Аппну тему.
Вопрос для меня довольно актуальный (уже писал где-то об этом), так как нужно "в чистом поле" связать в сеть кучу модулей. При этом большинство модулей должны быть расположены в вершинах квадрата со стороной примерно 150-180 метров, или на прямых, соединяющих вершины этого квадрата. Из чего очевидно, что применение направленных антенн не позволит решить задачу в комплексе. Только антенны с круговой диаграммой (в идеале - сильно сплющенный горизонтальный тор). Усиление коллинеарной антенны с такой диаграммой может реально достигать 10-15 дБм. Больше - уже не реально.
В ходе предварительных экспериментов была проведена оценка штатной PCB-антенны модулей ESP-12 "на дальность". Оказалось, что ориентация модуля с PCB-антенной в пространстве, при прочих равных условиях, изменяет дальность уверенной связи если не в разы, то на десятки процентов точно.
Наибольшая дальность (~200-220 метров) по ровной, горизонтальной асфальтированной дороге шириной примерно 8 метров (по обочинам стояло несколько автомобилей), была достигнута, когда оба тестируемых модуля были ориентированы так, чтобы их PCB-антенны были расположены вертикально, и "плоско-параллельно", т.е. когда смотрели друг на друга плоскостями печатного "зигзага", при этом оба модуля располагались примерно на высоте 1 метр от земли. Стоило одну из антенн развернуть по любой оси на 90 градусов, дальность связи уменьшалась практически в два раза (до 100-120 метров). Дальность измерялась по гугл-карте. Изменение положения второй антенны еще больше снижало дальность связи.
Скорость связи при этом не оценивалась, просто контролировалось прохождение команд на включение нескольких контрольных светодиодов на приемном модуле.
Следовательно, можно с большой долей вероятности утверждать, что диаграмма направленности штатных антенн модулей ESP не круговая ни в какой плоскости. Это же относится и к поляризации антенн.
Скорее, и это очевидно из геометрии и конструкции, антенна имеет два основных лепестка излучения, оси которых перпендикулярны плоскости печатной платы модуля, и направлены в противоположных направлениях. Более того, лепестки не симметричны в ортогональных плоскостях, то есть они "сплющены" в плоскости, параллельной широкой стороне самого модуля.
Отсюда вывод: в случае стационарной установки модулей, их следует располагать так, чтобы длинная сторона платы модуля была горизонтальна, а плоскости плат двух "общающихся" модулей были вертикальны, и параллельны друг другу.
В том случае, если требуется обеспечить надежную и быструю связь между несколькими модулями, расположенными в пространстве не на одной прямой, и удаленными друг от друга на расстояние больше 80-100 метров, следует применять внешние четвертьволновые вертикальные штыревые антенны, или их разновидности - коллинеарные антенны.
