Arad Connectivity MN54LM-20A BLE 藍牙模組手機連線全軸向測試報告 (1M PHY)
[台灣，2026 年 07 月 29 日]
引言
相較於 MN54L-15 系列模組 (9.3x14.5x2.1mm)，MN54LM-20A 模組尺寸較小 (7.5x13x2.0mm)，特別是其中 MN54LM-S20A 模組尺寸最小 (7.5x10.2x2mm)。本測試旨在探討「尺寸縮小對模組的有效連線距離影響為何?」，並完整驗證 Arad Connectivity MN54LM-20A 系列 BLE 模組與 iPhone 7 手機在 1M PHY 模式下進行通訊時的最大有效通訊距離，全面測試內置式 CHIP、PCB 天線及外接 u.FL 天線版本模組在各軸向與手機的通訊效能。
1. 測試目標
✅ 完整驗證 MN54LM-20A BLE 系列 BLE 模組與iPhone7手機在1M PHY進行通訊時的最大有效通訊距離。
✅ 測試內置式 CHIP 及 PCB 天線及外接u.FL天線版本模組在各軸向與手機的通訊效能。
2. 測試日期與環境
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項目 |
細節 |
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測試日期 |
2026 年 07 月 28 日 |
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測試環境 |
戶外環境，新北市媽祖田河濱公園。 |
3. 測試設備需求
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類別 |
裝置 |
細節 |
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訊號發射端（SLAVE/PERIPHERAL） |
測試板（DUT） |
MN54LM-C20A, MN54 LM-P20A模組 MN54 LM-U20A, MN54 LM-S20A模組 |
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訊號接收端 1（MASTER/CENTRAL） |
iPhone 7 |
發射功率 (Tx Power): 0 dBm |
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外接天線種類 |
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測試軟體 |
LightBlue®；愛瑞德科技客製化 BLE 韌體。 |
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距離量測工具 |
Google Map, 手機 GPS 定位。 |
4. 測試參數
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參數 |
說明 |
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TX Power |
+8 dBm (設定於 MN54LM-20A系列模組）；+0 dBm ( iPhone 7手機 ) |
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PHY模式 |
1M（標準 BLE 模式） |
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封包大小 |
20 bytes；每秒4封包 |
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方向 |
距離量測維持可視直線路徑（LOS）。 |
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天線高度 |
天線距離地面高度3公尺 |
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傳輸模式 |
連線模式（驗證有效封包傳輸，至少收到一組封包）。 |
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環境條件 |
溫度：攝氏 33 度、濕度 71%。 |
5. 測試流程 - iPhone 7（MASTER, 0 dBm）
5.1 準備與連線建立
1. 設備設定： 使用 iPhone 7 與 SLAVE 裝置 （MN54LM-C20A, MN54 LM-P20A, MN54 LM-U20A, MN54 LM-S20A）建立有效連線，並確認封包接收。
2. 傳輸速率： 設定 1M 模式，每秒傳遞 4 個封包。
3. 起始點定位： 將 SLAVE 裝置固定於起始點，天線距離地面高度3公尺，並確保所有天線方向均朝向預計的移動路徑。
4. 連線確認： 觀察 LightBlue® 畫面確認連線狀態。
5.2 距離量測與數據記錄
1. 分段測試： MASTER 裝置（iPhone 7）沿著可視直線距離路徑，以 10 公尺的增量向外移動。
2. 停留與監測： 在每一個量測距離點，透過 LightBlue® 畫面確認連線品質。
3. 極限距離判定： 持續移動直到連線無法穩定維持（例如，封包成功率持續低或LightBlue®連線徹底中斷，此時燈號將停止閃爍）。使用 Google Map 及 GPS 定位工具，精確記錄斷線距離與斷線發生時的環境特徵。
6. 測試紀錄 (最大有效連線距離)
下表為MN54LM-20A系列模組在遠距離能維持穩定雙向連線至少接收到一個封包的情況下最大有效距離：
MN54LM-C20A 各軸距離位置圖
註: 鳥瞰圖非現場實際照片
MN54 LM-P20A 各軸距離位置圖
註: 鳥瞰圖非現場實際照片
MN54 LM-U20A 各軸距離位置圖
註: 鳥瞰圖非現場實際照片
MN54 LM-S20A 各軸距離位置圖
註: 鳥瞰圖非現場實際照片
測試結論
綜合本次開放場域的實測數據顯示，隨著 MN54LM-20A 系列模組在實體尺寸上的縮減（特別是體積最小的 MN54LM-S20A），其整體的無線傳輸距離確實受到一定程度的影響。然而，透過各軸向與旋轉角度的交叉驗證，可以得出以下關鍵結論：
1. 尺寸與效能的權衡： 體積的縮減直接影響了內置天線的輻射效率，其中微型化的 S CHIP (MN54LM-S20A) 在各軸向上的通訊距離普遍降至 370–541 公尺區間，而標準尺寸的 CHIP 與 PCB 版本則能維持在 400 至 660 公尺的水準。
2. 天線方向性與旋轉優化： 物理擺放方向與旋轉角度（如 R90°）對特定天線（如 CHIP 與 PCB 天線）的通訊距離有顯著影響。透過適當的旋轉與方向對準（例如 CHIP 天線在 Y 軸旋轉後可提升至 631–667 公尺），能有效突破部分方向的效能限制。
3. 外接天線的優勢： 對於空間受限但仍需追求極致通訊距離的應用，搭配外接 u.FL 天線（如 P111B24003）能顯著拉升效能，在特定軸向達到高達 661 公尺的穩定連線距離，是克服模組小型化帶來距離衰減的另一種替代方案。
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