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秋月電子で販売されているWi-Fi付マイコンESP-WROOM-02は、IoTとして使える安くて良いマイコンです。

ESP-WROOM-02

イメージ 1

また、マイコンにアンテナも付いているのでそのまま使えます。
ただ問題が有ります。
アンテナがマイコンに直接付いているためマイコンを金属ケースに収めるとWi-Fiの電波が金属で遮断されWi-Fiが使えなくなります。
安いマイコンですので、外部アンテナ端子も付いていません。

対応として外部スリーブアンテナが使えるように考えました。
※マイコン基板を加工しない方法で考えています。

スリーブアンテナ
イメージ 2

マイコンの「ミアンダ型逆Fアンテナ」は、コスト及びスペースを取らないので最近多く使われています。

アンテナの原理ですが、一般的には波長(λ)の1/2がアンテナ長となります。
例えば、Wi-Fi 2.4GHzのアンテナ長は(300M/2400MHz)/2=62.5mm
<図1> のL1(62.5mm)になります。
これでは大きいので<図2> の様にGND(アース)面を利用するとアンテナ長はλ/4として使用できます。Wi-Fi 2.4GHzのアンテナ長は(300M/2400MHz)/4=31.25mm
これでもスペースを取ってしまうので、アンテナを曲げてしまえが<図3>の逆L型となります。
これでもまだまだ大きいので、交互に曲げてしまえが<図4>のミアンダ型(蛇行)になります。
これでかなり小さくなりました。

イメージ 3

でも何処にも逆F型が出てこないではと思われますが、逆FのFは給電部のインピーダンス(50Ω)を合わすためスタブ(枝分かれ)を取り付けます。
スタブを取り付けると逆F字となります。

前置きが長くなりましたが、マイコンの「ミアンダ型逆Fアンテナ」と「スリーブアンテナ」との結合は「ループアンテナ」で結合します。
これが一番簡単です。

下の写真の様にコネクタからループアンテナの線を出してマイコンのアンテナ部分に載せます。
イメージ 4

載せ方ですが、ミアンダ型逆Fアンテナ部分だけに載せたのでは感度が上がりませんでした。上の写真↑

イメージアンテナ部分を含めてループアンテナの内部に入れると感度UPしました。下の写真↓
イメージ 5

イメージ 7

後は、カットアンドトライで位置を決めれば良いと思います。
※実験のため適当な線材を使っていますが、単線が良いかと思います。

ループアンテナのインピーダンスは100Ωですがそのへんは無視しています。
また、共振周波数でループアンテナを考えた場合アンテナループ長は1波長となります。
アンテナループ長=300M/2400MHz≒12.5mm
マッチングが取れていないので、特に気にする必要もないと考えます。
なお、スリーブアンテナとマイコンのアンテナの距離が遠い場合は、50Ωの同軸ケーブルを使えば良いと思います。
同軸ケーブルの先端にループアンテナと言う感じです。


遅れましたがスリーブアンテナはこれを使いました。
秋月の 無指向性2.4G帯無線LANアンテナ(RPSMA)

こちらも使えます。
無指向性2.4G帯無線LANラバーダックアンテナ(11cm・RPSMA)

これらのアンテナのコネクター(RPSMA)が少し特殊と言うか良いのが秋月で扱っていません。

そのため私はこれを使いました。
Dige-Key: Linx Technologies Inc. CONREVSMA008

秋月で1点のみ扱っていますが、ケースへの取り付けが出来ません。

この組み合わせなら秋月で出来ます。
変換コネクタを使うので少し長くなってしまいます。

イメージ 6


追記:2018.02.22
ひろくんさんの情報より
こちらのアンテナを使えば、普通のSMAコネクターが使えます。
室内アンテナ TWE−AN−D85


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閉じる コメント(10)

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こんにちは。

このようなモジュールが通販で手に入る、自作派の方のレベルUPは怖いぐらいですね。良い時代です。

>Wi-Fiが使えなくなります。
うーん、どのような利用を想定した仕様なのか、勿体なく感じますね。

コネクタ、SMAでしょうか。マイクロ波用部品は高いですよね。

2018/2/15(木) 午後 6:03 [ 西やん ] 返信する

ANT1の左横に出ているメッキ面は外部アンテナに引けたりしないですか?

Wifiは分かるけど他は全く分からないです(^^;;

2018/2/15(木) 午後 7:00 A2 Laboratory 返信する

西やんさん、お早う御座います。

IoTを意識した安いマイコンが色々と出ていますね。
現在DACのマイコンに使っているのですが、Wi-Fiを使ってPCやスマホでDACをコントロールする予定です。
マイクロ波用部品は高いですね。
でも、昔よりは安く手に入る様になりました。
中華製ですが ww

2018/2/16(金) 午前 7:57 X _ Under bar 返信する

A2さん、お早う御座います。

>ANT1の左横に出ているメッキ面は外部アンテナに引けたりしないですか?
Wi-Fiを使用するのでマイコンに送信機を積んでいます。
そのため特定無線設備に該当しますので、機器への改造が出来ません。

総務省の電波利用:
http://www.tele.soumu.go.jp/j/sys/equ/tech/type/index.htm
http://www.tele.soumu.go.jp/giteki/SearchServlet?pageID=js01

ANT1に直接同軸で繋げれば一番良いと思いますが、工事設計認証(技適)を受けているのでそれが出来ません。
厳密に言えばこのループアンテナでの結合も微妙です。

2018/2/16(金) 午前 7:59 X _ Under bar 返信する

KKD_FM さん、kaida116 さん、kazuya373minami さん、ロバートプラント さん、紺青の海 さん、Chaos さん、お早う御座います。

何時もナイス! 有難う御座います。

2018/2/16(金) 午前 8:00 X _ Under bar 返信する

なるほど。理解しました(^^;;

2018/2/16(金) 午前 11:37 A2 Laboratory 返信する

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こんにちは。連続コメントでスミマセン。

このモジュールのCPU、HTTPのサーバー(で良いのかな?)が実装できるんですかね?。

2018/2/16(金) 午後 3:16 [ 西やん ] 返信する

西やんさん、お早う御座います。

>このモジュールのCPU、HTTPのサーバー(で良いのかな?)が実装できるんですかね?
出来ません。
機器がWi-Fiルーターに繋げられると言う機能です。
繋げられたネットワークからPCやスマホでコントロールや状態の監視が出来る感じです。

2018/2/17(土) 午前 7:18 X _ Under bar 返信する

西やんさん

済みません。
HTTPサーバーにも出来るそうです。

2018/2/17(土) 午後 11:47 X _ Under bar 返信する

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お手間をおかけしてしまい、申し訳ありませんでした。

HTTPサーバーにするか、それともアプリ(専用)にするのか、使い方が広がりますね。
今ならアプリでコントロールが流行りと思いますが、VerUpはHTTPの方が楽かな〜。

2018/2/18(日) 午前 0:22 [ 西やん ] 返信する

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