高层为何信号差

摘 要：随着目前城市改造的推进，越来越多的高层住宅进入人们的生活。但是当我们搬进新房后，会发现住在高层，尤其是20层以上的住户普遍反映手机信号差。本文通过对这一现象的讨论，应用了中学物理的知识，简要分析的产生这一现象的原因。

关键词：手机信号；电磁波；原因

随着现在的城市拆迁改造的进行，越来越多的住宅建筑也变得越来越高。现在的新建小区多为20多层的高层住宅，人们也逐渐改变了对高层住宅的原有看法，越来越多的人乐意选择较高层居住，享受“一览众山小”的感觉。

但是，入住以后，我们往往会发现，楼层较高之后，手机信号会变得比较差。同一栋楼中十几楼信号非常好，但是到20层或者更高时，手机信号往往会变得更差，而且这是一个较为普遍的现象，从而排除了所在地区本身信号差和使用的手机问题的可能。

我爸爸有一天问我说：“高层视野这么好，四周也没有遮挡，应该信号更好才对啊？”。从我高中物理的知识出发，我也认为父亲说的很有道理，但这又与实际情况相悖，那么高层手机信号差的原因又在哪里呢？

一、电磁波

远距离的通信曾经是人们的梦想，但随着电磁波的发现，人们将这一梦想变为了触手可及的现实。从麦克斯韦提出电磁波的理论的十八世纪到赫兹实验验证电磁波的存在，再到1901年首次横渡大西洋的无线电波。

人类对电磁波的发现与应用仅仅不到200年的时间，但现在智能手机、无线网络已经成为我们生活不可或缺的一部分。而对于电磁波应用对于科学研究的意义则无需辩白。

上图，是一张电磁波的波谱图，经过几代科学家的完善，电磁波已经囊括了可见光、无线电波、γ射线等在内的诸多我们熟悉的物理概念，我们知道电磁波符合公式c=λf，c为光速，因为光速是一个定值，所以可知电磁波的频率与波长成反比。

二、信息的无线传输

现在移动通信采用的是无线电波进行信息的传输，经查知我国的移动通信均采用的是900MHz频段的无线电波。

從1901年横渡大西洋的无线电波启示，人类开启了无线电通信的时代，无线电波的出现，直接提升了信息传递的速度和信息传递量，地球上相距再远的两个人，都可以通过无线电波迅速架起一座沟通的桥梁。

经过不断的发展，利用无线电波，人们可以传递声音、图像、图文、编码等各类信息。但是这些信息的传递也有所区别，声音和图像属于模拟信号的范围而图文和编码则归属数字信号。

对于无线电波传输信息，这里就要引入载波的概念，它是经由振荡器产生并在通讯信道上传输的电波。通过调制后用来传送语音或者其它信息。

载波频率通常比输入信号的频率高，输入信号调制到一个高频载波上，就类似于搭乘了一列高铁或一架飞机，然后再被发射和接收。载波是传送信息（话音和数据）的物理基础和承载工具。下图是一个声音通过无线电波传递的过程图。而声音信号的接收则是一个涉及到信号解调的相反的过程。

三、移动通信系统

现在移动通信系统使用的是一种双工制的收发方式，可以保证甲方说话的同时能收到乙方的对话，无需向对讲机一样需要双方交替使用发话按键，大大提高了通信的便捷性。但是，采用这种方式之后，移动电话之间是无法直接连接对话的，必须经由基站的连接，通过基站的连接可以实现本地区、全国或者全球的连接。但是通过无线电波的传播特点，我们知道，一个通信基站只能覆盖一定区域内的无线电话的正常通信。为达到通信全面覆盖的目的，就需要移动电信公司广泛的建立通信基站，进行信号的全面覆盖。

目前通信基站采用的都是全向天线，其覆盖的面积为一个以基站为圆心的圆。为了使各基站之间信号覆盖没有遗漏同时又尽可能少的建设通信基站。目前人们采用的是蜂窝移动通信系统，这是人们从蜜蜂蜂巢的建筑中获得的灵感，具备了用料最省、体积最大、结构牢固的特点。即以正六边形划分各基站的区域，在每个正六边形中心建立通信基站，这样既可以保证信号覆盖面积，也不会造成重复建设，浪费资源的目的。通过这样的基站建设方式实现了无线通信连接世界的可能。

四、高层信号差的原因释疑

通过上述的分析和介绍，我们知道，手机信号是一种无线电波，它是采取直线传播的形式，遇到遮挡物会影响到信号的传播。这就解释了为什么我们在地下室、电梯等封闭场所里手机没有信号的原因。那么，上文我爸爸提到的高层没有遮挡，信号应该更强才对的理解确实有其道理，而实际上也确实是这样的。那么为什么实际使用过程中会存在通话质量低、信号不好的情况呢。经过我查询和了解，这是因为一方面现在高层建筑发展速度非常快，很多楼层实际已经高出原有的通信基站；另一方面，也与上文提到的通信系统的覆盖方式有关，我们高层住户由于遮挡物少，确实可以更好的接收信号，即近点基站信号能收到，远点基站的信号也能收到，这就导致了我们的手机在两个基站信号间跳转从而使得通话会时断时续，再加上空中其他无线电、电磁波信号的相互干扰，所以产生了信号交杂的现象。通俗来讲，高层不是信号不好，而是有点好过头了。

作者简介：

康博文（1998-），男，汉族，河北邢台人。