Rückstreuung

backscattering

Der Begriff Rückstreuung, Backscattering, wird bei der Übertragung in Lichtwellenleitern und in der HF-Technik benutzt. Bei Lichtwellenleitern geht es darum, dass ein Bruchteil des Lichtes, das durch Streuung aus seiner Übertragungsrichtung abgelenkt wurde, innerhalb des Lichtwellenleiters reflektiert und zurück in Richtung Lichtquelle übertragen wird. In der HF-Technik, speziell bei WiFi, selektiert und detektiert man HF-Signale um damit Low-Power-Komponenten zu speisen.

Backscattering in Lichtwellenleitern.

In der optischen Übertragungstechnik werden Rückstreuverfahren zur Bestimmung von Unregelmäßigkeiten, erhöhten Dämpfungswerten oder Fehlanpassungen in Glasfasern oder LwL-Steckern eingesetzt. Über den zeitlichen Verlauf des rückgestreuten Lichts kann man nicht nur die Länge und Dämpfung eines installierten Lichtwellenleiters von einem Ende aus messen, sondern auch lokale Unregelmäßigkeiten durch zu enge Biegeradien oder fertigungstechnische Fehler. Umgesetzt wird diese Technik in der optischen Zeitbereichs-Reflektometrie (OTDR).

Reflexionsverhalten der Rückstreuung
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Es gibt verschiedene Arten von Rückstreuungen: die Rayleigh-Streuung, die Brillouin-Streuung und die Raman-Streuung. Die bekannteste ist die Rayleigh-Streuung, die in Lichtwellenleitern durch Änderungen im Kernglas verursacht wird. Wobei das Kernglas selbst durch Querschnittsänderungen sowie durch sogenannte Mikro- und Makrokrümmungen zu der Rückstreuung beiträgt. Unter Mikrokrümmungen sind fertigungstechnische Toleranzen in der Lage des Kernglases zum Mantelglas zu verstehen; Makrokrümmungen hingegen entstehen bei der Kabelverlegung durch Nichteinhaltung des Biegeradius.

Das Maß für die Rückstreuung ist die Rückstreudämpfung, der Logarithmus aus dem Verhältnis von eingestrahlter zu reflektierter Energie. Die Rückstreudämpfung ist ein wichtiges Gütekriterium für LwL-Stecker und Spleiße.

Backscattering in der HF-Technik.
In der HF-Technik wird die Rückstreuung beispielsweise in WiFi benutzt um aus reflektierenden Funkfrequenzen Energie für die Versorgung von Low-Power-Komponenten (LP) zu gewinnen, wie sie in Wireless Sensor Networks (WSN) und Wireless Sensor and Actor Networks (WSAN), in der Maschine-zu-Maschine-Kommunikation (M2M) oder im Wireless Internet of Things (WIoT) eingesetzt werden. WiFi-Netze benötigen häufig wesentlich weniger Energie als gesendet wird, weil sie ein eigenes Trägersignal haben, können die reflektierenden HF-Signale selektiv detektiert und daraus eine Versorgungsspannung für Low-Power-Komponenten wie Sensoren gewonnen werden. Mit der Spannung aus dem WiFi-Backscattering können die Batterien der LP-Komponenten aufgeladen oder diese batterielos versorgt werden. Die reflektierenden Funkfrequenzen werden als Backscatter bezeichnet und schwanken in ihrem Pegel. Manchmal sind sie stärker, ein anderes mal weniger stark.

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