为什么进隧道后车上的移动电视和手机都没有信号？
进入隧道后，汽车上的移动电视和手机都没信号，这其实是一个相当普遍且能让人体会到科技局限性的现象。咱们今天就掰开了揉碎了聊聊，到底为啥会出现这情况。
首先，咱们得明白手机和移动电视（这里主要指通过运营商网络接收信号的那种，不是车载自带的那些通过广播电视信号接收的）是怎么工作的。它们都依赖于一个叫做蜂窝网络（Cellular Network）的系统。这个系统由大量的基站（Base Station）组成，这些基站就像是各个区域的通信枢纽。你的手机或移动电视会时刻寻找附近信号最强的基站，并与之建立连接，通过无线电波来传输数据和通话。
现在，想象一下隧道。隧道，尤其是长隧道，就像是给这些无线电波设置了一个巨大的障碍物。原因主要有几个方面：
1. 物理屏蔽（Physical Shielding）：
混凝土和钢筋结构：隧道的主体是由厚重的混凝土和里面错综复杂的钢筋网构成的。无线电波，就像是光一样，在传播过程中遇到坚固的、非导电或弱导电的材料时，会被吸收、反射或散射。混凝土和钢筋的密度很高，它们能有效地阻挡无线电波的穿透。你可以把它们想象成一道厚实的墙壁，无线电波很难“钻”过去。
金属材料：隧道内的各种设备，比如照明系统、通风系统、监控设备等，很多都带有金属部件。金属本身是导电的，它会反射无线电波，或者在某些情况下吸收一部分能量，进一步削弱信号。
2. 信号衰减（Signal Attenuation）：
距离：即便是在室外，离基站越远，信号就越弱。进入隧道后，虽然你可能还在地面下方，但你和最近的室外基站之间的距离并没有改变，但中间多了厚厚的“墙”。同时，隧道内部的信号传播路径也变得复杂，信号在传播过程中会不断地能量损失。
多径效应和干扰：在隧道这种封闭且反射强的环境中，无线电波会沿着不同的路径传播，并在隧道壁上多次反射、散射。这些反射回来的信号可能会与直达信号发生叠加，导致信号时强时弱，甚至互相抵消（这就是所谓的“衰落”），使得接收端难以准确解码信息。
3. 缺乏基站覆盖（Lack of Base Station Coverage）：
成本问题：在隧道内部密集地部署通信基站，成本是非常高昂的。需要大量的设备、布线、电源以及维护。考虑到隧道的使用频率和时长，运营商往往不会选择在隧道内部署专门的基站来提供持续的蜂窝网络覆盖，除非是极重要的交通枢纽或有特殊需求的地区。
技术挑战：即使要部署，也需要解决供电、散热、安全等诸多技术难题。信号需要通过专门的传输线路引入隧道，并在隧道内以某种方式（例如通过分布式天线系统）进行覆盖。这比室外建设要复杂得多。
那么，为什么有时候在隧道里偶尔能搜到信号，或者信号断断续续？
短隧道或隧道口附近：如果是很短的隧道，或者你刚好在隧道口附近，室外基站的信号可能还能勉强“探”进一部分，或者在刚进隧道时信号还没完全丢失。
隧道设计：一些现代化的长隧道会考虑通信需求，会部署专门的隧道覆盖系统（Tunnel Coverage System）。这种系统通常会沿着隧道内部架设馈电电缆（Leaky Feeder）或者分布式天线，这些电缆本身就能像天线一样向外辐射信号，实现隧道内的连续覆盖。但这种系统不是所有隧道都有，尤其是一些老旧的隧道。
临时的信号“闪现”：有时候你可能会在隧道里短暂地看到信号跳动一下，这可能是因为信号在隧道壁的某个缝隙反射进来，或者某个特定的天线角度刚好能够捕捉到一点点能量。但这种信号非常不稳定，不足以维持正常的通信。
总结一下，手机和移动电视在隧道里没信号，最根本的原因就是隧道密闭的结构对无线电波形成了强大的物理屏蔽，以及在隧道内部缺乏专门的通信基站。这就像你把一个收音机放进了铁盒子里面，外面的信号就很难进来了。虽然科技在进步，但物理规律是不会改变的，所以这种现象在很多情况下还是会持续存在。
首先，咱们得明白手机和移动电视（这里主要指通过运营商网络接收信号的那种，不是车载自带的那些通过广播电视信号接收的）是怎么工作的。它们都依赖于一个叫做蜂窝网络（Cellular Network）的系统。这个系统由大量的基站（Base Station）组成，这些基站就像是各个区域的通信枢纽。你的手机或移动电视会时刻寻找附近信号最强的基站，并与之建立连接，通过无线电波来传输数据和通话。
现在，想象一下隧道。隧道，尤其是长隧道，就像是给这些无线电波设置了一个巨大的障碍物。原因主要有几个方面：
1. 物理屏蔽（Physical Shielding）：
混凝土和钢筋结构：隧道的主体是由厚重的混凝土和里面错综复杂的钢筋网构成的。无线电波，就像是光一样，在传播过程中遇到坚固的、非导电或弱导电的材料时，会被吸收、反射或散射。混凝土和钢筋的密度很高，它们能有效地阻挡无线电波的穿透。你可以把它们想象成一道厚实的墙壁，无线电波很难“钻”过去。
金属材料：隧道内的各种设备，比如照明系统、通风系统、监控设备等，很多都带有金属部件。金属本身是导电的，它会反射无线电波，或者在某些情况下吸收一部分能量，进一步削弱信号。
2. 信号衰减（Signal Attenuation）：
距离：即便是在室外，离基站越远，信号就越弱。进入隧道后，虽然你可能还在地面下方，但你和最近的室外基站之间的距离并没有改变，但中间多了厚厚的“墙”。同时，隧道内部的信号传播路径也变得复杂，信号在传播过程中会不断地能量损失。
多径效应和干扰：在隧道这种封闭且反射强的环境中，无线电波会沿着不同的路径传播，并在隧道壁上多次反射、散射。这些反射回来的信号可能会与直达信号发生叠加，导致信号时强时弱，甚至互相抵消（这就是所谓的“衰落”），使得接收端难以准确解码信息。
3. 缺乏基站覆盖（Lack of Base Station Coverage）：
成本问题：在隧道内部密集地部署通信基站，成本是非常高昂的。需要大量的设备、布线、电源以及维护。考虑到隧道的使用频率和时长，运营商往往不会选择在隧道内部署专门的基站来提供持续的蜂窝网络覆盖，除非是极重要的交通枢纽或有特殊需求的地区。
技术挑战：即使要部署，也需要解决供电、散热、安全等诸多技术难题。信号需要通过专门的传输线路引入隧道，并在隧道内以某种方式（例如通过分布式天线系统）进行覆盖。这比室外建设要复杂得多。
那么，为什么有时候在隧道里偶尔能搜到信号，或者信号断断续续？
短隧道或隧道口附近：如果是很短的隧道，或者你刚好在隧道口附近，室外基站的信号可能还能勉强“探”进一部分，或者在刚进隧道时信号还没完全丢失。
隧道设计：一些现代化的长隧道会考虑通信需求，会部署专门的隧道覆盖系统（Tunnel Coverage System）。这种系统通常会沿着隧道内部架设馈电电缆（Leaky Feeder）或者分布式天线，这些电缆本身就能像天线一样向外辐射信号，实现隧道内的连续覆盖。但这种系统不是所有隧道都有，尤其是一些老旧的隧道。
临时的信号“闪现”：有时候你可能会在隧道里短暂地看到信号跳动一下，这可能是因为信号在隧道壁的某个缝隙反射进来，或者某个特定的天线角度刚好能够捕捉到一点点能量。但这种信号非常不稳定，不足以维持正常的通信。
总结一下，手机和移动电视在隧道里没信号，最根本的原因就是隧道密闭的结构对无线电波形成了强大的物理屏蔽，以及在隧道内部缺乏专门的通信基站。这就像你把一个收音机放进了铁盒子里面，外面的信号就很难进来了。虽然科技在进步，但物理规律是不会改变的，所以这种现象在很多情况下还是会持续存在。
网友意见
手机是用微波通信的，我国手机通信的频率范围在825 MHz~2655 MHz之间（从2G到4G，频率逐渐变高），这对应于的波长大约在0.11 m~0.36 m之间，所以也叫分米波。
微波是电磁波的一种。当微波遇到障碍物时，有两种办法通过，一种是直接穿透，但是微波的能量太低了，穿透性很差；而电磁波有衍射现象，所以，另一种办法是绕过障碍物传播，但是微波的波长比较短，所以绕射的能力也比较弱。到这里，这个问题就好解释了，因为微波不仅无法穿透隧道壁，也无法通过绕射进入到隧道，因此在隧道里面就收不到手机信号了。
另外，不知大家注意到了没有，坐地铁的时候，在地下那么深的隧道信号还能满格。这是因为地铁里面有分布式基站和泄露电缆用于保障通信。
BY 中科院物理所 重光
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