Schwerpunkte

Y-Flex im Vergleich zu FFC/FPC

Die Zukunft der schnellen Datenübertragung

08. April 2021, 08:30 Uhr   |  Markus Pichler, Regional Sales Manager, Yamaichi Electronics


Fortsetzung des Artikels von Teil 1 .

Teil 2: Technologien im Vergleich sowie Anwendungen

Y-Flex im Vergleich zu Mikro-Koaxialkabeln

Aufgrund der genannten Nachteile der FPC-Leitungen im Hochfrequenzbereich, wird bei Anwendungen mit hohen Datenübertragungsraten häufig zu Mikro-Koaxialkabeln gegriffen. Y-Flex stellt auch zu diesen Kabeln eine zuverlässige Alternative dar.

Übertragungsstandards wie PCIe Gen 4 (16 GT/s), USB 3.2 Gen 2 (10 Gbps) oder eDP HBR 3 (8,1 Gbps) können mit der Y-Flex bedenkenlos erreicht werden. Bei den jüngsten Messungen der aktuellen Y-Flex-Generation wurden, in Verbindung mit FFC/FPC-Steckverbindern der HF507-Serie, sogar Datenraten von 56 Gbps (PAM4) über eine Kabellänge von 100mm realisiert.

Durch den beschriebenen Fertigungsprozess (v.a. Präzisionsätzen und LCP-Material als Isolator) hat die Y-Flex einen entscheidenden Vorteil: Sie ist zu 100 Prozent reproduzierbar. Das heißt alle Leiterbahnen sind komplett identisch und erreichen somit beispiellos konstante Übertragungseigenschaften über die gesamte Länge.

Mikro-Koaxialkabel
© Yamaichi Electronics

Mehradriges Mikro-Koaxialkabel und einzelne Leitungen im Querschnitt

Bei Koaxialkabeln dagegen weist, aufgrund der Litzenstruktur, das Verhältnis von Innen- zu Außenleiter Unterschiede entlang des Kabels auf. Zu sehen ist das deutlich auf der Abbildung des Mikro-Koaxialkabels. 

Ein noch entscheidenderer Einflussfaktor ist das Assemblieren der einzelnen Koaxialleiter an den Steckverbinder am Ende der Leitung. Hier kann es zu Längen- und dadurch Laufzeitunterschieden der einzelnen Leitungen kommen. Zudem wird die Homogenität beim Übergang in den Steckverbinder negativ beeinflusst. Schwankungen der Impedanz sind die Folge. Eine exakt gleiche Performance in jedem einzelnen Leiter ist bei Mikro-Koaxialkabeln deshalb nicht möglich. Zudem ist der Fertigungsprozess aufwendig und die Y-Flex-Technologie hat daher vor allem bei höheren Stückzahlen einen Kostenvorteil.

Im Einsatz bei Rohde & Schwarz

Die Firma Rohde & Schwarz, Technologiemarktführer u. a. in Bereichen wie Mobilfunk- und Hochfrequenzmesstechnik, setzt die Y-Flex-Leitungen in vielen verschiedenen Produkten ein. Neben dem neuen 5G-Mobilfunktester und verschiedenen Messgeräten kommt Y-Flex im „R&S QPS“ (Quick Personnel Security Scanner) zum Einsatz.

Der Sicherheitsscanner für Personen besteht aus flachen Detektionswänden, in denen mehrere tausend Sendeantennen nacheinander in sehr schneller Folge Millimeterwellen äußerst geringer Leistung senden und ebenso viele Empfangsantennen Informationen aufnehmen. Die zu überprüfende Person stellt sich dazu kurz zwischen die Detektionswände; der Bediener startet dann den Scanprozess über ein Touch-Panel. Um einen extrem kurzen Scan-Vorgang zu gewährleisten, ist eine schnelle Datenübertragung von hoher Bedeutung. Von den über 3.000 Empfängern eines jeden Paneels, findet ein Datentransfer von insgesamt mehreren Gigabyte pro Scan statt. Durch das Einsetzen der Y-Flex-Technologie kann Rohde & Schwarz zum Beispiel mechanische Toleranzprobleme, welche beim Einsatz von FPC- oder PCB-Lösungen auftreten, einfach umgehen.

Rohde & Schwarz erreicht mit Y-Flex in dieser Applikation eine Datenübertragungsrate von 12,5 Gbit/s pro Leitungspaar über eine Länge von knapp 400 mm in einer elektromagnetisch anspruchsvollen Umgebung. Durch den Einsatz mehrerer Y-Flex-Leitungen lassen sich die hohen Anforderungen an die Übertragungsgeschwindigkeit solide erfüllen.

Weitere Märkte

Neben der Messtechnik sieht Yamaichi Electronics das Produkt in vielen weiteren Zukunftsmärkten. Dazu gehört das Autonome Fahren. Die Einbauräume in den ECUs (Electronic Control Units) werden immer enger. Wo Board-to-Board Steckverbinder-Lösungen nicht möglich sind, kann Y-Flex eingesetzt werden.

Sehr hohe Datenübertragungsraten sind im Bereich Data Networking, z.B. in der Hardware für 5G-Funknetzinfrastrukturen gefordert. Konkret kommt Y-Flex hier in der sog. RRU (Remote Radio Unit) zwischen dem Main Board und der Antennen-Baugruppe zum Einsatz. Da die RRU außentauglich und allwetterfest sein muss, bietet Y-Flex durch ihre hygroskopischen Eigenschaften eine weitaus höhere Stabilität und somit bessere elektrische Eigenschaften als eine herkömmliche FPC mit Polyimid-Substrat als isolierende Schicht.

In der Bildverarbeitung werden durch immer höhere Auflösungen stetig steigende Anforderungen an die Datenübertragung gestellt. Speziell im medizinischen Bereich ist zudem eine hohe Stabilität bei Bildübertragungen essenziell. Daher kommt die Technologie hier bereits in verschiedenen Bildverarbeitungssystemen zwischen dem Mainboard und dem Monitor zum Einsatz.

Y-Flex
© Yamaichi Electronics

Y-Flex und Highspeed-Steckverbinder "HF507"

Fazit: Seit 1997 ist Yamaichi Electronics mit der Basistechnologie von Y-Flex auf dem Markt. In Deutschland erwies sich der Marktzugang zunächst als schwieriger, da die Anforderungen an die zu übertragenden Datenraten in den ersten Jahren bei Weitem noch nicht so hoch waren und der Markt diese Technologie nur zögerlich annahm. Heute bietet Y-Flex einen innovativen und dennoch altbewährten Ansatz, der die Vorteile der klassischen Methoden vereint, jedoch den Anforderungen technisch anspruchsvoller Produkte besser gerecht und somit zukünftig immer häufiger zum Einsatz kommen wird.

Eine Tabelle mit einem detaillierten Vergleich aller relevanten Technolgien finden Sie hier im Überblick. 

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1. Die Zukunft der schnellen Datenübertragung
2. Teil 2: Technologien im Vergleich sowie Anwendungen

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