Wireless

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Contents

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Matter

Boards für Matter

Boards für Thread

Mobilfunk / Mobiltelefon

Leistungsniveaus

SIM-Karten (Subscriber Identification Module) und Datentarife

Antennen

Transceiver, Gateways und Router

Netzwerkprotokolle

Wireless Personal Area Networking (WPAN)

Drahtlose lokale Netzwerke (WLAN)

Mobilfunk

Low-Power Wide Area Network (LPWAN)

GNSS (Globales Satellitennavigationssystem)

Interferenz

Zertifizierung und Prüfung

Umgang mit Störungen

Funktransceiver

Formfaktoren von Transceivern

Antennen

Integration von Antennen

Externe Antenne

Interne Antenne

Terminologie der Antennen

Beliebte Antennenarten

Mikrostreifen-Kalkulator

Umrechnung von dBm zu Watt

HF-Steckverbinder und Kabelkonfektionen

Gängige HF-Steckverbinder

HF-Koaxialkabelkonfektionen

HF-Frontend

Frontend-Chips

Frontend-Komponenten

Passive HF-Komponenten

Dämpfungsglieder

Symmetrierglieder

Produkte

Services

Wireless

Hoch-Frequenz-Produkte (HF) sind auf die drahtlose Kommunikation ausgerichtet. Innerhalb der drahtlosen Kommunikationstechnologien gibt es einige gemeinsame Bereiche, die für eine breite Palette von Produktkategorien gelten (z. B. Matter-Technologie, Mobilfunk, Netzwerkprotokolle, Interferenzen und Sicherheit). In den Produktkategorien der drahtlosen Kommunikation sind einige der ersten Anlaufstellen Transceiver und Antennen.

Die drahtlose Kommunikation, eine grundlegende Technologie, die die Übertragung von Informationen ohne physische Verbindungen ermöglicht, hat die moderne Interaktion revolutioniert und das Wachstum des Internets, des Medienstreamings und anderer Bereiche vorangetrieben. eMagazin zur drahtlosen Technologie.

Drahtlose Kommunikation und Technologien

Matter

Matter ist ein Standard für drahtlose Vernetzung, der die Verbindung, Kommunikation und den Betrieb von Geräten für die Heimautomatisierung und das Internet der Dinge (IoT) über verschiedene Hersteller und/oder Netzwerkprotokolle hinweg vereinfachen soll. Matter wird von der Connectivity Standards Alliance (CSA) entwickelt und gepflegt, die früher unter dem Namen ZigBee Alliance bekannt war und von Unternehmen wie Apple, Amazon und Google geleitet wird. Matter kann mit Wi-Fi- und Thread-Geräten betrieben werden und bietet eine breite Kompatibilität, die die Komplexität zwischen verschiedenen Smart-Home-Plattformen beseitigt.

Das Matter-Logo ist auf Matter-kompatiblen Geräten zu finden, und wird zur Verfügung gestellt von der CSA

Welche Probleme werden durch Matter gelöst? Antwort anzeigen

Vor der Einführung von Matter war der Markt für intelligente Hausautomatisierung fragmentiert, da Amazon Alexa, Apple HomeKit, Google Home und Samsung SmartThings über ihre eigenen drahtlosen Netzwerkstandards verfügten. Um dieses fragmentierte Smart-Home-Ökosystem zu überbrücken, hat die CSA einen neuen übergeordneten Ansatz entwickelt, an dem sich alle Hersteller orientieren können.

Die Spezifikation von Matter in der Version 1 gilt nur für einfache Geräte wie Glühbirnen, Schalter, Schlösser, Steuerungen für Heizung, Lüftung und Klimaanlagen sowie Home Entertainment. Künftige Versionen von Matter versprechen die Integration komplexerer Geräte wie Staubsaugerroboter, Haussensoren und Großgeräte.

Matter Version 1.2, die im Oktober 2023 veröffentlicht wurde, erweiterte den Standard, um komplexere Geräte wie Staubsaugerroboter, intelligente Umweltsensoren und Großgeräte wie Waschmaschinen, Geschirrspüler und Kühlschränke zu integrieren.

Was ist der Unterschied zwischen Matter und Thread? Antwort anzeigen

  • Matter ist die Art und Weise, wie die Geräte zwischen den Smart-Home-Ökosystemen kommunizieren
  • Thread ist die Art und Weise, wie die Geräte im Netzwerk verbunden sind.

Matter arbeitet auf der Anwendungsschicht des OSI-Modells (Open Systems Interconnection reference). Es bietet eine Abstraktionsebene für Smart-Home-Entwickler, sodass sie ihren Code einmal für Matter schreiben können und wissen, dass er mit Apple-, Amazon- und Google-Geräten funktioniert. Thread arbeitet auf den unteren 6 Schichten des OSI-Modells (Präsentationsschicht bis physikalische Schicht).

Thread ist ein drahtloses energiesparendes Protokoll, das auf der Spezifikation IEEE 802.15.4 basiert und es vielen verschiedenen Geräten ermöglicht, ein selbstheilendes Maschennetzwerk mit einer Reichweite von einigen hundert Metern und einer Obergrenze von 250 Geräten zu bilden. Thread basiert auf bestehenden Funkstandards und ist eine offene Norm.

Matter kann zwar Thread verwenden, muss es aber nicht. Matter kann auch IPv6-Technologien wie Wi-Fi, Bluetooth Low Energy (BLE) oder Ethernet verwenden.

Die Funktionsschichten von Thread im OSI-Modell. (Bildquelle: DigiKey – Was ist Thread? )

Boards für Matter

Image of SparkFun Logo

Image of SparkFun's Thing Plus Matter – MGM240P

Thing Plus Matter – MGM240P von SparkFun ermöglicht schnelles Prototyping und die Entwicklung von Matter-basierten IoT-Komponenten.

Image of Silicon Labs Logo

Wireless Gecko Board

Silicon Labs stellt Matter vor und deckt ab, wie Sie Ihre Komponente testen und zertifizieren lassen können, und vieles mehr.

Image of Nordic Semiconductor logo

Image of Nordic Semiconductor nRF5340-DK Dual Processor

Das nRF5340 von Nordic Semiconductor ist ein ideales SoC für professionelle Beleuchtung, moderne Wearables und andere komplexe IoT-Anwendungen.

Image of NXP Semiconductor Logo

Image of NXP's K32W041AM and K32W041A Wireless MCUs

Die drahtlosen Mikrocontroller K32W041AM und K32W041A von NXP sind mit einer umfassenden Mischung aus analoger und digitaler Peripherie sowie Optionen für größere Datenspeicher ausgestattet.

Boards für Thread

Image of ublox color logo

Image of u-blox's R41Z Evaluation Kit

Das R41Z-Modul von u-blox ist ein hoch integriertes, Ultra-low-Power-Modul, mit IEEE 802.15.4- Thread- und Bluetooth-Low-Energie(BLE)-HF-Verbindung für tragbare und Embedded-Systeme mit extrem niedriger Leistungsaufnahme.

Image of Nordic Semiconductor logo

Image of Nordic Semiconductor's Thingy:53 IoT Prototyping Platform

Das Nordic Thingy:53 von Nordic Semiconductor bietet integrierte Bewegungs-, Schall-, Licht- und Umgebungssensoren zur Erstellung von Machbarkeitsstudien und Prototypen.

Image of Raytac's Logo

Image of Raytac's MDBT50Q-1MV2 Module

Das Modul MDBT50Q-1MV2 von Raytac ist eine Bluetooth®-LE-Funkverbindungslösung, die für Anwendungen wie IoT, Smart Home und mehr konzipiert ist.

Image of Acconeer AB color logo

Image of Acconeer AB's XM126 IoT Module

Acconeers IoT-Radarmodul XM126 mit geringem Stromverbrauch in einem runden Formfaktor mit einem Durchmesser von 33 mm hat eine Batterielebensdauer von bis zu 10 Jahren.

Image of What is Thread

This tutorial shows you how to create a simple Thread network with two SiLabs development boards.

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Image of Silicon Labs Webinar - Matter: Evaluation to Certification

The Matter 1.0 specification was released in October of 2022 and the momentum and buzz around it is unprecedented in the IoT industry.

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Image of Getting Started With Matter Using Silicon Labs Dev Boards

This tutorial demonstrates how to create a Matter network using two SiLabs development boards and a Raspberry Pi 4

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Mobilfunk / Mobiltelefon

DigiKey arbeitet mit erstklassigen Mobilfunkanbietern zusammen und verfügt über ein breites Portfolio an Produkten und Dienstleistungen zur Unterstützung von Mobilfunklösungen. Erwägen Sie den Einsatz von Mobilfunk als Lösung für Projekte, die:

  • Große Gebiete abdecken
  • Ortungsdienste oder genaue Positionsdaten benötigen
  • Sichere Datenübertragungen erfordern

Leistungsniveaus

Hohe Datenrate - Cat-6, Cat-9, Cat-12: In Geräten mit hoher Leistung und hoher Datenrate, mobilen Endgeräten, Basisstationen und Reichweitenverlängerern

Niedrige Datenrate - Cat M1, NB-IoT, LTE-M: Diese Betriebskategorien sind typischerweise in IoT- oder Mobilgeräten mit niedrigem Stromverbrauch zu finden, z. B. in intelligenten Messgeräten, Sensorknoten und verteilter Maschinenkommunikation

Quelle: u-blox

SIM-Karten (Subscriber Identification Module) und Datentarife

Vorausbezahlte und monatliche Tarife für Mobilfunkdaten verfügbar:

Antennen

Wählen Sie aus den Standardantennen oder bauen Sie Ihre eigene Antenne mit dem „Antenna Builder“-Service von Taoglas:

Transceiver, Gateways und Router

Diese Geräte handeln die Datenübertragung aus und bestimmen, wie die Daten im Netz übertragen werden:

Image of How to Enable Power Saving Modes of NB-IoT and Cat-M and the Energy Consumption Expected

Erfahren Sie, wie Sie die Energiesparmodi in Verbindung mit NB-IoT- und Cat-M-Technologien für zellulare Low-Power-Weitverkehrsnetze (LPWAN) bewerten und nutzen können.

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Netzwerkprotokolle

Bild von Netzwerkprotokollen

Wireless Personal Area Networking (WPAN)

  • Bluetooth, wenn es nicht direkt als Bluetooth Low Energy (oder BLE) bezeichnet wird, bezieht sich oft auf eine frühere Version (die manchmal als Bluetooth Classic bezeichnet wird). Es handelt sich um einen Standard für die Funkübertragung von Daten über kurze Entfernungen.
  • Bluetooth Low Energy (BLE) ist für einen geringen Stromverbrauch optimiert und findet sich meist in Geräten mit kleinen Batterien und geringem Stromverbrauch wie Fitness-Trackern und tragbaren medizinischen Geräten.
  • Impulsfunk-Ultrabreitband (IR-UWB) ist eine drahtlose Technologie, die Hochfrequenzübertragungen mit großer Bandbreite verwendet. Die Technologie arbeitet im Frequenzbereich von 3,1 GHz bis 10,1 GHz, wobei jeder Funkkanal eine Bandbreite von 500 MHz haben kann. Die Übertragungen sind von kurzer Dauer und dienen als Positions- und Entfernungsmesser nach dem Radarprinzip.
  • Zigbee ist ein 2,4-GHz-Maschennetzwerk, das auf der Spezifikation IEEE 802.15.4 basiert und kleine persönliche Netzwerke (LR-WPAN – Low-Rate Wireless Personal Area Networks) bildet. Es ist nicht so komplex oder teuer wie andere Optionen wie Bluetooth oder Wi-Fi und deckt daher oft nur einen kleineren Bereich ab. Typischerweise verwendet in Geräten mit geringem Stromverbrauch und niedriger Datenrate wie Heimautomatisierung, IoT-Geräte und sogar einige industrielle Automatisierungsnetzwerke.
  • Z-Wave ist ein weiteres drahtloses Protokoll für die Heimautomatisierung und intelligente Geräte. Z-Wave ist ein Maschennetzwerkprotokoll für Frequenzen unter 1 GHz, das in Heimautomatisierungsgeräten mit geringer Datenübertragungsrate und geringem Stromverbrauch verwendet wird. Z-Wave ist Eigentum von Silicon Labs und wird von diesem Unternehmen entwickelt.
  • 6LoWPAN eine Abkürzung für „IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks“. 6LoWPAN ist ein drahtloses Netzwerkprotokoll, das die Verwendung des Internet-Protokolls (IP) in der Version 6 über drahtlose Netzwerke unterstützt, um die Netzwerkleistung und -funktionen zu verbessern. Es ist zwar komplexer als andere Optionen, ermöglicht aber offene IP-Standards für die Kommunikation.
  • Thread basiert auf 6LoWPAN und 802.15.4. Bei der Internet Engineering Task Force (IETF) treibt eine eigene Arbeitsgruppe das Thema voran. Es kann als stromsparendes Maschennetzwerkprotokoll für Produkte des Internets der Dinge (IoT) verwendet werden. Es wird oft zusammen mit Matter verwendet.

Drahtlose lokale Netzwerke (WLAN)

  • Wi-Fi ist eines der beliebtesten und am weitesten verbreiteten drahtlosen Protokolle. Es erweitert seine Fähigkeiten und Frequenzbereiche für IoT-Geräte, Anwendungen mit geringem Stromverbrauch und Geräte mit hoher Datenrate im Nahbereich, was es zu einem sehr beliebten Protokoll für die Integration in intelligente Geräte macht.

Mobilfunk

  • High Data Rate Cellular, besser bekannt als 4G, eignet sich perfekt für drahtlose Highspeed-Datenübertragungen mit hoher Datenrate und erfordert eine höhere Sendeleistung, aber es gibt auch mehrere Varianten mit geringerem Stromverbrauch, die für IoT- und Maschine-zu-Maschine-Anwendungen entwickelt wurden.
  • 5G RedCap (kurz für „Reduced Capacity“) ist ein auf 5G basierender Mobilfunkstandard, der die Mitte zwischen Highspeed-Netzwerken mit hohem Datenaufkommen und stromsparenden IoT-Anwendungen mit geringerer Datenrate bildet. Es gibt mehrere Unterschiede zwischen 5G RedCap und dem vollständigen 5G-Hardware-Standard, z. B. schmale Bandbreiten, eine geringere Anzahl von Antennen und eine niedrigere Sendeleistung. Die Vorteile sind ein geringerer Stromverbrauch und geringere Hardware-Anforderungen, wodurch sie sich für tragbare Geräte, IoT und intelligente Städte eignen.

Low-Power Wide Area Network (LPWAN)

  • LoRa (von „Long Range“) ist ein patentrechtlich geschütztes Spreizspektrum-Modulationsverfahren, das von SEMTECH entwickelt wurde. Es hat eine große Reichweite (etwa 3 Meilen / 5 Kilometer) und eine niedrige Datenrate (~1 kbit/s). LoRa reduziert die Datenrate für eine höhere Empfindlichkeit innerhalb einer festen Kanalbandbreite. Die variable Datenrate von LoRa ermöglicht dem Systementwickler durch eine reduzierte Datenrate eine größere Reichweite zu erzielen.
  • NB-IoT (auch bekannt als Cat-NB1) ist ein Schmalbandtechnologiestandard, der keine herkömmliche LTE-Mobilfunkschicht (Long Term Evolution) verwendet, sondern für die Koexistenz mit anderen LTE-Geräten und die Nutzung einiger derselben Frequenzbänder ausgelegt ist. Es eignet sich für statische Anwendungen mit geringem Stromverbrauch, die einen geringen Datendurchsatz und eine große Reichweite erfordern.
  • LTE-M (auch bekannt als Cat-M1) ist für Mobilfunkanwendungen mit niedrigem Stromverbrauch und mittlerem Datendurchsatz konzipiert. Im Vergleich zu regulärem LTE hat es eine geringere Bandbreite, was eine größere Reichweite, aber einen geringeren Datendurchsatz bedeutet. LTE-M oder LTE-MTC (Machine Type Communication) eignet sich perfekt für Anwendungen mit mittlerem Durchsatz, die einen geringen Stromverbrauch, niedrige Latenzzeiten und Mobilität erfordern.
  • Wi-Fi HaLow™ ist auf Wi-Fi-zertifizierte Produkte ausgelegt, die auf dem Funkstandard IEEE 802.11ah basieren, der im Sub-1-GHz-Band arbeitet. Dies ermöglicht eine größere Reichweite und einen geringeren Stromverbrauch als bei herkömmlichem Wi-Fi. Die Reichweite der Sub-1-GHz-Übertragungen ist perfekt für moderne IoT- und andere Anwendungen mit großer Reichweite, während sie gleichzeitig alle Funktionen von Wi-Fi-Netzwerken wie Sicherheit und einfache Bereitstellung bietet.
  • Dect NR+ ist ein lizenzfreier, nicht für den Mobilfunk ausgelegter Funkstandard für Maschennetzwerke, der für massive Maschine-zu-Maschine-Kommunikation (M2M) entwickelt wurde, die extrem niedrige Latenzzeiten und Datendurchsatz erfordert. Durch den Betrieb im weltweit lizenzfreien 1,9-GHz-Frequenzband ist keine bestehende Mobilfunkinfrastruktur wie Basisstationen und Sendemasten erforderlich, so dass die Nutzer ihr eigenes privates Netz ohne Mobilfunkanbieter betreiben können, was die Kosten für die Bereitstellung erheblich senkt.

GNSS (Globales Satellitennavigationssystem)

Das Globale Satellitennavigationssystem (GNSS) ist ein System von Satelliten, die die Erde umkreisen und Positions- und Zeitdaten an Empfangsgeräte am Boden übertragen. Durch Dekodierung der Position der Sendesatelliten und des Zeitpunkts, zu dem das Signal gesendet wurde, lässt sich die genaue Position des Empfangsgeräts ermitteln. Obwohl GNSS der allgemeine Name ist, gibt es viele verschiedene Systeme und Erweiterungssysteme von Nationen auf der ganzen Welt. Die am weitesten verbreiteten und beliebtesten Systeme sind die folgenden:

  • GPS (Global Positioning System) ist ein System der Vereinigten Staaten von Amerika
  • GLONASS ist ein System aus Russland
  • BeiDou ist ein System aus China
  • Galileo ist ein System der Europäischen Union
Image of 5G Basics of Telecommunications

5G wurde in einer Reihe von vier Wellen veröffentlicht.

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Interferenz

Wenn Sie jemals ein Rauschen im Radio gehört haben, drahtlose Kopfhörer plötzlich fehlerhaft klangen oder Datenpakete von einem drahtlosen Sensor verloren gingen, dann haben Sie bereits eine Interferenz erlebt.

Interferenzen können den Empfang ganz verhindern, bis die Störung beseitigt ist, sie können nur einen vorübergehenden Signalverlust verursachen oder die Qualität oder Menge der über den Funkkanal gesendeten Daten beeinträchtigen.

Zertifizierung und Prüfung

Die faire und verantwortungsvolle Nutzung des drahtlosen elektromagnetischen Spektrums ist sowohl für die Sicherheit als auch für die wirtschaftliche Nutzung von großer Bedeutung. Die nationalen Regierungen verlangen die strikte Einhaltung und Zertifizierung, bevor neue Produkte der Öffentlichkeit zum Verkauf angeboten werden. In den Vereinigten Staaten von Amerika ist die Federal Communications Commission (FCC) mit der Prüfung und Zertifizierung betraut, um sicherzustellen, dass alle Geräte die Standards für Elektro-Magnetische Verträglichkeit (EMV) erfüllen oder die Fähigkeit eines Produkts, in und um andere elektronische Komponenten herum zu funktionieren, ohne Störungen zu verursachen. In Deutschland ist hierfür die BNetzABundes-Netz-Agentur (Federal Network Agency) zuständig um z.B. zu Prüfen ob es keine Einschränkungen für behördliche oder militärische Sondernutzung gibt.

Umgang mit Störungen

Es gibt viele verschiedene Methoden, um Störungen von außen zu beseitigen oder zu reduzieren.

Abschirmung: HF-Abschirmungen und HF-Dichtungen können sicherstellen, dass die Gehäuse vollständig gegen RFI- (Hoch-Frequente Interferenzen) und EMI-Störungen (Elektro-Magnetische Interferenzen) geschützt sind

HF-Abschirmungen - Eine der gängigsten Methoden zur Reduzierung eingehender Interferenzen (Störungen) oder zur Verhinderung des Austretens von Funkemissionen ist die HF-Abschirmung. Der Zweck einer HF-Abschirmung besteht darin, Störsignale von den Komponenten, die am anfälligsten für Störungen sind, wie z. B. HF-Verstärker, entweder zu blockieren oder abzuleiten.
RFI und EMI - Kontakte, Fingerleisten und Dichtungen - Enthält Schaumstoffdichtungen, die Lücken in externen Gehäusen abdichten können.
RFI und EMI - Abschirm- und Absorptionsmaterialien - Umfasst Platten oder Folien aus Material zur Reflexion oder Absorption von Störsignalen.

Richtantennen zur sorgfältigen Ausrichtung und Begrenzung der EMI-Ausbreitung in unerwünschte Richtungen

Richtantennen - Richtantennen sind eine weitere Möglichkeit, Störungen von außen zu reduzieren. Da sie nur den Empfang aus einer bestimmten Richtung zulassen, können sie unerwünschte Quellen entlang des Übertragungsweges herausfiltern. Es handelt sich jedoch um große Anlagen, die sich eher für feste Installationen mit einem vorhersehbaren Empfangsweg eignen.
Image of Use the Right Off-the-Shelf Metal Cans and Clips to Shield Against EMI/RFI​

Verwendung vorgefertigter Metalldosen mit ergänzenden produktionskompatiblen Clips zur Platinenmontage für eine bequeme, effektive und entfernbare HF-Abschirmung.

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Image of Tackling Interference in High Reliability Wireless Industrial Control Systems

Möglichkeiten der Bekämpfung von Interferenzen in industriellen drahtlosen Steuerungssystemen mit hoher Zuverlässigkeit durch Verwendung verschiedener Frequenzen und Protokolle in Sendebausteinen und Modulen.

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Funktransceiver

Transceiver sind eine Kombination aus drahtlosen Sender- und Empfängerschaltungen in einem Gehäuse oder Gerät. Beispiele für Produkte, die Transceiver verwenden, sind Mobiltelefone, Zwei-Wege-Funkgeräte wie Walkie-Talkies, HAM-Funkgeräte und mit dem IoT verbundene Geräte.

Formfaktoren von Transceivern

Integrierte Schaltungen (ICs) - enthalten die notwendigen Schaltkreise, um Funksignale zu erzeugen und zu entschlüsseln. Da es sich jedoch nur um ICs handelt, müssen erst Schaltungen entwickelt und diese zusammen mit den ICs auf Platinen aufgebracht werden, bevor das damit entstandene Gerät Signale senden oder empfangen kann. Nicht ideal für Einsteiger, ermöglicht aber eine enge Systemintegration
Module und Modems - Pakete, die in ein drahtloses Design integriert werden können. Einige Module verfügen über integrierte HF-Abschirmungs- und Energiemanagementfunktionen, die den Umfang des erforderlichen zusätzlichen Designs reduzieren können
Fertige Transceivereinheiten - gebrauchsfertige Geräte und Einheiten zur schnellen Einrichtung eines drahtlosen Netzwerks. Diese fertigen Einheiten können sofort eingeschaltet und an ein Netzwerk angeschlossen werden. Sie erleichtern die Einrichtung eines Funknetzwerks und sind ideal für Plug&Play-Vorgänge beim Anschluss von Sensoren oder der Einrichtung von Datenverbindungen
Entwicklungsboards und -kits - für Experimente und Prototypen sind sie der beste Freund des Entwicklers, um in die Welt der HF-Entwicklung einzusteigen. DigiKey hat Produkte der weltweit beliebtesten Hersteller und Lieferanten auf Lager und deckt jede Frequenz, jedes Funkband und jede Anwendung ab. DigiKey hat alles, was Sie brauchen, um zu experimentieren und Ihre Ideen vom Prototyp zur Produktion zu bringen
Image of RF Transmitters – Product Selection Guide​

This Product Selection Guide contains information to help select products in the RF Transmitters category on DigiKey.com

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Image of nRF-Connect-for-Desktop

The Nordic Semiconductor NRF9151-LACA-R7 and NRF9151-LACA-R are new to DigiKey.

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Image of The WBC451PE-1 module makes building wireless products more accessible

Wireless design can be daunting for the inexperienced, but it is made easier by chip vendors’ evaluation boards.

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Antennen

Eine Antenne ist ein Gerät zum Senden und Empfangen von Funksignalen und bildet die Schnittstelle zwischen Funkwellen im freien Raum und elektrischen Strömen, die sich durch Drähte oder Leiterbahnen in einem Gerät bewegen. Antennen sind in der Regel auf eine bestimmte Betriebsfrequenz abgestimmt, aber einige sind so konzipiert, dass sie über eine große Bandbreite (einen breiten Frequenzbereich) oder bei verschiedenen Frequenzen arbeiten. Es sollte nicht davon ausgegangen werden, dass Antennen, die bei verschiedenen Frequenzen arbeiten, auch bei allen dazwischen liegenden Frequenzen wirksam sind.

Integration von Antennen

Die Integration einer Antenne in Ihr Design kann eine äußerst schwierige Aufgabe sein und hängt von vielen Faktoren Ihres Designs ab. Wir können nicht alle Faktoren berücksichtigen, aber die nachstehende Liste ist ein guter Anfang. Im Allgemeinen bedeutet mehr Metall (größere Antenne) eine bessere Antennenleistung, wenn sie in Ihrem Entwurf richtig abgestimmt ist.

Externe Antenne

Wenn Sie eine externe Antenne verwenden, sind einige Überlegungen anders als bei der Verwendung einer integrierten oder internen Antenne. Möglicherweise benötigen Sie ein längeres Kabel, um einen hochwertigen Übertragungspunkt zu erreichen. Die Einführung von Kabeln und Steckern führt zu Verlusten in der Signalkette und sollte so geplant werden, dass diese Verluste die Performance Ihres Entwurfs nicht wesentlich beeinträchtigen. Externe Antennen können auch eine höhere Verstärkung haben, was ebenfalls berücksichtigt werden sollte, da dies dazu führen kann, dass Ihr Design die zulässigen Zertifizierungsparameter überschreitet. Standort, Platzierung und Ausrichtung der Antenne sowie der verwendete Kabeltyp sind entscheidende Faktoren für die Performance einer Außenantenne.

Interne Antenne

Interne oder eingebettete Antennen werden oft aufgrund von Größenbeschränkungen gewählt. Dies bedeutet oft, dass die Performance der Antenne nicht so gut ist wie die ihrer externen Gegenstücke, und das Design ist entscheidend, um das Beste aus der eingebetteten Antenne herauszuholen. Größe und Platzierung sollten bei einer internen Antenne die ersten Überlegungen sein, da diese bestimmen, welche Antennen verwendet werden können. Wenn sich Ihr Gerät in einem Metallgehäuse befindet, funktioniert eine interne Antenne wahrscheinlich überhaupt nicht. Wenn die Antenne auf einer Leiterplatte platziert wird, müssen Sie bestimmen, wieviel Abstand zur Masse oder zu den Bauteilen für die gewählte Antenne erforderlich ist. Einige Antennen sind möglicherweise so konzipiert, dass sie auf einer Massefläche sitzen, und einige erfordern einen gewissen Abstand zur Masse, um effektiv zu funktionieren.

Terminologie der Antennen

  • Verstärkung – bestimmt, wie effektiv die Antenne Signale in eine bestimmte Richtung überträgt. Dies wird auf Antennendatenblättern als Spitzenverstärkung, Durchschnittsverstärkung oder beides angegeben.
  • Antennenwirkungsgrad – Verhältnis zwischen der abgestrahlten Leistung und der dem Antennenanschluss zugeführten Leistung. Höhere Wirkungsgrade bedeuten eine bessere Leistung der Antenne bei einer bestimmten Frequenz.
  • Spannungsstehwellenverhältnis (VSWR) – bestimmt, wie effektiv Leistung von der Quelle durch eine Übertragung in die Antenne (Last) übertragen wird. Das VSWR wird als Verhältnis von Eingangsleistung zu Ausgangsleistung gemessen. Ein Wert von weniger als 2:1 gilt als gute Anpassung, je höher das VSWR, desto größer die Fehlanpassung.
  • Antennenimpedanz – Gibt den Widerstand gegen den Strom an, wenn eine Spannung angelegt wird. Dies ist der Wert, der an die Quellenimpedanz angepasst werden muss, um die Leistung effizient über die Antenne zu übertragen. Die meisten Funkkomponenten sind für eine Impedanz von 50 Ohm ausgelegt.

Mikrostreifen-Kalkulator

Der IPC-2141-Leiterbahn-Impedanzkalkulator erleichtert das anfängliche Design, indem er es dem Benutzer ermöglicht, grundlegende Parameter einzugeben und eine berechnete Impedanz gemäß der IPC-2141-Norm zu erhalten. Während dieser Rechner eine Grundlage liefert, sollten alle endgültigen Designüberlegungen in Bezug auf Verlust, Ausbreitung, Oberflächenkörnung, Phasenverschiebung usw. angestellt werden. Für die abschließende Schaltkreisanalyse kann eine Auflösung verschiedener Felder erforderlich sein.

Umrechnung von dBm zu Watt

Der Konverter Umrechnung von dBm zu Watt konvertiert Leistungsmessungen zwischen den Einheiten Dezibel bezogen auf Milliwatt (dBm) und Watt (W).

Image of Antenna Builder – Fit the Antenna to Your Project​

Wie wäre es, wenn Sie eine maßgefertigte Antenne innerhalb von Tagen, nicht Wochen, ohne NRE-Kosten, Werkzeugkosten oder Mindestbestellmengen an Sie liefern lassen könnten? Sie können!

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HF-Steckverbinder und Kabelkonfektionen

Ein Hochfrequenz-Steckverbinder (allgemein als HF-Steckverbinder bezeichnet) ist ein elektrischer Steckverbinder, der für die Verarbeitung elektrischer Signale im Hochfrequenzbereich ausgelegt ist, typischerweise im Bereich von 20 kHz (Tausende von Zyklen pro Sekunde) bis zu mehreren Gigahertz (Milliarden von Zyklen pro Sekunde).

Ein wesentliches Merkmal des HF-Steckers ist die Schicht aus HF-Abschirmung und Isolierung im Steckerkörper, um die Kontinuität der Abschirmung zu gewährleisten, die bei Koaxialkabeln gegeben ist.

Gängige HF-Steckverbinder

SMA (SubMiniature Version A) hat einen Frequenzbereich von normalerweise bis zu 12 GHz, aber einige SMA-Steckervarianten erlauben bis zu 18 GHz und mehr. Diese kleinen SMA-Steckverbinder finden sich typischerweise in Mikrowellenanwendungen für Verbraucher. Der bekannteste ist der RP-SMA-Steckverbinder, der auf Wi-Fi-Router-Antennen zu finden ist.
Typ N, benannt nach seinem Erfinder Paul Neill von Bell Labs, ist ein HF-Gewindestecker für die Verbindung von Koaxialkabeln. Mit einem Arbeitsbereich von bis zu 11 GHz ist dieser wetterfeste und langlebige Steckverbinder perfekt für HF-Anwendungen im niedrigen Mikrowellenbereich geeignet, wo er aufgrund seiner einfachen Installation auch fast 80 Jahre nach seiner Einführung noch sehr beliebt ist. Ein wichtiger Punkt bei der Verwendung ist, dass die 50-Ohm- und 75-Ohm-Versionen des N-Steckverbinders nicht miteinander kompatibel sind und sich gegenseitig beschädigen können, wenn sie zusammengesteckt werden.
BNC ist ein Miniatur-HF-Steckverbinder mit einer Schnellverbindung über eine kurze Drehbewegung. Ursprünglich wurde der BNC-Stecker in den 1940er Jahren für militärische Funkgeräte hergestellt und ist heute ein beliebter Stecker für HF-Testgeräte und Unterhaltungselektronik wie Video. Die typische Arbeitsfrequenz liegt bei bis zu 4 GHz, aber mit Signalverschlechterung sind auch Frequenzen bis zu 11 GHZ möglich.
TNC (kurz für Threaded Neill-Concelman) ist eine mit Gewinde versehene Version des BNC-Steckverbinders. Die Verriegelungsoption mit Gewinde ermöglicht eine sicherere und stabilere Verbindung zwischen den beiden Seiten des Anschlusses, die einen Betrieb bis zu 11 GHz ermöglicht. Aufgrund der Miniaturgröße und der wetterfesten Verbindung ist der TNC-Stecker in Radar- und Raumfahrtanwendungen sehr beliebt.
Mikro-Koaxialsteckverbinder (MCX) haben die gleichen inneren Kontakt- und Isolatorabmessungen wie der SMB-Steckverbinder, sind aber 30 % kleiner. MCX ist in der europäischen Norm CECC 22220 genormt. Sie verwenden eine Schnappschnittstelle und haben normalerweise eine Impedanz von 50 Ω. Sie bieten Breitbandfähigkeit von DC bis 6 GHz.
Mikro-Minatur-Koaxialsteckverbinder (MMCX) ähneln den MCX, sind aber kleiner. MMCX-Steckverbinder entsprechen der europäischen Spezifikation CECC 22000. MMCX ist ein Mikro-Miniatur-Steckverbinder mit einem verriegelnden Schnappmechanismus (schnell trennbar), der eine Drehung um 360 Grad ermöglicht und normalerweise eine Impedanz von 50 Ω aufweist. Er ist breitbandig von DC bis 6 GHz einsetzbar.

 

Woran erkenne ich bei einem HF-Steckverbinder, ob er normal gepolt oder umgekehrt gepolt ist? Antwort anzeigen

Bestimmen Sie zunächst das Geschlecht des Steckers:

  • Die Gewinde der Stecker sind nach innen zur Steckermitte gerichtet
  • Die Buchse hat ein nach außen gerichtetes Gewinde

Einfach ausgedrückt: Der Stecker passt auf die Außenseite der Buchse, wenn er eingesteckt ist.

Zweitens: Überprüfen Sie den zentralen Kontakt.

Im einfachsten Fall besteht der zentrale Kontakt eines Paares von HF-Steckverbindern aus jeweils einem Pin und einem Sockel (männliche Seite).

  • Bei Steckverbindern mit Standardpolarität ist der mittlere Kontakt ein Pin und auf der Buchsenseite (weibliche Seite) befindet sich der Sockel
  • Bei umgekehrt gepolten Steckverbindern sind Pin und Sockel vertauscht.

Ein männlicher RP-Stecker hat ein nach innen gerichtetes Gewinde und einen Sockel als zentralen Kontakt.

Und die weibliche RP-Buchse hat ein nach außen gerichtetes Gewinde und einen Pin als zentralen Kontakt.

Weitere Informationen zu Steckverbindern finden Sie auf der Seite Verbindungstechnik und Anwendungen.

HF-Koaxialkabelkonfektionen

Die am häufigsten verwendete Verbindung im HF-Design ist das Koaxialkabel.

Ein üblicher U.FL-HF-Steckverbinder, der an ein Koaxialkabel angeschlossen ist
A close-up view of U.FL connectors and text describing them

So many coaxial connectors, which ones work with which? There are so many to choose from that it might be a full time job to try to explain them all. However, the following is a brief explanation of the ten most commonly used styles

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Image of The BNC connector includes a bayonet body lock and has been widely used since its development in the early 1950s

Designers have a wide choice in GHz-range connector families, each offered with multiple configurations to fit diverse circuit board and cable assembly needs.

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Image of Coax, Twinax and Triax Cables

When looking for RF cables or connectors the first item you need to identify is the cable.

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HF-Frontend

Das Hoch-Frequenz-Frontend, auch HF-Frontend genannt, sind die Schaltungselemente und Komponenten zwischen der Empfangsantenne und der Mischstufe eines Funkempfängers. Diese Stufe des Funkempfängers nimmt das eingehende Funksignal auf, filtert unerwünschtes externes Signalrauschen, verstärkt das Zielsignal und wandelt die Funkfrequenz in eine niedrigere Frequenz um, mit der die übrigen Funkempfängerschaltungen arbeiten können.

Frontend-Chips

Frontend-Lösungen enthalten oft mehrere Komponenten aus dem Abschnitt „Frontend-Komponenten“ unten in einem einzigen IC (integrierten Schaltkreis).

Moderne HF-Schaltungen enthalten in der Regel Frontend-Schaltungskomponenten in einem einzigen Chip, wie diesem hier

Frontend-Komponenten

Die HF-Frontend-Komponenten können viele verschiedene Stufen haben, bestehen aber in der Regel aus mehreren großen Gruppen von Komponenten:

Ein HF-BPF (Band-Pass-Filter), der das von der Empfangsantenne eingehende Funksignal empfängt. Die Aufgabe dieses Filters besteht darin, das gewünschte Signal durch die Verarbeitungskette zu leiten und zu verhindern, dass Signale außerhalb des Frequenzbandes die späteren Verarbeitungsstufen überlasten.
Ein HF-Verstärker, auch rauscharmer Verstärker genannt, der schwache Signale ohne zusätzliches Rauschen verstärkt.
Ein lokaler Oszillator, der ein stabiles Hochfrequenzsignal erzeugt. Der lokale Oszillator kann entweder eine feste Frequenz haben oder abstimmbar sein, aber die Stabilität und Genauigkeit ist sehr wichtig, da dieses Signal in der Mischstufe vor der weiteren Verarbeitung verwendet wird.
Eine Mischstufe, die das empfangene und gefilterte Funksignal aus dem Bandpassfilter und das Signal aus dem lokalen Oszillator mischt. Das Ausgangssignal des Mischers ist eine Kombination dieser beiden Signale, was die Signalverarbeitung, Filterung und Extraktion erleichtern kann.
Rauscharme Verstärker, auch LNA genannt, sind HF-Schaltkreise, die ein Signal mit geringer Leistung verstärken, ohne unerwünschtes Rauschen oder Störungen hinzuzufügen. LNAs sind so konzipiert, dass sie die dem verstärkten Signal hinzugefügten Störungen auf ein Minimum reduzieren.
Leistungsverstärker, auch PA genannt, sind eine Art von Verstärkerschaltung, die HF-Signale mit geringer Leistung in Signale mit hoher Leistung für die Übertragung von der Antenne umwandelt.
HF-Schalter sind Komponenten, die HF-Signale zwischen Signalketten umschalten können. Wie gewöhnliche elektrische Schalter gibt es auch HF-Schalter in vielen verschiedenen Konfigurationen, die zwischen verschiedenen Pfaden umschalten können.

Passive HF-Komponenten

Dämpfungsglieder

Ein Dämpfungsglied ist eine HF-Schaltkreiskomponente, die die Amplitude (oder Stärke) eines Signals, das sie durchläuft, reduziert.

Ein Dämpfungsglied ist eine HF-Schaltkreiskomponente, die die Amplitude (oder Stärke) eines Signals, das sie durchläuft, reduziert. Dämpfungsglieder sind das Gegenteil eines Verstärkers: Sie erhöhen nicht die Leistung eines Signals, sondern verringern sie. Auch wenn es kontraintuitiv erscheinen mag, gibt es Gründe, die Signalleistung zu reduzieren. Zu diesen Gründen gehören: Anpassung der Signalpegel in der Verarbeitungskette, Erweiterung des Dynamikbereichs, Impedanzanpassung und Signalkalibrierung. Im Gegensatz zu HF-Filtern, die in der Regel die Signalstärke für einen bestimmten Frequenzbereich reduzieren, arbeiten Dämpfungsglieder über den gesamten Frequenzbereich.

Symmetrierglieder

Bei diesem Symmetrierglied wurde die obere Abdeckung entfernt, und Sie können die beiden Transformatorschleifen sehen, von denen eine ungeerdet und die andere geerdet ist.

Symmetrierglieder sind HF-Schaltungskomponenten, die es ermöglichen, symmetrische (Differenzsignale) und unsymmetrische (referenzbezogene Signale) Schaltungen zu verbinden, ohne die Impedanz der beiden Schaltungen zu stören, und die ein Differenzsignal in ein referenzbezogenes Signal oder umgekehrt umwandeln. Ein Symmetrierglied kann als einfacher Transformator mit zwei Wicklungen modelliert werden, wobei die unsymmetrische Seite geerdet ist und die andere Seite des Transformators ungeerdet ist.

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