Antennenstecker: Eigenschaften und Varianten

Die Auswahl und Positionierung einer geeigneten Antenne ist für guten Mobilfunkempfang essentiell. Genauso wichtig ist aber auch die sachgemäße Installation und die Auswahl der richtigen Hardwarekomponenten. Dazu gehört beispielsweise die Verbindung der Antenne mit dem jeweiligen Gerät, die über ein (oder mehrere) Koaxialkabel erfolgt. Hierzu benötigt es ein Verbindungsstück, den Antennensteckverbinder, auch Koaxialstecker genannt. 

Eigenschaften und Aufbau von Koaxialsteckern 

Sowohl Koaxialkabel als auch Koaxialstecker bestehen aus einem Außenleiter und einem Innenleiter. Letzterer führt die Signalspannung und ist umgeben von einem Isolator. Der Außenleiter dient zur Abschirmung von Störstrahlungen und wird nach außen hin von einem Mantel oder einer Hülle isoliert und vor Korrosion und anderen Umwelteinflüssen geschützt. 

Grundsätzlich besteht eine Verbindung aus zwei Anschlussstücken: Man unterscheidet zwischen Steckern, auch male connectors genannt, und Buchsen, die auch als female connectors bezeichnet werden. In der Regel findet sich die Buchse am anzuschließenden Gerät, der Stecker an der Antenne. Bei Steckern besteht der Innenleiter aus einem Metalldorn. Im Gegensatz dazu haben Buchsen einen Innenleiter in Form eines Röhrchens. Außerdem gibt es auch “geschlechtslose Verbindungen”, welche einen symmetrischen Aufbau haben. Hier erfolgt die mechanische Verbindung in der Regel über ein Gewinde, welches am Steckergehäuse angebracht ist. 

Querschnitt eines Antennensteckers mit Innenleiter (d) und Außenleiter (D). 

Zu den wichtigen Kenngrößen, die einen Antennenstecker definieren gehören die Durchmesser der Außen- und Innenleiters, so wie die übertragbare Frequenz. Charakterisierend ist außerdem die Impedanz, auch Leistungswellenwiderstand genannt. Diese ergibt sich aus dem Verhältnis, das der Durchmesser des Innenleiters und der Durchmesser des Außenleiters D zueinander haben. Änderungen dieses Widerstandes auf der Übertragungsstrecke führen zu Störungen. Aus diesem Grund ist es wichtig, Kabel und Stecker hinsichtlich ihrer Impedanz aufeinander abzustimmen. 

Verschiedene Varianten von Koaxialsteckern 

Für verschiedenste Anwendungsszenarien existieren zahlreiche Varianten von Koaxialsteckern, die sich in den oben genannten Kenngrößen unterscheiden. Nachfolgend finden Sie drei Beispiele der gängigsten Steckverbinder für Antennen im Mobilfunk: 

Breite Anwendung, auch in schwierigen Installationsszenarien, finden sogenannte FAKRA-Stecker. Der Name leitet sich vom Fachkreis Automobil, einer Expertengruppe deutscher Kfz-Hersteller und –Zulieferer ab. Diese Expertengruppe entwickelte den FAKRA-Stecker im Jahr 2000. Das Anwendungsgebiet ist dennoch nicht auf die Automobilbranche beschränkt, sondern erstreckt sich über Kamerasysteme und GPS bis hin zum Mobilfunk. 

FAKRA-Stecker können für Frequenzen von bis zu 6GHz verwendet werden und weisen durchgehend eine Wellenimpedanz von 50Ω auf. Die Verbindungsstecker lassen sich außerdem auch paarweise oder sogar in Mehrfachkombinationen verwenden. Bedingt durch die Konzipierung für die Automobilbranche halten FAKRA-Verbindungen extremen Temperaturbedingungen und anderen Störungen, wie beispielsweise starken Vibrationen oder Erschütterungen stand. 

Ebenfalls weit verbreitet sind die sogenannten Sub-Miniature-A-Steckverbinder, kurz SMA-Stecker. Wie bei FAKRA-Steckern beträgt die Impedanz auch hier 50Ω. SMA-Stecker sind ab einer Frequenz von 1GHz einsetzbar, und decken, abhängig von der Ausführung, den Bereich bis 18GHz oder sogar bis 26,5GHz ab. Zusätzlich gibt es die Varianten der modernen “Super-SMA-Stecker“, die auf Frequenzbereiche bis 27GHz und mehr spezialisiert sind, und sogenannte “Small-SMA“s, die konzipiert sind für den Weltraumeinsatz.  

Im Vergleich zu anderen Hochfrequenzsteckern sind SMA-Stecker auffällig klein. Außerdem gewährleisten sie eine besonders robuste Verbindung, da sie nicht nur über einen Steckmechanismus, sondern auch über eine Gewindeverriegelung verfügen. Aus dieser Eigenschaft ergibt sich eine weitere Besonderheit: Im Gegensatz zu anderen Koaxialsteckern erfolgt die Unterscheidung der beiden Verbindungsstücke nicht nur aufgrund der Eigenschaften des Innenleiters, sondern auch derer des Außenleiters. Die Buchse eines normalen SMA-Steckers besteht aus einem hohlen Metallröhrchen als Innenleiter und einem Außengewinde als Außenleiter. Der Stecker verfügt dagegen über einen Metallstift und eine Überwurfmutter. Anders sieht dies bei einer zweiten Variante dieses Steckers aus: Der RP (Reverse Polarity)- SMA-Stecker besitzt einen Innenleiter in Form eines Metallröhrchens, während die Buchse über den Metalldorn verfügt. Aus diesem Grund sind bei der Klassifizierung von SMA-Steckverbindungen vorrangig die Außenleiter zu beachten. 

Links: SMA-Stecker mit Metalldorn als Innenleiter. Rechts: RP-SMA-Stecker mit Metallröhrchen als Innenleiter. Die Einordnung als Stecker erfolgt anhand des Außenleiters, der gut erkennbaren Überwurfmutter mit Gewinde. 

Eine weitere häufig verwendete Art des Koaxialsteckers ist der Sub-Miniature-B-Stecker (SMB-Stecker). Er wird für Frequenzen von bis zu 4GHz eingesetzt. Die Impedanz beträgt üblicherweise 50 Ω. Im Gegensatz zu SMA-Verbindungen verfügen SMB-Stecker nicht über ein Gewinde. Die Verbindung erfolgt nur über den Steckmechanismus und ist dementsprechend weniger widerstandsfähig. Aus diesem Grund werden SMB-Steckverbindungen hauptsächlich geräteintern verwendet. Unter anderem im UMTS Karten findet sich eine besonders kleine Variante dieses Antennensteckers, der Small-SMB. 

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