удлинитель wifi антенны 20+ метров

[serg_Fry 0]

Есть прикладная задача: вытащить wifi (2.4 ГГц) сигнал из-под воды. Глубина 15-20 метров. Расстояние от торчащего из воды конца до управляющего ПК/телефона менее метра.

То есть допустимо существенное затухание на проводе-удлинителе. Провод - в первом приближении RG-178.

1. Для эксперимента нужно рассчитать длину и выбрать конфигурацию антенны (нужны ли ёмкости, дроссель?).

2. Еще дополнительно хотелось бы попробовать передать питание по этому же проводу (DC по центральной жиле). 

Вопрос: Есть ли подобный опыт/статьи/расчеты...(любые материалы по теме)? 

 

[Aner 0]

Да не проблема поставить на кабель Wi-Fi Booster 2.4Ghz , коих много разных.

https://www.alibaba.com/product-detail/EDUP-EP-AB007-4W-WiFi-signal_62428644779.html?spm=a2700.7724857.normalList.77.5ab219a3IzuDtu

По нему и питание и сигнал идет. Антенна, конфигурация, согласование не проблема. Опишите детальне что нужно.

[rx3apf 0]

6 часов назад, serg_Fry сказал:

То есть допустимо существенное затухание на проводе-удлинителе. Провод - в первом приближении RG-178.

 

Полста dB - это за гранью любого "допустимого"...

[yurik82 0]

22 минуты назад, rx3apf сказал:

Полста dB - это за гранью любого "допустимого"...

Чтобы на 1 метре на приемный телефон получить -70 dBm (средний сигнал WiFi) надо в передающую изотропную антенну вдуть -29 dBm

Если передатчик +15 dBm, то 44 дБ затухания можно позволить. Кабель с погонным 220 дБ/100 метров прокатит

Антенну можно L/4 монополь и ground-plane, угол подобрать чтобы получить 50 Ом и никаких согласований не надо. Будет немного светить в зенит, а в не горизонт, но здесь это даже плюс

Edited February 4, 2020 by yurik82

[rx3apf 0]

Но это уж совсем на грани, запаса практически нет. Я бы взял обычный RG-6 (но приличного производителя), все ж есть разница, полста потерять или шесть...

[serg_Fry 0]

17 hours ago, rx3apf said:

Но это уж совсем на грани, запаса практически нет. Я бы взял обычный RG-6 (но приличного производителя), все ж есть разница, полста потерять или шесть...

Quote

Чтобы на 1 метре на приемный телефон получить -70 dBm (средний сигнал WiFi) надо в передающую изотропную антенну вдуть -29 dBm
Если передатчик +15 dBm, то 44 дБ затухания можно позволить. Кабель с погонным 220 дБ/100 метров прокатит...

Есть строгие требования к толщине и гибкости (радиус изгиба) кабеля. Отсюда такой выбор.

У RG-178 для 2.4ГГц затухание получается порядка 265 db/100м. 

То есть оценка потерь в проводе длиной 20м получается порядка 53db. Передатчик выдает 16 dBm. Если для уверенного приема на расстоянии 1 метра на поверхности нужно иметь >-29 dBm, то получается мощности не хватает (16-53=-37dBm).

Все правильно понял?

Quote

Да не проблема поставить на кабель Wi-Fi Booster 2.4Ghz , коих много разных.
https://www.alibaba.com/product-detail/EDUP-EP-AB007-4W-WiFi-signal_62428644779.html?spm=a2700.7724857.normalList.77.5ab219a3IzuDtu
По нему и питание и сигнал идет. Антенна, конфигурация, согласование не проблема. Опишите детальне что нужно.

Что касается питания, то расчетное потребление подводной части порядка 2-3 Вт. На поверхности есть исходные 5VDC. Поэтому если с передачей по антенне все получается, то нужно поднять напряжение до 24 или 48 В (выберем по факту уточнения потребления нагрузки) . 

 

Мы заказали провод (30м RG-178) и разъемы для экспериментов. Для начала попробуем утопить роутер в герметичном контейнере.

RF специалистов в команде нет. Хочется не совсем вслепую пробовать варианты с антенной. Просьба не ругать за глупые вопросы.

Изначально планировали к торчащему из вод концу прикрутить родную антенну от того же роутера. И попробовать подпаять постоянное питание: + на сердечник землю на экран и снять его снизу. 

Quote

Антенну можно L/4 монополь и ground-plane, угол подобрать чтобы получить 50 Ом и никаких согласований не надо. Будет немного светить в зенит, а в не горизонт, но здесь это даже плюс

Штатные антенны дешевых роутеров, как я понял, имеют штыревую конфигурацию (оголенный сердечник длиной в 1/4 длины волны, ~31мм). Правильно?

Попробуем и GP вариант.

 

 

[rx3apf 0]

1 час назад, serg_Fry сказал:

Есть строгие требования к толщине и гибкости (радиус изгиба) кабеля. Отсюда такой выбор.

Критично по всей длине ? 

 

Цитата

 Передатчик выдает 16 dBm. Если для уверенного приема на расстоянии 1 метра на поверхности нужно иметь >-29 dBm, то получается мощности не хватает (16-53=-37dBm).

 

Да. И если по диаметру проходит только RG-178, затея становится сомнительной. А то вот под рукой каталог, в котором есть фольговый mini RG-59, с примерно -68dB на требуемой частоте. Но вдвое толще (3.6 mm) и радиус изгиба от 15 mm. Все что с цельным диэлектриком и плетенкой - очень большие потери, на требуемой частоте просто фатальные. А фольга с пеной - значит достаточно толстый и ограничения по гибкости.

Edited February 5, 2020 by rx3apf

[serg_Fry 0]

2 hours ago, rx3apf said:

Критично по всей длине ? 

 

Да. И если по диаметру проходит только RG-178, затея становится сомнительной. А то вот под рукой каталог, в котором есть фольговый mini RG-59, с примерно -68dB на требуемой частоте. Но вдвое толще (3.6 mm) и радиус изгиба от 15 mm. Все что с цельным диэлектриком и плетенкой - очень большие потери, на требуемой частоте просто фатальные. А фольга с пеной - значит достаточно толстый и ограничения по гибкости.

 

Пока требование к кабелю заявлено как строгое. Попробуем на практике.

Если все плохо, то можно использовать активный усилитель, как выше предложил Aner. 

[MW_Юрий 0]

On 2/4/2020 at 12:49 PM, serg_Fry said:

Есть прикладная задача: вытащить wifi (2.4 ГГц) сигнал из-под воды. Глубина 15-20 метров. Расстояние от торчащего из воды конца до управляющего ПК/телефона менее метра.

 

 

Покупаете советский волновод типа WR284 дешевый (Loss at 2.54 GHz = 0.0227 dB/m) и больше ничего не надо. Можно гибкий подороже. Внизу переход на коаксиальный джампер (а можно и без перехода- излучающий конец), а на верху вообще ничего. Верх крепится на пенопластовом поплавке. Открытый конец волновода и есть очень крутая  антенна. 

Edited February 6, 2020 by MW_Юрий

[yurik82 0]

48 минут назад, MW_Юрий сказал:

Покупаете советский волновод

написали же выше, что по ТЗ максимальный разрешенный диаметр передающей линии 2 миллиметра, вес до 160 грамм, радиус изгиба не более 1 см

если бы можно было 3 мм - то и вопрос бы не возник

Edited February 6, 2020 by yurik82

[MW_Юрий 0]

1 hour ago, yurik82 said:

написали же выше, что по ТЗ максимальный разрешенный диаметр передающей линии 2 миллиметра, вес до 160 грамм, радиус изгиба не более 1 см

если бы можно было 3 мм - то и вопрос бы не возник

 

Если это пишет заказчик исполнителю, то заказчика (любого уровня) надо посылать (что я и всегда делаю) и делать так как работает по уму, а его ставить перед фактом вот так и никак и не плестись у него на хвосте.

[serg_Fry 0]

Результаты первичных тестов под водой:

 

* удлинитель антенны 2.4 GHz WiFi: RG-178 (20м);

 

* глубина бассейна: 1370мм (пресная водопроводная вода без хлорки);

 

* DUTs:

• RPi4b;
• router TL-WR842ND;
• Berkut-ET;

 

*фото эксперимента:

Spoiler

 

* Структурная схема тестов (односторонний трафик, т.к. WiFi полудуплексный и потенциальная камера будет иметь сильно асимметричный трафик):

 

* результаты замеров:

 

 

Резюме:

1. Уровень сигнала с учетом потерь на удлинителе (20м. провод, ручная пайка разъемов, антенна) и примитивной антенне на поверхности порядка -65dBm при минимальном расстоянии м/у антеннами (вплотную, на RPi планарная антенна на плате). Реальная пропускная способность при этом 28 Mbit/s.

2. Самое удивительное: 2 штатные антенны в подводном боксе пробиваются из-под 120+см. глубины: -71dBm, 9Mbit/s (провод удлинителя отсоединен на подводной стороне и затоплен под воду чтобы исключить влияние).

 

[yurik82 0]

1 час назад, serg_Fry сказал:

Самое удивительное

здесь много факторов: состав воды (дистиплированная, пресная, солёная). стенки бассейна (если отражение большое от них то получается хороший резонатор). наличие вертикальной стальной трубы вплотную к антеннам.

при изменении любого из этих условий наблюдаемый уровень сигнала может очень сильно измениться

[Aner 0]

В 04.02.2020 в 17:50, rx3apf сказал:

... WiFi полудуплексный и потенциальная камера будет иметь сильно асимметричный трафик

Есть уже давно модули не Wi-Fi, а ISM в том же частотном диапазоне 2.4Ghz, специализирующиеся на передаче видео, а также данных в обе стороны. Проблем с видео у них нет.

[MW_Юрий 0]

1 hour ago, serg_Fry said:

2. Самое удивительное: 2 штатные антенны в подводном боксе пробиваются из-под 120+см. глубины: -71dBm, 9Mbit/s (провод удлинителя отсоединен на подводной стороне и затоплен под воду чтобы исключить влияние).

 

У вас просто вода очень чистая и представляет из себя хороший диэлектрик. Дистиллированная вода проводимость 0.0002 сименс/м, а морская аж 4 сим/м. Насыпьте в бассейн несколько ведер морской соли и еще органики побольше и dBm исчезнут навсегда. Ну т.е в реальном водоеме все будет не так. А еще более важнее для Вас это полоса ваших антенн. Диэл. проницаемость воды 81, это очень много. И такая проницаемость уведет резонансы антенны вниз. Например антенна с полосой 1 МГц на 120МГц и плавающая на воде на высоте 20-30 см уходит вниз на 10-15 МГц и просто все перестает работать, а на 2.5ГГц в боксе уйдет очень далеко.