Hochfrequenz- und drahtlose Kommunikation

Komplette Module

Ein Funkmodul mit dem passenden Funkprotokoll kann je nach Anforderungen an Frequenz, Reichweite, Umgebungsbedingungen, Datenraten und verfügbare elektrische Leistung ausgewählt werden.

Abschirmgehäuse

Im Nahfeld einer elektrischen Störquelle weist das elektrische Feld eine hohe Impedanz auf. Ein niederimpedantes Abschirmgehäuse, das die kritische Komponente umschließt, wirkt als kapazitive Ableitfläche und leitet die Störenergie zurück zur Referenzmasse.

MLCCs

RF Induktivitäten

Eine HF-Drossel ist eine spezielle Art von Induktivität, die für den effizienten Betrieb bei Hochfrequenzen (RF) ausgelegt ist – typischerweise im Bereich von einigen MHz bis zu mehreren GHz. Diese Bauelemente sind entscheidend in drahtlosen Kommunikationssystemen, HF-Filtern, Oszillatoren und Impedanzanpassungsnetzwerken.

Antennen

Wenn ein Funkmodul in einem leitfähigen Gehäuse installiert wird – beispielsweise zum EMV-Schutz oder zur Verwendung eines robusten Metallgehäuses –, kann das HF-Signal über SMA-Koaxialsteckverbinder durch das Gehäuse geführt werden. Eine Stabantenne mit SMA-Steckverbinder eignet sich ideal zur Montage am Gehäuse.

RF Steckverbinder

UMRF-Steckverbinder ermöglichen elektromechanische Verbindungen zwischen Leiterplatten auf kleinstem Raum sowie ein effizientes Matching und End-of-Line-Testing der Chipantenne.

Der SMA-Koaxialsteckverbinder verbindet die Stabantenne elektromechanisch mit der Leiterplatte.

Signalfilter

Ein Balun (Kurzform für Balanced–Unbalanced) ist ein Transformator, der zur Umwandlung zwischen symmetrischen und unsymmetrischen Signalen verwendet wird. Dies ist besonders in HF-Systemen wichtig, in denen Antennen (symmetrisch) mit Übertragungsleitungen oder Schaltungen (unsymmetrisch) verbunden werden müssen.

Ein HF-Filter ist ein passives elektronisches Bauelement, das bestimmte Frequenzen passieren lässt und andere blockiert. Es hilft, unerwünschte Signale und Störungen zu unterdrücken und sorgt so für eine saubere und zuverlässige Signalübertragung.

Quarze & Oszillatoren

Halten Sie den Quarz (XTAL) so nah wie möglich am IC. Falls möglich, verbinden Sie das Quarzgehäuse mit GND. Ein Via-Zaun reduziert die Kopplung zur Masseebene. Alternativ kann ein Oszillator verwendet werden.

Grundlagen über Hochfrequenz- und drahtlose Kommunikation

Für die Übertragung wird das Signal auf ein Trägersignal moduliert, meist ein Sinus mit konstanter Amplitude. Dabei wird die Amplitude oder die Frequenz im Rhythmus des zu übertragenden Signals angepasst. Die modulierte Welle wird über eine Antenne abgestrahlt und auf der Gegenseite ebenfalls mit einer Antenne empfangen. Durch die Demodulation beim Empfänger kann das übertragene Signal genutzt werden.

Abhängig von der gewählten Frequenz bzw. Funktechnologie können sich Datenrate, Reichweite und Duty Cycle unterscheiden.

Multilayer-Chip-Baluns finden häufig Einsatz in HF-Frontends. Die Signalkette umfasst zwischen HF-Chip und Antenne typischerweise noch ein Tief-/Bandpassfilter sowie ein Netzwerk zur Impedanzanpassung. Ein massebezogenes (unbalanced) Signal wird in ein differentielles (balanced) Signal umgewandelt.


Ein Balun wandelt ein massebezogenes (unbalanced) Signal in ein differentielles, symmetrisches (balanced) Signal um.


Chip-Bandpass- und Tiefpassfilter finden häufig Einsatz in HF-Frontends. Die Signalkette umfasst zwischen HF-Chip und Antenne typischerweise noch einen Balun sowie ein Netzwerk zur Impedanzanpassung. 


Mithilfe des Smith-Diagramm lässt sich ein Anpassungsnetzwerk für eine Antenne bestimmen. Dazu können Sie das Antenna Matching Design Kit 748001 verwenden. Das Kit enthält Chip-Antennen WE-MCA, keramische Vielschichtdrosseln WE-MK der Größe 0402, Hochfrequenz-Chipkondensatoren WE-MLCC der Größe 0402 und HF-Koaxialkabel WR-CXARY für Frequenzen bis zu 18 GHz.


Würth Elektronik bietet zwei Arten von Chipantennen an, elektrische und magnetische. Die Tabelle zeigt die jeweiligen Vor- und Nachteile sowie die Einsatzgebiete auf.