ESP WLAN-Empfang verbessern

In diesem Artikel werde ich euch eine schnelle und einfache Methode zeigen, wie ihr den WLAN-Empfang eures ESP (z.B. ESP8266, ESP32 oder ESP-12F) verbessern könnt.

Ich werde dabei ein einfaches Drahtstück als Antenne verwenden.

Dabei ist anzumerken, dass die Vorgehensweise, die ich euch hier zeigen werde, den Empfang nur geringfügig besser macht.
Aber oft ist eben gerade das der Unterschied zwischen "geht nicht" und "gerade noch ausreichend".
Eine aufwändigere und effektivere Variante, den WLAN-Empfang mit einer richtigen Antenne zu verbessern, habe ich unter anderem in diesem Artikel bereits beschrieben:
Smarte Wetterstation

Falls ihr Hilfe dabei braucht, wie ihr euren ESP via ESPHome in Homeassistant verfügbar macht, werdet ihr hier fündig:
ESPHome mit Web Installer flashen

Ausgangssituation

Zuerst empfiehlt es sich, die momentane Empfangsqualität eures ESP festzustellen. Dafür könnt ihr folgenden Sensor in ESPHome definieren:

sensor:
  - platform: wifi_signal
    name: "Wifi Signal"
    update_interval: 60s
    icon: mdi:wifi

Bei mir ergab diese Messung am geplanten Einsatzort meines Projektes -80 dBm, wobei dieser Wert naturgemäß um etwa 2-3 dBm schwankte.

PCB-Antenne trennen

Der erste Schritt für den Umbau auf die neue Antenne ist es, die Verbindung der PCB-Antenne zum ESP zu unterbrechen.
Hier seht ihr meinen ESP sowie die Stelle, an der ich die Unterbrechung geplant habe:

Jetzt könnt ihr die Verbindung an dieser Stelle mit einem feinen Schraubenzieher oder einem Tapetenmesser wegkratzen.
Achtung: Es ist hier sehr wichtig, geduldig und vorsichtig vorzugehen, um die angrenzenden Leiterbahnen nicht zu beschädigen!

Hier mein Ergebnis:

Ich empfehle euch außerdem zur Sicherheit zusätzlich mit einem Multimeter zu testen, ob die Verbindung wirklich komplett getrennt ist.

Neue Antenne

Im nächsten Schritt müssen wir die neue Antenne vorbereiten.
Ich habe dafür einen einzelnen Leiter aus einem LAN-Kabel verwendet. Dieses ist praktisch dünn und nicht zu flexibel. Für den Empfang ist es nämlich besser, wenn die Antenne möglichst gerade ist.

Wir wollen unsere Antenne für den Empfang von 2,4 GHz WLAN auslegen.
Wenn man es genau nimmt, kann man auch noch den WLAN-Kanal berücksichtigen, auf dem euer WLAN tatsächlich sendet.
Diesen könnt ihr in euren Router-Einstellungen finden, oder mit einer App wie WiFi Analyzer.
In meinem Fall läuft mein WLAN auf Kanal 12, welcher eine Center-Frequency von 2467 MHz hat.

Zur Berechnung der Antennenlänge gibt es verschiedene Online-Tools, z.B.:
https://www.omnicalculator.com/physics/dipole

Für 2467 MHz ergibt sich eine optimale Antennenlänge von 57,82 mm.
Also grob 58 mm, arbeitet einfach so genau wie es für euch möglich ist, man muss hier nicht zu perfekt sein.

Montage

Abschließend müsst ihr nur noch die Antenne auf die Platine löten.
Und zwar auf der Seite der getrennten Leitung, auf der sich der ESP befindet:

Abschließend könnt ihr den ESP wieder in Betrieb nehmen und wie vorhin den Empfang in Homeassistant auslesen.
In meinem Fall hat der Umbau den Empfang auf -68 dBm verbessert:

Der Empfang ist somit mit dieser Antennen-Modifikation um 12 dB besser als davor. Das klingt nicht nach viel, es handelt sich aber um eine logarithmische Skala. 12 dB Unterschied entspricht einem mehr als Faktor 10 stärkeren Signal.

Ich hoffe euch hilft dieser kleine Trick bei einem Projekt weiter, bei mir war das zumindest der Fall. Falls ihr Feedback für diesen Artikel habt, meldet euch gerne bei mir.