samma sakl som för t.ex. extraljus för bil. Högt antenngain motsvarar smalstrålande extraljus. Ju mer gain ju viktigare att man riktar åt rätt håll, precis som med extraljusen men smal stråle.
ESP32 säljs på färdiga PCB med ibland inbyggd keram-antenne eller IFA-antenn etsad på kretskortet. De är bägge mindre effektiva än en tunn kopplingstråd, 30 mm lång och ståendes rakt upp från kretskortet.
Vill man veta förutsättningarna för en räckvidd, det simplaste man kan göra utan några mätinstrument är att sätta upp en mätsträcka mellan två ESP32 som pingar och där man läser av RSSI-bvärdet. Lägg in en enkel webserver som publicerar RSSI-värdet och man kan sedan läsa det på en mobiltelefon. Det är mycket enkel programmering om det inte rent av finns helt färdig kod att bara klistra in.
RSSI-värdet visar mottagen signalnivå. Med en väl kontrollerad mätsträcka kan man sedan testa skillnaden mellan en yttre tråddipol relativt inbyggds antenner och andra antennbyggen så att man vet vad som verkligen är till det bättre. Jag har själv sådan mätsträcka i trädgården på ett fritt ställe där inga träd eller annat stör.
Sträckan är i mitt fall 10 meter mellan två VP-rör som sticker upp ur marken med 1,5 meter. Med uppmätta värden kan man sedan mha Friis ekvation lätt bestämma om förbindelse är möjlig på 10 km avstånd och fri sikt ich det är lätt att laborera och jämföra olika antenner och olika matchning.
Behöver man skapa en tillförlitlig mycket långväga WiFi-överföring med god bit-rate är ett vanligt koncept en 3-elemnts YagiUda som montera istället på för parabolhuvudet i en överbliven parabol.
Är det så att man bara på säkert sätt vill överföra en enkel signal över ett avstånd på¨ett par km så är ESP32 helt fel val. Det är som att dra en 10 meter tjock pipeline för att föra över en droppe vatten på några kilometers avstånd. Det räcker gott med en simpel tunn vattenslang och är så mycket enklare att få tillförlitlig räckvidd med om man inte kan mäta och tuna på bästa sätt.
Som synes av Friis ekvation så är en av räckviddsparametrarna frekvensen. Lägre frekvenser ger längre räckvidd.
Om man går ner från 2400 MHz till 443 MHz blir allt så mycket enklare att jobba med. Det blir inte längre så noga med koxakabel-förluster och det blir enklare att få en riktantenn att uppträda som förväntat.
Radion som gäller här är CC1101 eller nyare. På youtube gör man räckviddstest på 100km med två långt från optimala monopol-antenner kopplade till två CC1101 och det kan jag intyga av egen erfarenhet att det är inga problem att nå mellan två enheter så länge man har optisk sikt (Fresenel-sikt). Jag har visat här i forumet hur man kan bygga betydligt mer effektiva 443-antnner av två ölburkar, och jag bifogade även effektivitetskurvor som bevis på resultatet.
Få skulle vilja bygga ljudförstärkare utan att ha tillgång till en multimeter som minst grundverktyg. Det är fortfarande fattigt verktyg att felsöka med om vill veta varför en ljudet inte låter som tänkt.
Det är samma med radio. Vill man förbättra oddsen att det ska fungera det man håller på med¨är en TV-dongel väldigt bra första verktyg för att kunna se om signaler kommer fram och om de finns på rätt frekvens, som inte är belags med dränkande störningar osv och man kan mäta en mängd så att man t.ex. kan förvissa sej om att uteffekten från en sändare är den förväntade. Det är dessutom en all-radio där man kan lyssna på en mängd olika trafik.
Det är så pass billigt verktyg att det borde vara straffbart att bygga radiosändare i blindo och kanske riskera störa flygtrafik utan att man ens begriper varför räckvidden är kass.
I detta fallet kan en dongel även vara mottagare av en 443-MHz sändare .
Det finns likt för ESP32 färdiga kretskort för CC1101 för 20-30 kr komplett med antenn och SMA-kontakt.på AliX.
https://vi.aliexpress.com/item/1005006635332934.html
Medskickade antennen är en förkortad version som inte är så effektiv. men det är praktiskt med SMA-kontakt så att man lätt kan prova olika alternativ.
Om det inte skulle vara helt optisk sikt mellan enheterna så dämpas signalen mycket kraftigare vid 2400 MHz än vid 443 MHz.
Vill man bygga något mer påkostad radio baserad på mer avancerad modulation och vinna ytterligare räckvidd trots lite skog emellan enheterna så kan man mycket väl köra LoRa på 443 MHz. De körs vanligen på 868 MHz men många av dessa kan ställas ned i frekvens för bättre genomträngning av naturen.
Kommunikation och styrning av LoRa eller CC1101 sker med fördel via ESP32, Det finns färdiga bibliotek för detta så man slipper koda själv.
Från ESP32 kan man sedan vidaresignalera via WiFi eller dra igång flyglarms-sirenen.
De som inte vet vad de håller på med får oftast en max räckvidd på 2-3 meter oavsett frekvens eller hårdsvara och då de saknar all form av mätverktyg kommer de aldrig få veta varför det inte fungerar som tänkt.
Vill man mäta radio och antenners impedans för att skapa bästa räckvidder relativt radions begränsningar behöver man en VNA- Det är radiovärldens multiverktyg motsvarande vad en multimeter är för mer lågfrekventa projekt. Att inte kunna mäta resistans på ett motstånd är samma problematik som att inte kunna mäta impedans på tuningskretsar, RF-steg och antenner.
Det är inte så att jag hackar på de som är utan verktyg men vill verkligen belysa att utan verktyg är man inte ens på hobby-nivå utan man famlar i blindo och förmodligen spiller bort tid och får klent resultat utan att lära sej något av detta.
Det gäller det mest som man kan ha som hobby. Multimetern och testmejseln är inte fungerande verktyg att mäta på radiofrekventa saker.
En gång i tiden var bra radio-verktyg helt oöverkomliga i pris för hobbyisten och när saker inte fungerade som tänkt visste man inte varför och man visste inte om man störde grannskapet med oavsiktliga sändarbyggen.
Jag har tillgång till de mesta radio-verktygen jag behöver. Har VNA som kostar mer än min bil, vad det nu vill säga, men TV-dongeln för en hundralapp sitter alltid inkopplad på datorn. Den agerar min trådlösa testpenna så jag vet om det är lönt att starta upp VNA eller spektrumanalysator
