Wer stört? Gleichtaktstörungen im WiFi-Spektrum in den Griff bekommen

Wir lieben schnelle Datenleitungen. Und wir lieben Funkverbindungen. Dieser Komfort bleibt in der Kombination aber nicht ohne Probleme. Die Datenraten moderner Schnittstellen wie USB 3.1/3.2, SATA 3.0/3.2, HDMI 1.4/2.0 oder Thunderbolt 2/3 liegen in Frequenzbereichen, in denen es zu Störungen von Funksignalen im 2,45 GHz-Band kommt, etwa bei der Nutzung von IEEE 802.11b/g/n oder Bluetooth. Intel hat in seinem Whitepaper „USB 3.0* Radio Frequency Interference on 2.4 GHz Devices” bereits 2012 auf diesen Zusammenhang hingewiesen. Weil USB-Schaltungen Daten über eine große Bandbreite (von Gleichstrom bis 5 GHz oder mehr) verarbeiten, erzeugen sie Störungen auch in der für Funkanwendungen so wichtigen Frequenz von 2,45 GHz. Noch vor wenigen Jahren, als wir überwiegend USB 2.0 mit einer Datenrate von 480 Mbps nutzen, war das unproblematisch. Doch heute ist davon auszugehen, dass sich in der Umgebung jeder WLAN-Antenne irgendwelche schnellen Interfaces finden, bei Notebooks und anderen Geräten sogar im gleichen Gerät. Die Folge: Die Antenne nimmt Gleichtaktstörungen auf, die ihre Empfindlichkeit stören.

Was ist zu tun?

Als klassische Lösungen würde man es entweder mit Schirmung oder dem Einsatz ferritbasierter Drosseln versuchen. Wir bei Würth Elektronik haben uns ausführlich mit der Problematik befasst und waren mit den Ergebnissen nicht zufrieden. Abschirmung hat zwar eine gute Wirkung auf das Datensignal, ist aber durch Größen- und Platzierungsbeschränkungen begrenzt und bietet eine nur instabile und schwache Rauschunterdrückung. Bei ferritbasierten Drosseln leidet die Signalqualität unter den Verlusten durch den Widerstand des Leiters (Kupfer) und des Ferrit-Kernmaterials – je höher die Frequenz, desto stärker dieser Effekt. Es war klar: Hier braucht es eine andere Art von Drossel. Die Lösung fanden wir schließlich in der Keramik: Unsere Drossel für Hochgeschwindigkeitsdatenleitung WE-CCMF ist aus multilayer LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic). Der besondere Vorteil des Materials ist, dass diese Drossel bei höheren Frequenzen besser arbeitet als jede andere. Sie schafft eine Gleichtaktdämpfung von > 30 dB in der WiFi-Frequenz 2,45 GHz. Was uns zudem freut: Wir erreichen hervorragende Dämpfung bei geringen Verlusten und hoher Zuverlässigkeit mit einem kompakten Bauteil in der Bauform 0504: Es misst nur 1,25 x 1 x 0,8 mm. Diese Drossel in jede USB-, HDMI-, Thunderbolt- etc. Schaltung integriert und der Störfaktor in unmittelbarer Umgebung der Antenne ist behoben.

Author: Muhammad Ali Khalid, Product Manager – EMC & Inductive Solutions

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