WLAN: Mechanische Datenübertragung per 3D-Druck

13. Dezember 2017, 15:32 Uhr
Mechanik erlaubt Variation der Dämpfung von HF-Antenne: Bild: washington.edu
 
Mechanik erlaubt Variation der Dämpfung von HF-Antenne: Bild: washington.edu
 
Eigentlich ein alter Hut ist die sogenannte Backscatter- oder Rückstreutechnik, bei der die Reflektion von HF-Signalen an Leitern erfolgt. An der Universität Washington haben nun Forscher eine modernisierte Neuauflage vorgestellt, bei der per (leitfähigem) 3D-Druck hergestellte rein mechanische Teile eine Art Datenübertragung per Funk erlauben.

Der Rückstreueffekt – mit anderen Worten: die Reflektion – wird schon lange in der HF-technik eingesetzt. Radar zum Beispiel nutzt die Reflektion von HF-Signalen an leitfähigen Gegenständen, was manchen Zeitgenossen schon den einen oder anderen Euro aus der Tasche geleiert hat, weil ihr Auto mit Radar bei einer Überschreitung der zulässigen Geschwindigkeit erwischt wurde. Doch mit Reflektion von HF geht noch mehr...

Schon vor fast hundert Jahren wurden passive Abhöreinrichtungen per Funk geschaffen, die weder Strom benötigte noch sendete, wenn man das nicht wollte. Diese Eigenschaft machte diese Art von „Wanzen“ schwer auffindbar. Im Prinzip handelte es sich dabei um einen Dipol, in dessen Mitte sich ein ordinäres Kohlemikrofon befand. Wird die Anordnung dann durch einen externen Sender mit HF „bestrahlt“, dämpfen Schallwellen dann die Antenne und sorgen so für eine Amplitudenmodulation der reflektierten HF-Energie. Da damals keine GHz-Technik zur Verfügung stand, wurden die im Verhältnis zur Wellenlänge kurzen Antennen mit einem Serienschwingkreis auf die Sendefrequenz abgestimmt, um den Effekt zu maximieren.

 
Prinzip der passiven Datenübertragung per HF-Reflektion. Bild: washington.edu
 
Heute ist das kein Problem mehr. Bei den für WLAN und Bluetooth typischen 2,4 GHz ist λ = 12,5 cm. Hier braucht es keine elektronischen Bauteile wie Spulen und Kondensatoren, um eine Antenne selektiv zu machen. Die Forscher der Universität Washington erzeugen daher schlicht eine abgestimmte Antenne bestimmter Länge mit Hilfe von durch Kupfergehalt leitfähigen Filamenten und sorgen mit zusätzlicher 3D-gedruckter Mechanik dafür, dass die Antenne unterschiedlich stark bedämpft wird. Da 2,4-GHz-Funk quasi überall zur Verfügung steht, braucht es nur einen passenden und empfindlichen AM-Empfänger und schon kann man ohne ein einziges elektronisches Bauteil Daten übertragen, denn ein Taster etc. lässt sich so super leicht konstruieren.
 

Genau genommen stimmt das gar nicht. Eine Antenne ist schließlich auch ein zur Elektronik gehörendes Bauteil. Und es stimmt noch mehr nicht: geradezu reißerisch wird das Forschungsprojekt von der Uni unter dem Titel „3-D printed objects connect to WiFi without electronics“. In das gleiche Horn tuten in der Folge viele News-Portale und übernehmen damit eine maßlose Übertreibung, die das an sich interessante Thema an die Grenze der Lächerlichkeit bringt, denn was die schöne Mechanik ganz gewiss nicht tut, dann sich irgendwo in mit einem WLAN verbinden – mit dem Internet schon gleich mal überhaupt nicht, denn ein mechanisches IP-Protokoll wäre mehr als ein Wunder. Schon gar nicht geht das mit „any WiFi receiver“, wie im Video behauptet wird. Man braucht schon einen spezialisierten AM-Empfänger, den sie auch mit Hilfe eines Transceiver-ICs des Typs MAX2829 realisierten, bei dem das Baseband-Signal abgegriffen wurde. Auch das behauptete kommerzielle Interesse ist beim besten Willen nicht wirklich zu erkennen. Was bleibt ist eine schöne Spielerei, eine nette Demonstration der prinzipiellen Machbarkeit.

Genaueres gibt es in diesem PDF nachzulesen. Die Universität Washington stellt zudem auch die 3D-Modelle der passiven Funktechnik zum Download zur Verfügung.
 
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