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電波 · 動手玩版本

訊號離開天線之後會發生什麼事:怎麼衰減、怎麼被地形擋、怎麼互相干涉、能塞多少資訊進去, 以及一群沒有基地台的小裝置要怎麼把訊息接力送出去。

📻 熱身:為什麼無線電都用 dB

同一個數字,兩種刻度

距離8.0 m
相對功率(線性)
相對功率(dB)

拉到 64 公尺:線性刻度上那根藍條早就看不見了(0.00024),你沒辦法用它做任何比較。 換成 dB 是 −36.1,而且每次距離加倍就固定少 6.02 dB — 乘法變成加法,一條 100 多 dB 的鏈路才有辦法用心算追蹤。

📍 這 6 頁怎麼串起來

Chapter 1 · 把訊號送出去

先建立會算的能力:一條鏈路的每一項增益與損耗,以及天線要怎麼把能量集中到你想要的方向。

Chapter 2 · 真實世界的破壞

然後把理想拆掉。地形會伸進電波的橢球體、反射會讓訊號自己跟自己打架 — 這兩件事是實際部署會遇到的真正麻煩。

Chapter 3 · 極限與網路

最後問兩個問題:這條通道理論上最多能塞多少?以及當你只有一條又慢又擠的通道時,一群節點該怎麼合作。

Chapter 1 · 把訊號送出去

📉 路徑損耗與鏈路預算

把發射功率、天線增益、路徑損耗、接收靈敏度排成一列,看那 100 多 dB 是怎麼被吃掉的。算得出來的東西就不必猜 — 這一頁的最大距離,後面 mesh 那頁會直接拿去用。

延伸: LoRa 與 Meshtastic 入門

Chapter 1 · 把訊號送出去

📶 天線陣列與波束成形

陣列因子就是激發分布的傅立葉變換。所以孔徑越大波束越窄、邊緣錐削會壓低旁瓣但拉寬主瓣、間距超過 λ/2 會長出柵瓣 — 三件事全是同一個定理。

延伸: 傅立葉畫畫 · 不確定性原理

Chapter 2 · 真實世界的破壞

⛰️ 菲涅耳區與刀鋒繞射

看得到不代表通得過。電波走的是一個橢球體,山頭只要伸進第一菲涅耳區就開始扣分。拖著山移動,看繞射損耗怎麼跳。

延伸: 雙狹縫與單光子累積

Chapter 2 · 真實世界的破壞

🌫️ 多路徑衰落與都卜勒

接收機把每條路徑當成一個複數相量加起來。移動半個波長就從相長變相消 — 而一堆隨機相量相加會收斂成 Rayleigh 分布,那正是中央極限定理。

延伸: 大數法則與中央極限 · 機率分布動物園

Chapter 3 · 極限與網路

🧮 香農容量極限

C = B·log₂(1+SNR)。這條線沒有任何技術跨得過去。順便回答一個好問題:LoRa 的訊號埋在雜訊底下 17 dB,為什麼還能解出來?

延伸: 熵與 KL 散度

Chapter 3 · 極限與網路

🕸️ 多跳網路:氾濫、抑制與空中時間

四種轉送策略同場競技:天真氾濫、重複抑制、轉送前先聽、以及 Meshtastic 真正在用的 SNR 排序退避。同樣的佈點各跑 40 次取平均,看誰用更少的空中時間送到更多人。

延伸: 當年我們拼命避免廣播風暴… · LoRa 與 Meshtastic 入門

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