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

關(guān)鍵詞：手機(jī)信號(hào)；電磁波；原因

隨著現(xiàn)在的城市拆遷改造的進(jìn)行，越來越多的住宅建筑也變得越來越高?，F(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(duì)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(huì)發(fā)現(xiàn)，樓層較高之后，手機(jī)信號(hào)會(huì)變得比較差。同一棟樓中十幾樓信號(hào)非常好，但是到20層或者更高時(shí)，手機(jī)信號(hào)往往會(huì)變得更差，而且這是一個(gè)較為普遍的現(xiàn)象，從而排除了所在地區(qū)本身信號(hào)差和使用的手機(jī)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(hào)更好才對(duì)啊？”。從我高中物理的知識(shí)出發(fā)，我也認(rèn)為父親說的很有道理，但這又與實(shí)際情況相悖，那么高層手機(jī)信號(hào)差的原因又在哪里呢？

一、電磁波

遠(yuǎn)距離的通信曾經(jīng)是人們的夢(mèng)想，但隨著電磁波的發(fā)現(xiàn)，人們將這一夢(mèng)想變?yōu)榱擞|手可及的現(xiàn)實(shí)。從麥克斯韋提出電磁波的理論的十八世紀(jì)到赫茲實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(duì)電磁波的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用僅僅不到200年的時(shí)間，但現(xiàn)在智能手機(jī)、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(duì)于電磁波應(yīng)用對(duì)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?yàn)楣馑偈且粋€(gè)定值，所以可知電磁波的頻率與波長(zhǎng)成反比。

二、信息的無線傳輸

現(xiàn)在移動(dòng)通信采用的是無線電波進(jìn)行信息的傳輸，經(jīng)查知我國(guó)的移動(dòng)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(shí)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(yuǎn)的兩個(gè)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(hào)的范圍而圖文和編碼則歸屬數(shù)字信號(hào)。

對(duì)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(hào)的頻率高，輸入信號(hào)調(diào)制到一個(gè)高頻載波上，就類似于搭乘了一列高鐵或一架飛機(jī)，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(gè)聲音通過無線電波傳遞的過程圖。而聲音信號(hào)的接收則是一個(gè)涉及到信號(hào)解調(diào)的相反的過程。

三、移動(dòng)通信系統(tǒng)

現(xiàn)在移動(dòng)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(shí)能收到乙方的對(duì)話，無需向?qū)χv機(jī)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(dòng)電話之間是無法直接連接對(duì)話的，必須經(jīng)由基站的連接，通過基站的連接可以實(shí)現(xiàn)本地區(qū)、全國(guó)或者全球的連接。但是通過無線電波的傳播特點(diǎn)，我們知道，一個(gè)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(dá)到通信全面覆蓋的目的，就需要移動(dòng)電信公司廣泛的建立通信基站，進(jìn)行信號(hào)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(gè)以基站為圓心的圓。為了使各基站之間信號(hào)覆蓋沒有遺漏同時(shí)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(dòng)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(diǎn)。即以正六邊形劃分各基站的區(qū)域，在每個(gè)正六邊形中心建立通信基站，這樣既可以保證信號(hào)覆蓋面積，也不會(huì)造成重復(fù)建設(shè)，浪費(fèi)資源的目的。通過這樣的基站建設(shè)方式實(shí)現(xiàn)了無線通信連接世界的可能。

四、高層信號(hào)差的原因釋疑

通過上述的分析和介紹，我們知道，手機(jī)信號(hào)是一種無線電波，它是采取直線傳播的形式，遇到遮擋物會(huì)影響到信號(hào)的傳播。這就解釋了為什么我們?cè)诘叵率?、電梯等封閉場(chǎng)所里手機(jī)沒有信號(hào)的原因。那么，上文我爸爸提到的高層沒有遮擋，信號(hào)應(yīng)該更強(qiáng)才對(duì)的理解確實(shí)有其道理，而實(shí)際上也確實(shí)是這樣的。那么為什么實(shí)際使用過程中會(huì)存在通話質(zhì)量低、信號(hào)不好的情況呢。經(jīng)過我查詢和了解，這是因?yàn)橐环矫娆F(xiàn)在高層建筑發(fā)展速度非?？欤芏鄻菍訉?shí)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(shí)可以更好的接收信號(hào)，即近點(diǎn)基站信號(hào)能收到，遠(yuǎn)點(diǎn)基站的信號(hào)也能收到，這就導(dǎo)致了我們的手機(jī)在兩個(gè)基站信號(hào)間跳轉(zhuǎn)從而使得通話會(huì)時(shí)斷時(shí)續(xù)，再加上空中其他無線電、電磁波信號(hào)的相互干擾，所以產(chǎn)生了信號(hào)交雜的現(xiàn)象。通俗來講，高層不是信號(hào)不好，而是有點(diǎn)好過頭了。

作者簡(jiǎn)介：

康博文（1998-），男，漢族，河北邢臺(tái)人。