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蓝牙能传多远?决定蓝牙传输范围的三项关键因素

简介

然而,在确定远距离连接的信号范围与稳定性时,需要考虑多种因素。发射功率电平的选择就是设计上对于传输范围和功耗的权衡取舍。天线位置、封装尺寸和设计都会在极大程度上影响信号发射和接收的效率。有效天线增益与发射和接收天线有关。路径损耗路径损耗是指随无线电波在空中传播而发生的信号强度降低。发射器和接收器之间的障碍物也可能会严重影响信号传输。

由于蓝牙解决方案可以根据用途定制,因此开发者们可通过蓝牙开发出最符合其目标用途需求的创新方案。尽管音频传输与可穿戴设备等最广为人知的蓝牙应用都只需要短距离连接,但这并不是因为蓝牙天生的有效距离有限。蓝牙是一项十分灵活的无线连接技术,它既能用于精度达到米级以内的应用,也能保持稳定连接且通信距离超过一公里。然而,在确定远距离连接的信号范围与稳定性时,需要考虑多种因素

无线电频谱

无线电频谱在30 Hz至300 GHz之间。频率越低,传输范围越远,但能够支持的数据速率越低。因此,选择无线电频谱时需要在传输范围和数据速率之间进行权衡取舍。

蓝牙使用2.4 GHz ISM(Industrial Scientific Medical)频段(2400至2483.5 MHz),可在传输范围和吞吐量之间实现很好的平衡。此外,低功耗蓝牙技术为真正的无线连接标准,在2.4 GHz频段可于全球范围内使用。

发射功率

发射功率就像你的音量,说话声音越大,别人就能能在更远处听到你,但需要消耗的能量也越多。

发射功率电平的选择就是设计上对于传输范围和功耗的权衡取舍。发射功率越高,信号传输至更远距离处的可能性越大,有效传输范围越远。但是,增加发射功率也会增加设备功耗。

蓝牙支持的发射功率为-20 dBm(0.01 mW)至+20 dBm(100 mW)

接收器灵敏度

蓝牙规定的设备接收器灵敏度至少须达到-70 dBm至-82 dBm,具体取决于所用的PHY。然而,蓝牙在实施时的接收器灵敏度要更高,通常可达-95dBm或以上

接收器灵敏度就像是对于你能够听到的声音清晰度、或者说你能听到并理解的最小音量的一种度量。接收器灵敏度是接收器能够测量到的最小信号强度的度量。换言之,它是接收器能够检测到无线电信号、保持连接、且仍能够解调数据的最低功率电平。

发射功率

发射功率电平的选择就是设计上对于传输范围和功耗的权衡取舍。发射功率越高,信号传输至更远距离处的可能性越大,有效传输范围越远。但是,增加发射功率也会增加设备功耗。发射功率就像你的音量,说话声音越大,别人就能能在更远处听到你,但需要消耗的能量也越多。

蓝牙支持的发射功率为-20 dBm(0.01 mW)至+20 dBm(100 mW)

天线增益

线会将来自发射器的电能转换为电磁能(或无线电波),对于接收器则反之。天线位置、封装尺寸和设计都会在极大程度上影响信号发射和接收的效率。且天线的类型、尺寸、及其将电能转换成电磁能和聚焦能量传输方向的效率会有很大差异。

有效天线增益与发射和接收天线有关。天线的方向性影响类似于通过圆锥体说话或听声音,能够聚焦声音的能量。

蓝牙设计人员可选择实施各种天线选项。天线设计既是一门科学,也是一门艺术。蓝牙设备通常可实现的天线增益范围为-10dBi至+ 10dBi。

路径损耗

路径损耗是指随无线电波在空中传播而发生的信号强度降低。路径损耗(亦称路径衰减)随距离变化,且受传输信号所处环境的影响。发射器和接收器之间的障碍物也可能会严重影响信号传输。

衰减因子有很多种,例如湿度和降水、墙壁、窗户、以及由玻璃、木材、金属或混凝土构成的其他障碍物,包括反射和散射无线电波的金属塔架或面板。虽然无线电波能够穿透物体,但衰减量和有效路径损耗会随障碍物的类型和密度而变化。想一下当你试图听隔壁房间里某个人说话声音时,如果隔墙是木质的,那么相较于混凝土墙壁,你听到的音量和清晰度会有何不同。



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