1. Question
ESP8266 시리즈를 테스트 하던 와중에 알게 된, ESP-07 에 달려 있는 외장 안테나 단자.
* Hardware | ESP-07 사용기
당연하게도 built-in 세라믹 안테나보다 더 좋은 성능을 내주리라는 것을 예상할 수 있지만, 어느정도로 개선되는지 궁금해 집니다.
2. Purchase
PCB 상의 외장 안테나 단자를 그대로 사용할 수 없으므로, SMA 케이블로 연장 가능한 점퍼 어뎁터가 있어야 합니다. 찾아 보니 집에 이미 하나 있네요. 예전 GPS 모듈 테스트 할 때 구입했었군요.
* Hardware | NEO-6M GPS 를 구동해 보자
그때 당시 구입했던 AliExpress 사이트.
* ALLiSHOP sma pigtail Jumper RP SMA female to U.FL IPX RG178 1.13 cable sockets jack connectors adapter for Wifi router GPS AP
PCB 상에 달려 있는 단자 규격이 "U.FL" 이라는 것이 중요한 포인트. 이것 때문에 GPS 테스트에서 애를 먹었더랬습니다.
3. Jumper
기본으로 내장 세라믹 안테나를 사용하게끔 되어 있으므로, 외장 안테나를 활성화 시키기 위해서는 외장 안테나 단자 옆에 있는 저항을 제거해야 합니다. 자세한 정보는 아래 사이트에서 확인.
저놈 이군요. 인두기 팁의 접근성은 떨어지지만, 세밀한 팁으로 교체하여 제거.
워낙 작은 저항이라, 인두기를 가져다 대 놓고 있으면 쉽게 제거가 가능.
4. Layout
다시 빵판을 이용하여 Serial 연결을 구성. ESP8266 보드 들은 기본으로 USB 연결을 지원하지 않으므로, 매번 이런 식으로 회로 구성을 만들어야 합니다. 개발 기간에는 USB chip 이 달린 놈으로 테스트 하고, 필드 구성할 때에는 USB chip 을 제거한 생 ESP8266 으로 구성하는 것이 편할 듯 합니다.
U.FL 단자를 이용하여 ESP-07 보드와 연결!
SMA 케이블을 이용하여 외장 안테나 연결! 항공기 통신과 ABS-D 통신용 Air band 안테나를 잠시 사용.
크고 아름답습니다.
5. Result
Arduino IDE 에서 AT Command 로 확인해 봅니다. AP 를 찾는 명령어인 "AT+CWLAP" 을 이용.
집 주위로 10개의 AP 가 잡힙니다.
집 주위로 10개의 AP 가 잡힙니다.
그럼, 외장 안테나를 이용했을 경우는 어떨까요~?
오~~!!! 20개가 잡히네요. 집에서 사용하는 WiFi AP 의 연결 신호 강도도, -54dB > -45dB 로 개선되었습니다. 아래 기준으로 본다면 신호감도가 10배 좋아졌다는 이야기 입니다.
6. Reference
참고로, WiFi 의 신호 강도의 척도는 아래 글을 참고하면 좋습니다.
* Wi-Fi Signal Strength Basics
- https://www.metageek.com/training/resources/wifi-signal-strength-basics/
Understanding Signal Strength
Wi-Fi signal strength is tricky. The most accurate way to express it is with milliwatts (mW), but you end up with tons of decimal places due to Wi-Fi's super-low transmit power, making it difficult to read. For example, -40 dBm is 0.0001 mW, and the zeros just get more intense the more the signal strength drops.
RSSI (Received Signal Strength Indicator) is a common measurement, but most Wi-Fi adapter vendors handle it differently, as it isn't standardized. Some adapters use a scale of 0-60, and others 0-255.
Ultimately, the easiest and most consistent way to express signal strength is with dBm, which stands for decibels relative to a milliwatt.
Since RSSIis handled differently by most Wi-Fi adapters, it's usually converted to dBm to make it consistent and human-readable.
mW - milliwatts (1 mW = 0 dBm)
RSSI - Received Signal Strength Indicator (usually 0-60 or 0-255)
dBm - Decibels in relation to a milliwatt (usually -30 to -100)
Reading dBm
The first thing to understand about dBm is that we're working in negatives. -30 is a higher signal than -80, because -80 is a much lower number.
Next, it's important to know that dBm does not scale in a linear fashion like you'd expect, instead being logarithmic. That means that signal strength changes aren't smooth and gradual. The Rule of 3s and 10s highlights the logarithmic nature of dBm:
3 dB of loss = -3 dB = halves signal strength
3 dB of gain = +3 dB = doubles signal strength
10 dB of loss = -10 dB = 10 times less signal strength (0.1 mW = -10 dBm, 0.01 mW = -20 dBm, etc.)
10 dB of gain = +10 dB = 10 times more signal strength (0.00001 mW = -50 dBm, 0.0001 mW = -40 dBm, etc.)
Ideal Signal Strength
So what signal strength should you shoot for? For simple, low-throughput tasks like sending emails, browsing the web, or scanning barcodes, -70 dBm is a good signal strength. For higher-throughput applications like voice over IP or streaming video, -67 dBm is better, and some engineers recommend -65 dBm if you plan to support mobile devices like iPhones and Android tablets.
Note: The numbers in this chart are suggestions only. The desired signal strengths will vary, based on the requirements for the network.
-45dBm 은 Very Good 과 Amazing 사이이며, 바로 옆에서 통신하는 것과 같은 효과라고 하네요. 외장 안테나의 효과는 따봉이라는 결론 입니다.
아, 그러고 보니 일전에 출장 갔을 때, 기사님의 카드 단말기의 외장 안테나가 빠져 있어서 계속 결제가 안된 것이 생각 났습니다. 결국 제가 외장 안테나 결선 문제를 찾아 줘서 해결했던 경험도 있었네요. 통신에 있어서의 안테나는 절대적입니다.
FIN
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