为什么 WiFi 信号会被阻挡 | AI生成和翻译
Question: Why do WiFi signals (radio waves) get significantly weakened or blocked by physical obstacles?
Answer:
WiFi signals are radio waves (electromagnetic waves) primarily at 2.4 GHz or 5 GHz. When these waves encounter physical obstacles, their strength is reduced through several key physical mechanisms. Here’s why this happens:
Main Reasons for Weakening / Blocking
- Absorption (Dielectric loss / energy dissipation)
材料吸收 electromagnetic energy 并将其转化为热能。- 含有极性分子的材料（尤其是含水材料，如 concrete、brick、wood、plaster 以及人体）吸收能量非常有效——特别是在 2.4 GHz 频率下，该频率接近水分子的共振频率。
- 高密度 dielectrics 会导致电场使分子/电子产生振荡，从而以热振动的形式损失能量。
- Reflection
波的大部分在表面反射，而不是穿透。- Metals 是效果最明显的：它们是极佳的 conductors → 几乎反射所有能量（就像 radio waves 的镜子一样）。
- 这就是为什么金属门、箔纸隔热层、文件柜或 reinforced concrete（带有钢筋）几乎会完全阻挡 WiFi。
- Scattering
波击中微小的凹凸不平、颗粒或粗糙表面，并被重新定向到多个方向。- 常见于多孔材料、纹理墙面、家具或植物叶片。
- 这会减少到达接收器的直接（有效）信号。
- Refraction & Diffraction (less dominant indoors)
- 当波从空气进入不同材料时会发生折射（速度改变）。
- Diffraction 允许波在边缘处产生一定的弯曲，但这种效应在 WiFi 频率下较弱，无法通过绕射来补偿厚重障碍物带来的损失。
Why Different Materials Behave Differently
| Material | Typical Attenuation (at ~5 GHz) | Main Reason | WiFi Impact |
|---|---|---|---|
| Drywall / Wood | Low (~3–10 dB) | Mild absorption | Minor weakening |
| Brick | Medium (~15–30 dB) | Absorption + some scattering | Noticeable drop |
| Concrete (plain) | High (~20–50 dB) | Strong absorption | Serious weakening |
| Reinforced concrete | Very high (~40–60+ dB) | Absorption + strong reflection (rebar) | Often blocks almost completely |
| Metal (door, foil) | Extreme (~50–100+ dB) | Almost total reflection | Effectively blocked |
| Glass (normal) | Low | Low absorption | Minor |
| Water / human body | High | Strong absorption (water) | Significant loss |
- 每减少 ~3 dB = 信号功率减半。
- 减少 10 dB = 信号功率降至 1/10。
- 减少 20 dB = 信号功率降至 1/100 → 通常会降至可用水平以下。
Summary – Why obstacles matter so much for WiFi
与较旧的 radio 技术（如 FM 约为 3 m）相比，WiFi 使用相对较高的频率（short wavelengths：2.4 GHz 约 12 cm，5 GHz 约 6 cm）。更短的波长与日常物品的相互作用更强 → 产生更多的 absorption、reflection 和 scattering。较低频率的信号（如某些 cellular 频段或 AM radio）穿透力更好，因为它们较长的波长使材料看起来不那么致密。
这纯粹是 electromagnetic wave propagation 的物理特性——在当前的 WiFi 频率下，无法绕过这些基础物理效应。
References:
- Which Building Materials Can Block Wi-Fi Signals?
- Materials that Block WiFi Signal
- Wi-Fi signal attenuation coefficients when passing through different materials
- RF effects in Real World – Absorption, Reflection, Scattering