So bleiben Hochgeschwindigkeits-Datennetze störungsfrei

Datenübertragungsanwendungen sind das Rückgrat der digitalen Wirtschaft. Künstliche Intelligenz, Cloud Computing und Hyperscale-Rechenzentren erzeugen Datenmengen im Tera- und Petabyte-Bereich, deren Verarbeitung hochskalierbare Speicherarchitekturen und leistungsfähige Übertragungssysteme erfordert. Gleichzeitig müssen die elektronischen Komponenten zuverlässig vor elektromagnetischen Störungen (EMI) geschützt werden, da diese Geschwindigkeit, Integrität und Sicherheit der Datenübertragung beeinträchtigen können.

Mit dem kontinuierlich wachsenden Datenaufkommen hängt die Systemleistung zunehmend davon ab, Engpässe entlang der gesamten Übertragungskette zu vermeiden. Informationen müssen Prozessoren, Speicher und Netzwerkausrüstung schnell, zuverlässig und effizient erreichen. Einschränkungen bei Bandbreite, Latenz oder Signalintegrität wirken sich unmittelbar auf den Betrieb aus.

Eine Schlüsseltechnologie zur Bewältigung dieser Anforderungen ist die Glasfasertechnik. Sie ermöglicht bis zu 100-mal höhere Übertragungsgeschwindigkeiten als Kupferkabel, erreicht diese über größere Distanzen bei minimalem Signalverlust und hat sich daher als bevorzugte Lösung moderner Netzwerkinfrastrukturen etabliert.

Allerdings entsteht an der Schnittstelle zwischen optischen Netzwerken und elektronischer Hardware eine zentrale Herausforderung: Während Glasfaserkabel Daten als Lichtsignale übertragen, arbeiten Leiterplatten, Prozessoren und Netzwerkgeräte mit elektrischen Signalen. Deshalb müssen die optischen Signale zuverlässig in elektrische Signale umgewandelt werden. Dieser Vorgang wird als optisch-elektrische (O/E) Wandlung bezeichnet. 

Optische Transceiver als Schnittstelle zwischen Glasfaser und Elektronik

Optische Transceiver bilden die entscheidende Schnittstelle zwischen Glasfasernetzen und elektronischen Systemen. Die kompakten, bidirektionalen Module wandeln eingehende Lichtsignale in elektrische Signale um und konvertieren elektrische Signale für die Übertragung über Glasfaser wieder in Lichtsignale. Damit fungieren sie als zentrale Brücke zwischen Hochgeschwindigkeitsnetzwerken und den Systemen, die Daten verarbeiten, übertragen und speichern.

Moderne optische Transceiver besitzen in der Regel ein robustes Metallgehäuse aus Edelstahl oder Zinkdruckguss. Dieses sorgt für mechanische Stabilität, schützt die empfindliche Elektronik und trägt wesentlich zum Schutz vor elektromagnetischen Störungen (EMI) bei. An einem Ende befindet sich die optische Schnittstelle für den Glasfaseranschluss, am anderen ein elektrischer Kartenrandsteckverbinder, der direkt mit einem Käfig oder Steckplatz auf der Leiterplatte der Netzwerkausrüstung verbunden wird.

Vorwärtsfehlerkorrektur in der Luft- und Raumfahrt

Hohe Datenraten über Glasfaser erweitern die Möglichkeiten moderner Avionik, erhöhen jedoch die Anforderungen an die Signalqualität. Vorwärtsfehlerkorrektur trägt dazu bei, Bitfehlerraten zu senken und Übertragungen robuster auszulegen.

Grover Brower

Warum EMI die Datenübertragung beeinträchtigen kann

Mit steigenden Datenraten gewinnt die Kontrolle elektromagnetischer Störungen (EMI) zunehmend an Bedeutung. Hochgeschwindigkeitssignale reagieren empfindlich auf Störeinflüsse, die die Signalintegrität beeinträchtigen, Fehler verursachen oder die Zuverlässigkeit des Systems verringern können. Zwar sind Glasfaserkabel selbst unempfindlich gegenüber EMI, die aktiven elektronischen Komponenten optischer Transceiver jedoch nicht.

Bereits kleine Spalte oder Unterbrechungen an Gehäusen, Steckverbindern und Schnittstellen können die Abschirmwirkung reduzieren. In Hochfrequenzumgebungen können solche Öffnungen zudem wie Schlitzantennen wirken und externe Störungen in empfindliche Schaltungen einkoppeln.

Eine unzureichende EMI-Abschirmung beeinträchtigt nicht nur die Leistungsfähigkeit, sondern kann auch die Einhaltung gesetzlicher Vorgaben für elektromagnetische Emissionen gefährden. In dicht bestückten Rechenzentren können sich Störungen zudem auf benachbarte Komponenten auswirken.

 Für eine wirksame Abschirmung müssen Spalte so abgedichtet werden, dass eine durchgängige elektrische Erdung zwischen den Kontaktflächen erhalten bleibt. Leitfähige Dichtungen schließen diese Lücken und schaffen einen zuverlässigen leitfähigen Pfad. Besonders Form-in-Place-Dichtungen (FIP) bieten dabei Vorteile für den Einsatz in optischen Transceivern.

EMI-Abschirmmaterialien gegen Korrosion bei Militärfahrzeugen

Galvanische Korrosion stellt eine ernstzunehmende Schwachstelle in der EMI-Abschirmung moderner Militärfahrzeuge dar. Der Beitrag zeigt, welche Materialsysteme und Verarbeitungsschritte erforderlich sind, um die Systemfunktion dauerhaft sicherzustellen.

Tim Kearvell

Form-in-place-Dichtungen für eine zuverlässige EMI-Abschirmung

FIP-Dichtungen eignen sich sehr gut für die extrem kleinen, dicht gepackten und geometrisch komplexen Gehäuse, die für Transceiver-Konstruktionen mit hoher Packungsdichte typisch sind. Statt Material aus einer Platte vorzuschneiden oder eine Dichtung in eine Nut einzusetzen, lassen sich FIP-Dichtungen robotergestützt direkt als präzise Raupe aus leitfähigem Material auf das Gehäuse auftragen. Diese konstruktive Eigenschaft ermöglicht es Ingenieuren, EMI-Abschirmung exakt dort zu platzieren, wo sie benötigt wird, also entlang schmaler Kanäle, komplexer Verläufe und dreidimensionaler Oberflächen, die mit herkömmlichen gestanzten Dichtungen nicht realisierbar sind.

Durch den Einsatz von FIP-Dichtungen können Ingenieure innerhalb des Gehäuses eine wirksame Abschirmung zwischen einzelnen Bereichen sowie von Hohlraum zu Hohlraum erzielen und so das Risiko reduzieren, dass Signalrauschen zwischen benachbarten Komponenten übertragen wird. In Hochgeschwindigkeits-Transceiver-Elektronik, in der Bauraum knapp und die Komponentendichte hoch ist, ist dieses Schutzniveau entscheidend für die Signalintegrität.

Die hohe Leistungsfähigkeit von FIP-Dichtungen beruht auf einem Silikonbinder, der leitfähige Metallpartikel enthält. Diese Kombination bietet eine sehr gute EMI-Abschirmung und bewahrt zugleich die Flexibilität, die erforderlich ist, um sich bei geringer Kompressionskraft an Kontaktflächen anzupassen. Das Ergebnis ist eine hochwirksame Dichtung, die sowohl elektrische als auch mechanische Konstruktionsziele unterstützt.

Schutz optischer Transceiver vor Staub und Verunreinigungen

Zusätzlich zur EMI-Abschirmung bieten FIP-Dichtungen eine Umgebungsabdichtung gegen Staub und andere Verunreinigungen. Dies ist besonders wichtig für optische Komponenten, bei denen bereits geringe Verunreinigungen die Leistung oder langfristige Zuverlässigkeit beeinträchtigen können.

FIP-Dichtungen ermöglichen darüber hinaus Arbeits- und Kosteneinsparungen bei der Fertigung. Da das Dichtungsmaterial direkt auf das Gehäuse dosiert und vor Ort ausgehärtet wird, wird es zu einem integrierten Bestandteil der Baugruppe. Dadurch sinkt das Risiko einer Fehlausrichtung während der Montage, und die Handhabungs- und Platzierungsschritte, die bei festen, vorgeformten Dichtungen erforderlich sind, entfallen.

Roboter- und CNC-gesteuerte Dosierung sorgt für Wiederholgenauigkeit und Präzision, selbst bei komplexen Designs mit mehreren Kavitäten. FIP-Dichtungen lassen sich direkt auf dünne Wände oder Rahmen von optischen Transceivern aufbringen. Die beim Dosieren entstehende durchgehende Raupe bildet eine nahtlose Abdichtung ohne Fugen oder Überlappungen und reduziert so die Wahrscheinlichkeit von Schwachstellen, die die Abschirmwirkung im Laufe der Zeit beeinträchtigen könnten.

Wie Rosenberger OSI den Rechenzentrums-Boom absichert

Trotz Milliardeninvestitionen wächst die Gefahr, dass der Rechenzentrumsstandort Deutschland den Anschluss verliert. Entscheidende Engpässe bei Personal und Infrastruktur machen alternative Lösungsmodelle im Projektmanagement zunehmend unverzichtbar.

Feuchtigkeitshärtende EMI Dichtungen für kompakte Transceiver

Unter den für diese Anwendungen verfügbaren FIP-Dichtungen wird Cho-Form 5528 von Parker Chomerics häufig in Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungsanwendungen eingesetzt. Das feuchtigkeitshärtende EMI-Dichtungsmaterial besteht aus versilberten Kupferpartikeln, die in einem Silikonbinder eingebettet sind. Im Unterschied zu wärmehärtenden Lösungen erfolgt die Aushärtung durch Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft, sodass keine erhöhten Temperaturen erforderlich sind, um die vorgesehenen mechanischen und elektrischen Eigenschaften zu erreichen. Dies kann insbesondere bei Baugruppen mit temperaturempfindlichen Komponenten von Vorteil sein.

Das Material bietet eine hohe Abschirmwirkung bei gleichzeitig geringer erforderlicher Verpressungskraft. Dies ist insbesondere für optische Transceiver mit dünnwandigen Gehäusen und begrenzter Klemmkraft relevant. Durch die geringe Kompression kann sich die Dichtung an die Kontaktflächen anpassen und so zur Abdichtung beitragen, ohne die mechanische Belastung empfindlicher optischer und elektronischer Komponenten unnötig zu erhöhen. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich das Material insbesondere für kompakte Bauformen mit hoher Packungsdichte.

Sichere Datenübertragung für Rechenzentren und Hochgeschwindigkeitsnetze

Schnelle und zuverlässige Datenübertragung ist ein grundlegendes Element der modernen Gesellschaft. Sie dient als „digitales Rückgrat“, das Wirtschaftswachstum, die Funktionalität kritischer Infrastrukturen und reibungslose tägliche Betriebsabläufe fördert. In einer zunehmend digitalen Welt gilt die Hochgeschwindigkeitskonnektivität ähnlich wie Strom oder Wasser als wichtige Versorgungsquelle in vielen Bereichen, von der industriellen Automatisierung bis hin zum Verteidigungssektor und zum Gesundheitswesen.

 Angesichts der stetig steigenden Datenanforderungen nimmt die Bedeutung robuster, ausgereifter Schnittstellen zwischen optischen und elektronischen Systemen weiter zu. Eine effektive EMI-Abschirmung spielt eine wichtige Rolle, um zu gewährleisten, dass diese Systeme die erforderliche Leistung, Zuverlässigkeit und Konformität erreichen.

electronica 2026: Halle B3, Stand 457