高層為何信號差

摘 要：隨著目前城市改造的推進，越來越多的高層住宅進入人們的生活。但是當(dāng)我們搬進新房后，會發(fā)現(xiàn)住在高層，尤其是20層以上的住戶普遍反映手機信號差。本文通過對這一現(xiàn)象的討論，應(yīng)用了中學(xué)物理的知識，簡要分析的產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因。

關(guān)鍵詞：手機信號；電磁波；原因

隨著現(xiàn)在的城市拆遷改造的進行，越來越多的住宅建筑也變得越來越高。現(xiàn)在的新建小區(qū)多為20多層的高層住宅，人們也逐漸改變了對高層住宅的原有看法，越來越多的人樂意選擇較高層居住，享受“一覽眾山小”的感覺。

但是，入住以后，我們往往會發(fā)現(xiàn)，樓層較高之后，手機信號會變得比較差。同一棟樓中十幾樓信號非常好，但是到20層或者更高時，手機信號往往會變得更差，而且這是一個較為普遍的現(xiàn)象，從而排除了所在地區(qū)本身信號差和使用的手機問題的可能。

我爸爸有一天問我說：“高層視野這么好，四周也沒有遮擋，應(yīng)該信號更好才對啊？”。從我高中物理的知識出發(fā)，我也認為父親說的很有道理，但這又與實際情況相悖，那么高層手機信號差的原因又在哪里呢？

一、電磁波

遠距離的通信曾經(jīng)是人們的夢想，但隨著電磁波的發(fā)現(xiàn)，人們將這一夢想變?yōu)榱擞|手可及的現(xiàn)實。從麥克斯韋提出電磁波的理論的十八世紀到赫茲實驗驗證電磁波的存在，再到1901年首次橫渡大西洋的無線電波。

人類對電磁波的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用僅僅不到200年的時間，但現(xiàn)在智能手機、無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為我們生活不可或缺的一部分。而對于電磁波應(yīng)用對于科學(xué)研究的意義則無需辯白。

上圖，是一張電磁波的波譜圖，經(jīng)過幾代科學(xué)家的完善，電磁波已經(jīng)囊括了可見光、無線電波、γ射線等在內(nèi)的諸多我們熟悉的物理概念，我們知道電磁波符合公式c=λf，c為光速，因為光速是一個定值，所以可知電磁波的頻率與波長成反比。

二、信息的無線傳輸

現(xiàn)在移動通信采用的是無線電波進行信息的傳輸，經(jīng)查知我國的移動通信均采用的是900MHz頻段的無線電波。

從1901年橫渡大西洋的無線電波啟示，人類開啟了無線電通信的時代，無線電波的出現(xiàn)，直接提升了信息傳遞的速度和信息傳遞量，地球上相距再遠的兩個人，都可以通過無線電波迅速架起一座溝通的橋梁。

經(jīng)過不斷的發(fā)展，利用無線電波，人們可以傳遞聲音、圖像、圖文、編碼等各類信息。但是這些信息的傳遞也有所區(qū)別，聲音和圖像屬于模擬信號的范圍而圖文和編碼則歸屬數(shù)字信號。

對于無線電波傳輸信息，這里就要引入載波的概念，它是經(jīng)由振蕩器產(chǎn)生并在通訊信道上傳輸?shù)碾姴āＭㄟ^調(diào)制后用來傳送語音或者其它信息。

載波頻率通常比輸入信號的頻率高，輸入信號調(diào)制到一個高頻載波上，就類似于搭乘了一列高鐵或一架飛機，然后再被發(fā)射和接收。載波是傳送信息（話音和數(shù)據(jù)）的物理基礎(chǔ)和承載工具。下圖是一個聲音通過無線電波傳遞的過程圖。而聲音信號的接收則是一個涉及到信號解調(diào)的相反的過程。

三、移動通信系統(tǒng)

現(xiàn)在移動通信系統(tǒng)使用的是一種雙工制的收發(fā)方式，可以保證甲方說話的同時能收到乙方的對話，無需向?qū)χv機一樣需要雙方交替使用發(fā)話按鍵，大大提高了通信的便捷性。但是，采用這種方式之后，移動電話之間是無法直接連接對話的，必須經(jīng)由基站的連接，通過基站的連接可以實現(xiàn)本地區(qū)、全國或者全球的連接。但是通過無線電波的傳播特點，我們知道，一個通信基站只能覆蓋一定區(qū)域內(nèi)的無線電話的正常通信。為達到通信全面覆蓋的目的，就需要移動電信公司廣泛的建立通信基站，進行信號的全面覆蓋。

目前通信基站采用的都是全向天線，其覆蓋的面積為一個以基站為圓心的圓。為了使各基站之間信號覆蓋沒有遺漏同時又盡可能少的建設(shè)通信基站。目前人們采用的是蜂窩移動通信系統(tǒng)，這是人們從蜜蜂蜂巢的建筑中獲得的靈感，具備了用料最省、體積最大、結(jié)構(gòu)牢固的特點。即以正六邊形劃分各基站的區(qū)域，在每個正六邊形中心建立通信基站，這樣既可以保證信號覆蓋面積，也不會造成重復(fù)建設(shè)，浪費資源的目的。通過這樣的基站建設(shè)方式實現(xiàn)了無線通信連接世界的可能。

四、高層信號差的原因釋疑

通過上述的分析和介紹，我們知道，手機信號是一種無線電波，它是采取直線傳播的形式，遇到遮擋物會影響到信號的傳播。這就解釋了為什么我們在地下室、電梯等封閉場所里手機沒有信號的原因。那么，上文我爸爸提到的高層沒有遮擋，信號應(yīng)該更強才對的理解確實有其道理，而實際上也確實是這樣的。那么為什么實際使用過程中會存在通話質(zhì)量低、信號不好的情況呢。經(jīng)過我查詢和了解，這是因為一方面現(xiàn)在高層建筑發(fā)展速度非常快，很多樓層實際已經(jīng)高出原有的通信基站；另一方面，也與上文提到的通信系統(tǒng)的覆蓋方式有關(guān)，我們高層住戶由于遮擋物少，確實可以更好的接收信號，即近點基站信號能收到，遠點基站的信號也能收到，這就導(dǎo)致了我們的手機在兩個基站信號間跳轉(zhuǎn)從而使得通話會時斷時續(xù)，再加上空中其他無線電、電磁波信號的相互干擾，所以產(chǎn)生了信號交雜的現(xiàn)象。通俗來講，高層不是信號不好，而是有點好過頭了。

作者簡介：

康博文（1998-），男，漢族，河北邢臺人。