Was ist ein Hochfrequenz-Relais?
Ein Hochfrequenz-Relais ist eines der Elemente, die Hochfrequenzsignale schalten.
Hochfrequenz-Relais haben in der Regel keine Anschlüsse und werden daher durch Löten verwendet, und ihre Hochfrequenzeigenschaften werden stark durch das Substrat beeinflusst. Bei der Verwendung von Relais in Hochfrequenz-Schaltkreisen stellen sich auch Fragen der Isolierung (Signalverluste zwischen den Kontakten (Schaltkreisen), wenn die Kontakte offen sind) und der Einfügedämpfung (Signalverluste, wenn die Kontakte geschlossen sind).
Verwendung von Hochfrequenz-Relais
Hochfrequenz-Relais werden in Geräten mit einem so genannten Hochfrequenz-Stromkreis verwendet. Zur Steuerung von Hochfrequenzsignalen ist ein hochfrequenzspezifisches Relais anstelle eines gewöhnlichen Relais erforderlich.
Beispiele sind Mobilfunk-Basisstationen, Rundfunkgeräte, Messgeräte und Funkgeräte. Eine weitere Anwendung sind drahtlose LAN und Bluetooth, die im Haushalt weit verbreitet sind. In beiden Fällen ist das Relais für das reibungslose Umschalten von Signalen in verschiedenen Geräten verantwortlich.
Prinzip der Hochfrequenz-Relais
Hochfrequenz-Relais haben eine ähnliche Struktur wie gewöhnliche Relais.
1. Relaisprinzip
Wenn in einem Relais eine kleine Menge Strom durch eine um einen Eisenkern gewickelte Spule fließt, zieht ein Elektromagnet die Eisenteile zusammen und bringt sie miteinander in Kontakt, wodurch der Stromkreis geschlossen wird und eine große Menge Strom direkt von der Stromquelle zu den elektrischen Bauteilen fließen kann. Wird der Strom zwischen den Anschlüssen unterbrochen, wird das in der Spule erzeugte Magnetfeld abgebaut und die elektrischen Geräte stellen ihren Betrieb ein.
Bei der Verwendung von Relais in Hochfrequenz-Schaltkreisen sind Isolierung und Einfügungsdämpfung ein Problem.
2. Isolierung
Die Isolierung entspricht dem Widerstand zwischen den Ausgangsklemmen, wenn das Relais ausgeschaltet ist. Bei hohen Frequenzen kommt es zu Signalverlusten, auch wenn das Relais ausgeschaltet ist. Die Isolation ist ein Parameter, der das Ausmaß dieser Signalverluste angibt.
Je höher die Frequenz ist, desto größer ist das Lecksignal, während der Isolationswert selbst tendenziell kleiner ist. Dies kann zu Interferenzen zwischen Schaltkreisen führen.
3. Einfügungsdämpfung
Die Einfügedämpfung, auch Einfügungsdämpfung genannt, bezieht sich auf den Signalverlust zwischen den Kontakten, der auftritt, wenn die Kontakte geschlossen sind. Je höher die Frequenz ist, desto größer ist der Signalverlust zwischen den Kontakten (Schaltkreisen), was eine genaue Übertragung des Signals unmöglich macht und zu Wärmeentwicklung führt.
Mit anderen Worten, es ist wichtig, dass es zwischen den Kontakten nur geringe Signalverluste gibt, wenn sie offen sind, und nur geringe Signalverluste, wenn sie geschlossen sind, auch wenn die Frequenz des Signals steigt.
4. Rückflussdämpfung
Bei einer Impedanzänderung im Signalweg tritt ein als Reflexion bekanntes Phänomen auf, bei dem ein Teil des Signals das empfangende Ende nicht erreicht, sondern zum sendenden Ende zurückkehrt.
Der Grad der Signalreflexion wird als Rückflussdämpfung bezeichnet und durch das Verhältnis der Eingangsleistung zur reflektierten Leistung ausgedrückt. Ein weiterer Indikator für den Reflexionsgrad ist das VSWR (Voltage Standing Wave Ratio): Je näher der VSWR-Wert bei 1 liegt, desto geringer ist die Reflexion, was bedeutet, dass es sich um eine gute Eigenschaft handelt.
Relais, die in Hochfrequenzschaltungen eingesetzt werden, benötigen neben den allgemeinen Relaiseigenschaften auch Hochfrequenzeigenschaften, d. h. sie müssen, wie oben beschrieben, eine hohe Isolation und eine geringe Einfügungsdämpfung aufweisen. Darüber hinaus muss die Rückflussdämpfung, die den Grad der Signalreflexion angibt, groß sein, das VSWR muss klein sein und der Wellenwiderstand, der den Widerstandswert angibt, muss angemessen sein.
Weitere Informationen zu Hochfrequenz-Relais
Hochfrequenzschaltungen
Unter Hochfrequenzschaltungen versteht man elektronische Schaltungen, die bei hohen Frequenzen anders funktionieren als bei niedrigen Frequenzen. Schaltungen, die elektronische Signale mit Frequenzen von bis zu mehreren GHz verarbeiten, wie z. B. Wireless LANs, sind Hochfrequenzschaltungen.
Bei elektronischen Signalen mit hohen Frequenzen muss berücksichtigt werden, dass die Strom- und Spannungspegel der Signale an verschiedenen Stellen der elektronischen Schaltung unterschiedlich sind. Schaltungen, die dieses Verhalten berücksichtigen, werden als verteilte Konstantstromkreise bezeichnet.