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
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
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。
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。
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↓
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。
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
