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用物管理学告诉你路由器放何地功率信号最佳

文章作者:数理科学 上传时间:2019-12-01

新葡萄京娱乐场手机版,我们经常会有这样的烦恼:无线路由器信号太弱,不管怎样移动它都解决不了问题。 英国伦敦帝国学院的博士研究生Jason Cole用实验证明了路由器的最佳摆放位置,并撰写了一篇文章。全文如下:

电磁辐射听上去很可怕,大部分人都避而远之。但各种电磁波奠定了我们的感官与世界的互动方式。从让你看到眼前这些文字的光波,到把这些文字传输到你的笔记本或者手机上的Wi-Fi信号,都是电磁波在起作用。

几乎每一种形式的现代通信都是通过电磁波传输的。这些电磁波会传到你的汽车天线,会穿过墙壁所以你可以在室内通电话,电磁波还会被看似什么都没有的地球高空大气反射回来。

这是因为大气在高空(电离层,地球上空80到1,000公里处)变成了等离子体,在这种状态下原子会分开,原子的外层电子会摆脱原子核的束缚成为自由电子。等离子体对电磁场的反应非常强烈,会产生一些很有趣的特性,比如它会反射无线电信号,扩大无线电的传播范围。

高功率电磁波和等离子体之间的交互作用非常有趣。世界上最强烈的电磁波是高功率激光脉冲。欧洲原子核研究委员会在大型强子对撞机中使用电磁波来加速粒子,他们正是利用了高功率电磁波和等离子体之间的交互作用。

我们可以准确预测强电磁波和等离子体之间的相交互作用,因为其底层物理过程遵循麦克斯韦方程组。麦克斯韦方程组是19世纪物理学的重大发现,证明了光是电磁波的一种形式。

人工计算麦克维斯方程组冗杂而繁复,但上世纪60年底发明的一个聪明的算法可以让这个运算变得相对轻松,前提是需要一台性能足够强劲的电脑。

在了解麦克维斯方程组及其计算方法的知识之后,我最近把目光转移到了一个更简单却普遍存在的问题上,那就是怎样运用计算机模拟的方式,解决我所住公寓WiFi信号弱的问题。学术意义上的“足够强大”意味着拥有上万个处理器的几台超级计算机同时工作,在这里,我们只需要一部智能手机就能提供足够强大的运算能力。

从无线路由器的天线放射出的电磁波是由一个小电流以2.4Ghz的频率振荡引起的。我在我的模型里引入这样一种电流并使其振动,麦克斯韦方程组决定了所产生的电磁波的流向。我把公寓墙壁的实际位置标在了图纸上,然后我就能够根据虚拟路由器的不同位置标出WiFi信号强弱图。

第一点显而易见,WiFi信号在无阻挡的空间传播比透过墙壁更容易,所以最理想的路由器摆放位置应该是在你的视线之内。

有时候电磁波会停止变化,在同一个位置闪烁,这是驻波现象,此时WiFi信号会发生重叠并相互抵消。图中的黑点表示WiFi信号弱,这些黑点之间有几厘米的间隔。

那么第二点来了,这一点没那么明显但是更有趣:如果某一位置信号接收很差,稍微挪动一下路由器就可能显著改善信号强度,因为在移动路由器之后所有的信号黑点也会移动。

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