自由空间里,距离翻倍损耗加 6 dB;距离翻十倍,损耗加 20 dB。 而一堵混凝土墙就吃掉 15~25 dB——等于「距离翻三十倍」的预算。
上一节讲「多快」,这一节讲「多远」。 两者是一对:速率与距离不可兼得,因为它们争的是同一个「信噪比预算」。
一、损耗的两个来源
自由空间损耗:电磁波扩散造成的,公式是 20·log10(d) + 20·log10(f) + 32.45。 它只与距离和频率有关。
附加损耗:穿墙、人体、家具、雨雾。 这些不是「公式能算的」,只能靠实测或查表。
障碍 典型损耗 相当于距离
木板墙 3~5 dB 翻 1.5 倍 砖墙 6~10 dB 翻 2~3 倍 混凝土墙 15~25 dB 翻 6~20 倍 金属 20 dB 以上 基本全挡
「相当于距离」这一列是本节的钥匙: 它把「损耗 dB」翻译成「距离被砍掉多少」,这样就能和「AP 放在哪」直接对上。 一堵混凝土墙,等于「把 AP 挪远了 6 到 20 倍」。
二、链路预算怎么算
链路预算 = 发射功率 + 天线增益 - 损耗 + 接收灵敏度。 算出来是「还能撑多远」。
举个完整的例子(2.4 GHz、20 dBm 发射、5 dBi 天线、接收灵敏度 −70 dBm): 可承受的路径损耗 = 20 + 5 - (−70) = 95 dB。
按自由空间损耗公式反推距离:95 = 20·log10(d_km) + 20·log10(2400) + 32.45 解出 d ≈ 0.4 公里。 也就是说「空旷无遮挡 400 米」。
而实际室内,要再扣掉墙与人的损耗:两堵混凝土墙扣 40 dB → 只剩 55 dB → 距离约 4 米。 这就是「路由器在客厅,卧室就没信号」的定量解释。
三、为什么「加功率」不管用
法规限制了 EIRP 上限(2.4 GHz 室内约 20 dBm)。 所以「把功率调大」这件事,物理上可做,法规上不行。
而且就算能加,收益也很小:功率翻倍(+3 dB)只让距离增加到 1.41 倍。 要距离翻倍,功率要乘 4(+6 dB)。 而一堵墙就吃 15 dB——相当于「功率乘 31」。
更要命的是「上行不对称」:AP 功率大,能「喊到」远处的手机;但手机功率小,喊不回来。 所以「手机上显示满格但上不了网」,就是这种不对称造成的。 这也是「覆盖」不能只看 AP 功率的原因。
所以提升覆盖的正确做法是「加 AP、改位置」而不是「加功率」: 因为「距离翻倍要 4 倍功率」而「多一个 AP 就是距离减半」。 前者的代价是「违法与干扰邻居」,后者的代价是「一台设备」。 这笔账怎么算都是加 AP 划算。
四、动手 Demo:自由空间里,距离翻倍要多付 6 dB
这段按自由空间损耗公式算 2.4 GHz 在 1 米、10 米、100 米、1 公里上的损耗, 再算 5.8 GHz 比 2.4 GHz 多损耗多少。
for d in (0.001, 0.01, 0.1, 1.0):
loss = 20 * math.log10(d) + 20 * math.log10(2400) + 32.45
P(u" %6.0f 米:%.1f dB。" % (d * 1000, loss))
实跑输出:
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自由空间里,距离翻倍要多付 6 dB
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**无线信号的衰减有个固定规律:距离翻倍,损耗增加 6 dB。**
**这不是设备的问题,是电磁波扩散的几何结果。**
**自由空间损耗公式**:
FSPL(dB) = 20·log10(d) + 20·log10(f) + 32.45
d 单位公里,f 单位 MHz。
**算 2.4 GHz 在不同距离的损耗**:
1 米:40.1 dB。
10 米:60.1 dB。
100 米:80.1 dB。
1000 米:100.1 dB。
**注意 10 米到 100 米那一跳**:**损耗从 60.1 到 80.1,正好加 20 dB**——
**也就是「功率要乘 100 倍」,或者说「距离翻十倍要付 20 dB」。**
**换成 5 GHz 会多付多少**:
同样距离,5.8 GHz 比 2.4 GHz 多 7.7 dB。
**这 7.7 dB 大致相当于「距离缩短到四成」**——**这就是「5 GHz 信号差」的定量解释。**
**而墙体的损耗是「额外加」的**:**砖墙 6~10 dB、混凝土 15~25 dB、金属几乎全挡。**
**一堵混凝土墙就吃掉了「距离翻十倍」的预算**,**所以室内覆盖不能只按距离算。**
「10 米 60.1 dB、100 米 80.1 dB」这一组数说明「距离翻十倍要付 20 dB」: 也就是功率要乘 100。 而一堵混凝土墙吃 20 dB——等于「距离翻十倍」。
注意「上行不对称」这一段:它是「满格但上不了网」的唯一解释。 而这一点在现场最容易被误判成「干扰」或「路由器坏了」——实际是「手机喊不回来」。
最后那句「加 AP 比加功率划算」是工程结论: 因为「距离翻倍要 4 倍功率」而「多一个 AP 就是距离减半」,而前者还违法。 所以「信号不好加个 AP」这条经验,背后的算术其实很硬。
30 秒实验
- 用手机在离家不同的房间测信号强度,看隔一堵墙掉多少 dB。
- 算一下:2.4 GHz、20 dBm、接收灵敏度 −70 dBm,空旷能传多远?
- 想一想:为什么「手机满格但上不了网」?
常见误区
- 以为把功率调大就能覆盖更远。有法规上限,且收益是开方关系。
- 以为 AP 信号强就够了。上行不对称,手机喊不回来一样没网。
- 以为穿墙损耗可以忽略。一堵混凝土墙等于「距离翻十倍」。
自测三问(点开对答案)
1. 自由空间损耗公式是什么? —— 20·log10(d) + 20·log10(f) + 32.45,距离用公里、频率用 MHz。 2. 距离翻倍、翻十倍各要多付多少 dB? —— 翻倍加 6 dB,翻十倍加 20 dB。 3. 为什么「手机满格但上不了网」? —— AP 功率大能喊到手机,手机功率小喊不回来,上行不对称。下一节:除了距离,还有「别人也在发」——干涉。
- ☐ (本节完,下一节 06.05.03 干涉)