Was ist Signalreflexion?
Signalreflexion ist der Vorgang, bei dem ein Signal von einem Medium reflektiert wird, das es nicht vollständig absorbiert. Es kann in Kupferkabeln für elektrische Signale und in Glasfasern für Laser- oder optische Signale auftreten. Signalreflexionen können auch auf metallischen Außenflächen für elektromagnetische (EM) Wellen auftreten. Die EM-Wellen bewegen sich durch die meisten offenen Räume und sind nicht sichtbar.
Die Untersuchung der Signalreflexion wird in speziellen Anwendungen verwendet. Signal als Schall kann von einer starren Oberfläche reflektiert werden und als Schallnavigations- und Entfernungsmessungssignal (SONAR) zu einem Empfänger zurückkehren. Das Bodenradar nutzt das Prinzip, dass unterschiedliche Funkfrequenzen und unterschiedliche Bodenmaterialien unterschiedliche Mengen an Signalabsorption und -reflexion erzeugen. Bei der Impedanzanpassung soll sichergestellt werden, dass der größte Teil des Signals das Ziel oder die Last erreicht. Die Quellenimpedanz muss normalerweise mit der Ziel- oder Lastimpedanz für ein bestimmtes Teilband von Funkfrequenzen übereinstimmen.
In analogen Übertragungskabeln wird die Signalreflexion als Echo empfunden, wenn das Audio nicht übereinstimmt. Die meisten Probleme bei der Audioübertragung wurden durch die Verwendung von digitalisiertem Audio in Form von Internetprotokoll-Datenpaketen behoben. Jede Signalreflexion wird als Datenfehler angesehen und mit Fehlerkorrekturschemata beseitigt. Übersprechen, das früher die unerwünschte Induktion eines analogen Signals von einem Kabel zu einem anderen war, wird auch durch die Verwendung von digitalem Audio wie VoIP-Paketen (Voice over Internet Protocol) in einer digitalen Teilnehmerleitung beseitigt.
Das Bergeron-Diagramm zeigt die resultierenden Spannungen und Ströme, wenn sich reflektierte elektrische Energie mit der einfallenden Energie verbindet. Für eine optimale Signalintegrität sollte die Reflexion minimal sein, was durch Impedanzanpassung erreicht wird. In einigen Fällen kann die Hinzufügung von Widerstandskomponenten, die elektrische Energie absorbieren, die Reflexion vollständig eliminieren, während in anderen Fällen komplexe Impedanzen, die durch die Serien-Parallel-Kombinationen von Induktoren und Kondensatoren gebildet werden, die Lösung liefern können. Das Vorhandensein einer verteilten Induktivität und Kapazität, die von der Frequenz abhängt, macht den Entwurf von Schaltungen mit guter Impedanzanpassung sehr schwierig.
Andere spezialisierte Signalreflexionsverfahren umfassen eine optische Entfernung, bei der ein zeitgesteuerter Lichtstrahl zu einem Entfernungsziel reflektiert werden kann. Ausgehend von der Lichtgeschwindigkeit und der Zeit, die zum Empfang der Reflexion benötigt wird, kann die Entfernung zum Ziel berechnet werden. Bei der Funkerkennung und -entfernung (RADAR) reflektiert das Ziel Funksignale, wenn das Radargerät einen Hochfrequenz-Burst sendet. Das Gerät wartet auf reflektierte Signale und berechnet die Entfernung basierend auf der Verzögerung zwischen dem Senden des Hochfrequenzbursts und dem Empfang des reflektierten Signals sowie der Geschwindigkeit der Funkwellen in der Luft.