Moderne Fahrzeuge enthalten Dutzende Kameras, Radarsensoren, LiDAR-Einheiten und Infotainmentsysteme, die alle zuverlässige Hochfrequenz-Signalverbindungen benötigen. Zwei Steckverbinderfamilien dominieren diesen Bereich: FAKRA für RF-Signale (Hochfrequenz) und HSD (High-Speed Data) für differentielle Datensignale. Für Systementwickler und Kabelbaumingenieure im Automobilbereich ist es wichtig zu verstehen, wann welcher Typ eingesetzt wird und worin sie sich unterscheiden.
Was ist FAKRA?
FAKRA steht für Fachkreis Automobil. Das Steckverbindersystem FAKRA ist eine standardisierte Koaxialsteckerfamilie, die speziell für RF-Anwendungen im Automobilbereich entwickelt wurde. Es ist durch die DIN-Norm 72594 definiert und bei europäischen sowie globalen Automobilherstellern weit verbreitet.
FAKRA-Steckverbinder sind koaxial. Sie übertragen ein einzelnes RF-Signal über einen Innenleiter mit Dielektrikum und Außenschirm. So werden die Impedanzkontrolle und Abschirmung für RF-Signale sichergestellt.
FAKRA-Farbkennzeichnung
FAKRA-Steckverbinder verwenden ein farbcodiertes Kodiersystem, um eine Verwechslung unterschiedlicher Signaltypen zu verhindern. Jede Farbe steht für eine bestimmte Anwendung:
| Farbe | Anwendung |
|---|---|
| Blau | GPS-Antenne |
| Rot | Mobilfunk (GSM/LTE) |
| Gelb | Satellitenradio (SiriusXM, DAB) |
| Grün | Diversity-Antenne |
| Weiß | SDARS (Satelliten-Digitalradio) |
| Schwarz | Allgemeine Anwendungen / Video |
| Violett | Rückfahrkamera / CVBS-Video |
| Braun | Telematik |
| Orange | SDARS / XM |
| Beige | Antennendiversity |
Die Kodierung verhindert zum Beispiel, dass ein GPS-Antennenkabel versehentlich an einen Mobilfunkantennen-Port angeschlossen wird. Das ist bei der Fahrzeugmontage besonders wichtig, wenn Hunderte Steckverbinder in einer Fertigungslinie installiert werden.
FAKRA-Spezifikationen
- Impedanz: 50Ω (Standard) oder 75Ω (Videoanwendungen)
- Frequenzbereich: DC bis 6 GHz (je nach Variante)
- Steckzyklen: mindestens 30 (Automotive-Qualität)
- Betriebstemperatur: -40°C bis +105°C
- Verriegelung: Rastverschluss mit hörbarem Einrasten
- IP-Schutzart: IP6K9K (abgedichtete Varianten)
FAKRA-Anwendungen
FAKRA-Steckverbinder kommen zum Einsatz bei:
- GPS/GNSS-Antennen: Verbindung dachmontierter GPS-Antennen mit Navigationsmodulen
- Mobilfunkantennen: 4G/5G-Antennenanschlüsse für Telematik und vernetzte Fahrzeugsysteme
- Satellitenradio: SiriusXM- und DAB-Antennenanschlüsse
- Rückfahrkameras: CVBS-Videosignal von Rückfahrkameras zu Hauptgeräten (Variante 75Ω)
- Radar: Einige Nahbereichsradarsensoren verwenden FAKRA für RF-Verbindungen
- V2X (Vehicle-to-Everything): DSRC- und C-V2X-Antennenanschlüsse
Was ist HSD?
HSD (High-Speed Data) ist ein von Rosenberger entwickeltes differenzielles Steckverbindersystem für Kfz-Hochgeschwindigkeitsdaten. Anders als die Koaxialkonstruktion von FAKRA verwendet HSD Differenzialpaare – zwei Leiter mit gleich großen, entgegengesetzten Signalen. Das bietet eine hohe Störfestigkeit und ermöglicht deutlich höhere Datenraten.
HSD-Steckverbinder sind durch die Norm USCAR-2 definiert und werden von großen Automobilherstellern wie BMW, Mercedes-Benz, Audi und Volkswagen eingesetzt.
HSD-Varianten
HSD 4+2: die häufigste Variante. Sie umfasst zwei differentielle Paare (4 Signalpins) sowie 2 Strom-/Massepins. Unterstützt LVDS (Low-Voltage Differential Signaling) und andere differentielle Protokolle.
HSD 2+2: zwei Signalpins sowie 2 Strom-/Massepins. Für Anwendungen mit einem differentiellen Leitungspaar.
Mini HSD: Ein kleinerer HSD-Steckverbinder für platzkritische Anwendungen.
HSD-Spezifikationen
- Signaltyp: differentiell (LVDS, APIX, FPD-Link, GMSL)
- Datenrate: Bis zu 6 Gbps pro Paar (abhängig vom Protokoll)
- Betriebstemperatur: -40°C bis +125°C
- Steckzyklen: mindestens 30
- IP-Schutzart: IP6K9K (abgedichtet)
- Impedanz: 100Ω differentiell
HSD-Anwendungen
HSD-Steckverbinder kommen zum Einsatz bei:
- Surround-View-Kameras: Hochauflösende Videodaten mehrerer Kameras zur zentralen Verarbeitungseinheit
- ADAS-Kameras: Nach vorn gerichtete Kameras für Spurverlassenswarnung und automatische Notbremsung
- Rückfahrkameras: hochauflösendes Rückfahrkamerabild (ersetzt in neueren Systemen FAKRA CVBS)
- Displayverbindungen: Videodaten von Steuergeräten zu Kombiinstrumenten und zentralen Displays
- LiDAR: Punktwolkendaten von LiDAR-Sensoren zu ADAS-Prozessoren
- Radar: hochauflösende Radardaten in neueren 4D-Bildgebungsradarsystemen
FAKRA vs. HSD: die wichtigsten Unterschiede
| Parameter | FAKRA | HSD |
|---|---|---|
| Signaltyp | RF (koaxial, unsymmetrisch) | Hochgeschwindigkeits-Differenzsignal |
| Bauweise | Koaxial | Mehrpolige Differenzialverbindung |
| Impedanz | 50Ω oder 75Ω | 100Ω-Differenzial |
| Frequenz/Datenrate | DC zu 6 GHz | Bis zu 6 Gbps pro Adernpaar |
| Protokolle | RF (GPS, Mobilfunk, CVBS) | LVDS, APIX, FPD-Link, GMSL |
| Farbcodierung | Ja (anwendungsspezifisch) | Nein |
| Pinanzahl | 1 Signal + Schirm | 4+2 oder 2+2 |
| Hauptanwendung | Antenne, RF, ältere Videoanschlüsse | Kamera-, Display- und ADAS-Daten |
| Standard | DIN 72594 | USCAR-2 |
Der grundlegende Unterschied liegt in der Signalart. FAKRA ist für RF-Signale gedacht – Antennenanschlüsse, Radar-RF und analoges Video (CVBS). HSD ist für schnelle digitale Daten ausgelegt – Kameravideoströme, Displaydaten und Sensordaten über Differenzsignale wie LVDS.
In einem modernen Fahrzeug findet man beide:
- FAKRA am GPS-Antennenkabel, an der Mobilfunkantenne und an der Satellitenradioantenne
- HSD an Kamerakabeln, die Rundumsichtkameras mit dem ADAS-Prozessor verbinden
Mini-FAKRA
Da Fahrzeuge stärker vernetzt werden und der Platz knapper wird, hat sich Mini FAKRA als kleinere Alternative zu Standard-FAKRA etabliert. Mini-FAKRA-Steckverbinder sind etwa 40% kleiner als Standard-FAKRA, behalten aber dasselbe farbcodierte Verriegelungssystem und die gleiche RF-Leistung bei.
Mini FAKRA wird zunehmend spezifiziert für:
- Kompakte Telematik-Steuergeräte (TCUs)
- Antennenmodule bei beengten Platzverhältnissen
- Mehrantennensysteme, in denen mehrere FAKRA-Steckverbinder auf kleinem Raum Platz finden müssen
Der Mini-FAKRA-Standard ist in ISO 20860 festgelegt.
Zwischen FAKRA und HSD wählen
Die Wahl zwischen FAKRA und HSD richtet sich nach dem Signaltyp, nicht nach persönlichen Vorlieben:
Verwenden Sie FAKRA, wenn:
- Anschluss von Antennen (GPS, Mobilfunk, Satellit, V2X)
- Übertragung von RF-Signalen (Radar RF, DSRC)
- Übertragung von analogem Video (CVBS-Rückfahrkamera in älteren Systemen)
- Farbkodierte Verriegelung zur Vermeidung falscher Steckverbindungen erforderlich
Verwenden Sie HSD, wenn:
- Übertragung hochauflösender Kamerabilder (LVDS, APIX, FPD-Link, GMSL)
- Anschluss von Displays an Headunits oder Kombiinstrumente
- Hochgeschwindigkeitsdaten von Sensoren übertragen (LiDAR, 4D-Radar)
- Für die Störfestigkeit benötigt die Anwendung differentielle Signalübertragung
Bei vielen modernen Fahrzeugen kommen in einem Kamerasystem beide Standards zum Einsatz: FAKRA für die RF-Verbindung zu einem Radarsensor und HSD für die Videodaten der Kamera.
Qualitätsanforderungen an Kfz-Steckverbinder
Sowohl FAKRA- als auch HSD-Steckverbinder müssen strenge Qualitätsanforderungen der Automobilindustrie erfüllen:
Temperaturwechsel: -40°C bis +125°C (oder +150°C für Anwendungen im Motorraum) Vibrationsfestigkeit: gemäß ISO 16750-3 oder gleichwertig Feuchtebeständigkeit: gemäß ISO 16750-4 Chemikalienbeständigkeit: beständig gegen Fahrzeugflüssigkeiten (Öl, Kraftstoff, Bremsflüssigkeit, Kühlmittel) Steckkraft: Festgelegte maximale Einsteck- und Ausziehkräfte für den Einsatz in Montagelinien Kontaktwiderstand: Über die gesamte Lebensdauer des Steckverbinders niedrig und stabil
Das Automotive-Steckverbindersortiment von CZT umfasst FAKRA und HSD in Automotive-Qualität mit abgedichteten und offenen Varianten aller üblichen Farbcodes und Kontaktanordnungen.
Zusammenfassung
FAKRA und HSD ergänzen sich in Fahrzeugverkabelungen:
- FAKRA = RF-Koaxialstecker für Antennen und RF-Signale, nach Anwendung farbcodiert
- HSD = Hochgeschwindigkeits-Differenzsignalsteckverbinder für Kameravideo, Displaydaten und ADAS-Sensordaten
Beide sind in modernen Fahrzeugen unverzichtbar und müssen hohe Temperatur-, Vibrations- und Chemikalienanforderungen erfüllen. Zuerst die Signalart bestimmen, RF oder schnelles Differenzialsignal, und anschließend die passende Steckverbinderfamilie wählen.
Für die Beschaffung von FAKRA, HSD und weiteren Automotive-Steckverbindern bietet CZT eine umfassende Auswahl an Automobilsteckverbindern mit vollständiger Qualifizierung für den Automobilbereich.
