El cable coaxial , o coaxial (pronunciado / k oʊ . Æ k s / ) es un tipo de cable eléctrico que consta de un interior conductor rodeado por un conductor concéntrico escudo , con los dos separados por un dieléctrico ( aislante de material); muchos cables coaxiales también tienen una cubierta o funda protectora exterior. El término " coaxial " se refiere al conductor interno y la pantalla externa que comparten un eje geométrico.
El cable coaxial es un tipo de línea de transmisión que se utiliza para transportar señales eléctricas de alta frecuencia con bajas pérdidas. Se utiliza en aplicaciones como líneas troncales telefónicas, cables de red de Internet de banda ancha , buses de datos informáticos de alta velocidad , señales de televisión por cable y conexión de transmisores y receptores de radio a sus antenas . Se diferencia de otros cables blindados porque las dimensiones del cable y los conectores se controlan para proporcionar un espaciado de conductores constante y preciso, que es necesario para que funcione de manera eficiente como una línea de transmisión.
El cable coaxial se utilizó en la primera (1858) y después de las instalaciones de cables transatlánticos , pero su teoría no fue descrita hasta 1880 por el físico, ingeniero y matemático inglés Oliver Heaviside , quien patentó el diseño ese año (patente británica n. ° 1.407). . [1]
Aplicaciones
El cable coaxial se utiliza como línea de transmisión de señales de radiofrecuencia. Sus aplicaciones incluyen líneas de alimentación que conectan transmisores y receptores de radio a sus antenas, conexiones de redes de computadoras (por ejemplo, Ethernet ), audio digital ( S / PDIF ) y distribución de señales de televisión por cable . Una ventaja del coaxial sobre otros tipos de línea de transmisión de radio es que en un cable coaxial ideal, el campo electromagnético que transporta la señal existe solo en el espacio entre los conductores interno y externo . Esto permite instalar tendidos de cable coaxial junto a objetos metálicos como canalones sin las pérdidas de potencia que se producen en otros tipos de líneas de transmisión. El cable coaxial también protege la señal de interferencias electromagnéticas externas .
Descripción
El cable coaxial conduce la señal eléctrica mediante un conductor interno (generalmente cobre sólido, cobre trenzado o alambre de acero chapado en cobre) rodeado por una capa aislante y todo encerrado por un blindaje, típicamente de una a cuatro capas de trenza metálica tejida y cinta metálica. El cable está protegido por una chaqueta aislante exterior. Normalmente, el exterior del blindaje se mantiene al potencial de tierra y se aplica un voltaje de transporte de señal al conductor central. La ventaja del diseño coaxial es que con el modo diferencial, corrientes de vaivén iguales en el conductor interno y en el interior del conductor externo, los campos eléctricos y magnéticos de la señal están restringidos al dieléctrico , con pocas fugas fuera del blindaje. Además, se evita en gran medida que los campos eléctricos y magnéticos fuera del cable interfieran con las señales dentro del cable, si se filtran corrientes desiguales en el extremo receptor de la línea. Esta propiedad hace que el cable coaxial sea una buena opción tanto para transportar señales débiles, que no pueden tolerar la interferencia del entorno, como para señales eléctricas más fuertes, que no deben irradiarse o acoplarse a estructuras o circuitos adyacentes. [2] Los cables de mayor diámetro y los cables con múltiples blindajes tienen menos fugas.
Las aplicaciones comunes del cable coaxial incluyen distribución de video y CATV , transmisión de RF y microondas y conexiones de datos de computadora e instrumentación. [3]
La impedancia característica del cable () está determinada por la constante dieléctrica del aislante interno y los radios de los conductores interno y externo. En los sistemas de radiofrecuencia, donde la longitud del cable es comparable a la longitud de onda de las señales transmitidas, una impedancia característica del cable uniforme es importante para minimizar las pérdidas. Las impedancias de fuente y carga se eligen para que coincidan con la impedancia del cable para garantizar la máxima transferencia de potencia y la mínima relación de onda estacionaria . Otras propiedades importantes del cable coaxial incluyen la atenuación en función de la frecuencia, la capacidad de manejo de voltaje y la calidad del blindaje. [2]
Construcción
Las opciones de diseño del cable coaxial afectan el tamaño físico, el rendimiento de frecuencia, la atenuación, las capacidades de manejo de energía, la flexibilidad, la resistencia y el costo. El conductor interno puede ser sólido o trenzado; varado es más flexible. Para obtener un mejor rendimiento de alta frecuencia, el conductor interno puede estar plateado. El alambre de acero recubierto de cobre se usa a menudo como conductor interno para el cable que se usa en la industria de la televisión por cable. [4]
El aislante que rodea al conductor interno puede ser de plástico sólido, plástico de espuma o aire con espaciadores que sostienen el cable interno. Las propiedades del aislante dieléctrico determinan algunas de las propiedades eléctricas del cable. Una opción común es un aislante de polietileno sólido (PE), utilizado en cables de menor pérdida. El teflón sólido (PTFE) también se utiliza como aislante y exclusivamente en cables con clasificación plenum . [ cita requerida ] Algunas líneas coaxiales usan aire (o algún otro gas) y tienen espaciadores para evitar que el conductor interno toque el escudo.
Muchos cables coaxiales convencionales utilizan alambre de cobre trenzado que forma el blindaje. Esto permite que el cable sea flexible, pero también significa que hay espacios en la capa de blindaje y la dimensión interior del blindaje varía ligeramente porque la trenza no puede ser plana. A veces, la trenza está plateada. Para un mejor rendimiento del blindaje, algunos cables tienen un blindaje de doble capa. [4] El escudo puede tener solo dos trenzas, pero ahora es más común tener un escudo de lámina delgada cubierto por una trenza de alambre. Algunos cables pueden invertir en más de dos capas de blindaje, como "quad-shield", que utiliza cuatro capas alternas de lámina y trenza. Otros diseños de blindaje sacrifican la flexibilidad por un mejor rendimiento; algunos escudos son un tubo de metal sólido. Esos cables no se pueden doblar bruscamente, ya que el blindaje se doblará y provocará pérdidas en el cable. Cuando se utiliza un blindaje de lámina, un pequeño conductor de alambre incorporado en la lámina facilita la soldadura de la terminación del blindaje.
Para la transmisión de radiofrecuencia de alta potencia hasta aproximadamente 1 GHz, el cable coaxial con un conductor exterior de cobre sólido está disponible en tamaños de 0,25 pulgadas hacia arriba. El conductor exterior está corrugado como un fuelle para permitir flexibilidad y el conductor interior se mantiene en posición mediante una espiral de plástico para aproximarse a un dieléctrico de aire. [4] Una marca de este tipo de cable es Heliax . [5]
Los cables coaxiales requieren una estructura interna de un material aislante (dieléctrico) para mantener el espacio entre el conductor central y el blindaje. Las pérdidas dieléctricas aumentan en este orden: dieléctrico ideal (sin pérdida), vacío, aire, politetrafluoroetileno (PTFE), espuma de polietileno y polietileno sólido. Un dieléctrico no homogéneo debe compensarse con un conductor no circular para evitar los puntos calientes actuales.
Si bien muchos cables tienen un dieléctrico sólido, muchos otros tienen un dieléctrico de espuma que contiene tanto aire u otro gas como sea posible para reducir las pérdidas al permitir el uso de un conductor central de mayor diámetro. El coaxial de espuma tendrá aproximadamente un 15% menos de atenuación, pero algunos tipos de dieléctrico de espuma pueden absorber la humedad, especialmente en sus muchas superficies, en ambientes húmedos, lo que aumenta significativamente la pérdida. Los soportes en forma de estrella o radios son incluso mejores pero más caros y muy susceptibles a la infiltración de humedad. Aún más caros fueron los coaxiales espaciados por aire utilizados para algunas comunicaciones entre ciudades a mediados del siglo XX. El conductor central estaba suspendido por discos de polietileno cada pocos centímetros. En algunos cables coaxiales de baja pérdida, como el tipo RG-62, el conductor interno está sostenido por una hebra en espiral de polietileno, de modo que existe un espacio de aire entre la mayor parte del conductor y el interior de la chaqueta. La constante dieléctrica más baja del aire permite un diámetro interior mayor a la misma impedancia y un diámetro exterior mayor a la misma frecuencia de corte, reduciendo las pérdidas óhmicas . Los conductores internos a veces están plateados para suavizar la superficie y reducir las pérdidas debidas al efecto piel . [4] Una superficie rugosa extiende la trayectoria de la corriente y concentra la corriente en los picos, aumentando así la pérdida óhmica.
La chaqueta aislante se puede fabricar con muchos materiales. Una opción común es el PVC , pero algunas aplicaciones pueden requerir materiales resistentes al fuego. Las aplicaciones al aire libre pueden requerir que la chaqueta resista la luz ultravioleta , la oxidación , el daño por roedores o el entierro directo . Los cables coaxiales inundados utilizan un gel bloqueador de agua para proteger el cable de la infiltración de agua a través de pequeños cortes en la chaqueta. Para las conexiones internas del chasis, se puede omitir la cubierta aislante.
Propagación de señales
Las líneas de transmisión de dos conductores tienen la propiedad de que la onda electromagnética que se propaga por la línea se extiende hacia el espacio que rodea a los cables paralelos. Estas líneas tienen bajas pérdidas, pero también tienen características indeseables. No se pueden doblar, torcer con fuerza o moldear de otro modo sin cambiar su impedancia característica , lo que provoca el reflejo de la señal de regreso hacia la fuente. Tampoco se pueden enterrar, correr o unir a nada conductor , ya que los campos extendidos inducirán corrientes en los conductores cercanos, lo que provocará una radiación no deseada y la desafinación de la línea. Los aisladores de separación se utilizan para mantenerlos alejados de superficies metálicas paralelas. Las líneas coaxiales resuelven en gran medida este problema al confinar prácticamente toda la onda electromagnética al área dentro del cable. Por lo tanto, las líneas coaxiales se pueden doblar y torcer moderadamente sin efectos negativos, y se pueden atar a soportes conductores sin inducir corrientes no deseadas en ellas, siempre que se tomen las medidas necesarias para garantizar corrientes de contrafase de señal de modo diferencial en el cable.
En aplicaciones de radiofrecuencia de hasta unos pocos gigahercios , la onda se propaga principalmente en el modo magnético eléctrico transversal (TEM) , lo que significa que los campos eléctrico y magnético son perpendiculares a la dirección de propagación. Sin embargo, por encima de una cierta frecuencia de corte , los modos eléctrico transversal (TE) o magnético transversal (TM) también pueden propagarse, como lo hacen en una guía de ondas hueca . Por lo general, no es deseable transmitir señales por encima de la frecuencia de corte, ya que puede causar que se propaguen múltiples modos con diferentes velocidades de fase , interfiriendo entre sí. El diámetro exterior es aproximadamente inversamente proporcional a la frecuencia de corte . También existe en el cable coaxial un modo de onda de superficie de propagación que no implica ni requiere el blindaje exterior, sino que sólo existe un conductor central único, pero este modo se suprime eficazmente en el cable coaxial de geometría convencional e impedancia común. Las líneas de campo eléctrico para este modo [TM] tienen un componente longitudinal y requieren longitudes de línea de media longitud de onda o más.
El cable coaxial puede verse como un tipo de guía de ondas . La potencia se transmite a través del campo eléctrico radial y el campo magnético circunferencial en el modo transversal TEM00 . Este es el modo dominante desde la frecuencia cero (CC) hasta un límite superior determinado por las dimensiones eléctricas del cable. [6]
Conectores
Los extremos de los cables coaxiales suelen terminar con conectores. Los conectores coaxiales están diseñados para mantener una forma coaxial a través de la conexión y tienen la misma impedancia que el cable adjunto. [4] Los conectores suelen estar revestidos con metales de alta conductividad como plata u oro resistente al deslustre. Debido al efecto de piel , la señal de RF solo es transportada por el revestimiento a frecuencias más altas y no penetra en el cuerpo del conector. Sin embargo, la plata se empaña rápidamente y el sulfuro de plata que se produce es poco conductor, lo que degrada el rendimiento del conector, lo que hace que la plata sea una mala elección para esta aplicación. [ cita requerida ]
Parámetros importantes
El cable coaxial es un tipo particular de línea de transmisión , por lo que los modelos de circuito desarrollados para líneas de transmisión generales son apropiados. Ver la ecuación de Telegrapher .
Parámetros físicos
En la siguiente sección, se utilizan estos símbolos:
- Longitud del cable, .
- Diámetro exterior del conductor interior ,.
- Diámetro interior del escudo, .
- Constante dieléctrica del aislante,. La constante dieléctrica a menudo se cita como la constante dieléctrica relativa referido a la constante dieléctrica del espacio libre : . Cuando el aislante es una mezcla de diferentes materiales dieléctricos (por ejemplo, la espuma de polietileno es una mezcla de polietileno y aire), entonces el término constante dieléctrica efectiva se utiliza a menudo.
- Permeabilidad magnética del aislante,. La permeabilidad se cita a menudo como la permeabilidad relativa referido a la permeabilidad del espacio libre : . La permeabilidad relativa casi siempre será 1.
Parámetros eléctricos fundamentales
- Shunt capacitancia por unidad de longitud, en faradios por metro. [7]
- Inductancia en serie por unidad de longitud, en henrys por metro.
- Resistencia en serie por unidad de longitud, en ohmios por metro. La resistencia por unidad de longitud es solo la resistencia del conductor interno y el blindaje a bajas frecuencias. A frecuencias más altas, el efecto piel aumenta la resistencia efectiva al confinar la conducción a una capa delgada de cada conductor.
- Conductancia de derivación por unidad de longitud, en siemens por metro. La conductancia en derivación suele ser muy pequeña porque se utilizan aisladores con buenas propiedades dieléctricas (una tangente de muy baja pérdida ). A altas frecuencias, un dieléctrico puede tener una pérdida resistiva significativa.
Parámetros eléctricos derivados
- Impedancia característica en ohmios (Ω). La impedancia compleja Z de una longitud infinita de línea de transmisión es:
- Donde R es la resistencia por unidad de longitud, L es la inductancia por unidad de longitud, G es la conductancia por unidad de longitud del dieléctrico, C es la capacitancia por unidad de longitud y s = jω = j 2 πf es la frecuencia. Las dimensiones "por unidad de longitud" se anulan en la fórmula de impedancia.
- En CC, los dos términos reactivos son cero, por lo que la impedancia tiene un valor real y es extremadamente alta. Parece que
- .
- A medida que aumenta la frecuencia, los componentes reactivos entran en vigor y la impedancia de la línea tiene un valor complejo. A muy bajas frecuencias (rango de audio, de interés para los sistemas telefónicos), G es típicamente mucho más pequeño que sC , por lo que la impedancia a bajas frecuencias es
- ,
- que tiene un valor de fase de -45 grados.
- A frecuencias más altas, los términos reactivos suelen dominar R y G , y la impedancia del cable vuelve a tener un valor real. Ese valor es Z 0 , la impedancia característica del cable:
- .
- Suponiendo que las propiedades dieléctricas del material dentro del cable no varían apreciablemente en el rango operativo del cable, la impedancia característica es independiente de la frecuencia por encima de aproximadamente cinco veces la frecuencia de corte del blindaje . Para cables coaxiales típicos, la frecuencia de corte del blindaje es de 600 (RG-6A) a 2000 Hz (RG-58C). [8]
- Los parámetros L y C se determinan a partir de la relación entre los diámetros interior ( d ) y exterior ( D ) y la constante dieléctrica ( ε ). La impedancia característica viene dada por [9]
- Atenuación (pérdida) por unidad de longitud, en decibelios por metro. Esto depende de la pérdida en el material dieléctrico que llena el cable y de las pérdidas resistivas en el conductor central y el blindaje exterior. Estas pérdidas dependen de la frecuencia y aumentan a medida que aumenta la frecuencia. Las pérdidas por efecto piel en los conductores se pueden reducir aumentando el diámetro del cable. Un cable con el doble de diámetro tendrá la mitad de la resistencia al efecto piel. Ignorando las pérdidas dieléctricas y de otro tipo, el cable más grande reduciría a la mitad la pérdida de dB / metro. Al diseñar un sistema, los ingenieros consideran no solo la pérdida en el cable sino también la pérdida en los conectores.
- Velocidad de propagación , en metros por segundo. La velocidad de propagación depende de la constante dieléctrica y la permeabilidad (que suele ser 1).
- Banda monomodo. En el cable coaxial, el modo dominante (el modo con la frecuencia de corte más baja ) es el modo TEM, que tiene una frecuencia de corte de cero; se propaga hasta dc. El modo con el siguiente corte más bajo es el modo TE 11 . Este modo tiene una 'onda' (dos inversiones de polaridad) al rodear la circunferencia del cable. Para una buena aproximación, la condición para que se propague el modo TE 11 es que la longitud de onda en el dieléctrico no sea mayor que la circunferencia promedio del aislante; es que la frecuencia es al menos
- .
- Por tanto, el cable es monomodo desde hasta cc hasta esta frecuencia y, en la práctica, podría utilizarse hasta el 90% [10] de esta frecuencia.
- Voltaje pico. La tensión máxima se establece mediante la tensión de ruptura del aislante .: [11]
- dónde
- E d es el voltaje de ruptura del aislador en voltios por metro
- d es el diámetro interior en metros
- D es el diámetro exterior en metros
- El voltaje pico calculado a menudo se reduce por un factor de seguridad.
Elección de impedancia
Las mejores impedancias de cable coaxial en aplicaciones de alta potencia, alto voltaje y baja atenuación se determinaron experimentalmente en Bell Laboratories en 1929 en 30, 60 y 77 Ω, respectivamente. Para un cable coaxial con dieléctrico de aire y un blindaje de un diámetro interior dado, la atenuación se minimiza eligiendo el diámetro del conductor interior para dar una impedancia característica de 76,7 Ω. [12] Cuando se consideran dieléctricos más comunes, la impedancia de mejor pérdida cae a un valor entre 52 y 64 Ω. El manejo de potencia máxima se logra a 30 Ω. [13]
La impedancia aproximada requerida para hacer coincidir una antena dipolo con alimentación central en el espacio libre (es decir, un dipolo sin reflejos en el suelo) es 73 Ω, por lo que el cable coaxial de 75 Ω se usaba comúnmente para conectar antenas de onda corta a receptores. Por lo general, estos involucran niveles tan bajos de potencia de RF que las características de manejo de energía y ruptura de alto voltaje no son importantes en comparación con la atenuación. Lo mismo ocurre con CATV , aunque muchas instalaciones de transmisión de TV y cabeceras de CATV utilizan antenas dipolo plegadas de 300 Ω para recibir señales fuera del aire, el cable coaxial de 75 Ω es un transformador balun 4: 1 conveniente para estas, además de poseer baja atenuación.
La media aritmética entre 30 Ω y 77 Ω es 53,5 Ω; la media geométrica es 48 Ω. La selección de 50 Ω como un compromiso entre la capacidad de manejo de potencia y la atenuación se cita en general como la razón del número. [12] 50 Ω también funciona bastante bien porque corresponde aproximadamente a la impedancia del punto de alimentación de un dipolo de media onda, montado aproximadamente a media onda por encima del suelo "normal" (idealmente 73 Ω, pero reducido para cables horizontales de baja altura) .
RG-62 es un cable coaxial de 93 Ω utilizado originalmente en redes de ordenadores centrales en la década de 1970 y principios de la de 1980 (era el cable utilizado para conectar terminales IBM 3270 a controladores de clúster de terminales IBM 3274/3174). Posteriormente, algunos fabricantes de equipos LAN, como Datapoint para ARCNET , adoptaron RG-62 como su estándar de cable coaxial. El cable tiene la capacitancia más baja por unidad de longitud en comparación con otros cables coaxiales de tamaño similar.
Todos los componentes de un sistema coaxial deben tener la misma impedancia para evitar reflejos internos en las conexiones entre componentes (consulte Adaptación de impedancia ). Tales reflejos pueden causar una atenuación de la señal. Introducen ondas estacionarias, que aumentan las pérdidas e incluso pueden provocar la ruptura del dieléctrico del cable con transmisión de alta potencia. En los sistemas de televisión o vídeo analógico, los reflejos provocan imágenes fantasma ; múltiples reflexiones pueden hacer que la señal original sea seguida por más de un eco. Si un cable coaxial está abierto (no conectado al final), la terminación tiene una resistencia casi infinita, lo que provoca reflejos. Si el cable coaxial está en cortocircuito, la resistencia de terminación es casi cero, lo que provoca reflejos con la polaridad opuesta. Los reflejos casi se eliminarán si el cable coaxial se termina en una resistencia pura igual a su impedancia.
Derivación de impedancia característica coaxial
Tomando la impedancia característica a altas frecuencias,
También se debe conocer la inductancia y capacitancia de los dos conductores cilíndricos concéntricos que es el cable coaxial. Por definicióny obteniendo el campo eléctrico por la fórmula del campo eléctrico de una línea infinita,
[14]
dónde es cargo,es la permitividad del espacio libre , es la distancia radial y es el vector unitario en la dirección que se aleja del eje. El voltaje , V, es
dónde es el diámetro interior del conductor exterior y es el diámetro del conductor interno. La capacitancia se puede resolver por sustitución,
y la inductancia se toma de la Ley de Ampere para dos conductores concéntricos (cable coaxial) y con la definición de inductancia ,
[15] y
dónde es inducción magnética ,es la permeabilidad del espacio libre ,es el flujo magnético yes la superficie diferencial. Tomando la inductancia por metro,
, [16]
Sustituyendo la capacitancia e inductancia derivadas,
[17]
Asuntos
Fuga de señal
La fuga de señal es el paso de campos electromagnéticos a través del blindaje de un cable y ocurre en ambas direcciones. La entrada es el paso de una señal externa al cable y puede provocar ruido y la interrupción de la señal deseada. La salida es el paso de la señal destinada a permanecer dentro del cable hacia el mundo exterior y puede resultar en una señal más débil al final del cable e interferencia de radiofrecuencia a los dispositivos cercanos. Las fugas graves generalmente son el resultado de conectores mal instalados o fallas en el blindaje del cable.
Por ejemplo, en los Estados Unidos, la fuga de señales de los sistemas de televisión por cable está regulada por la FCC, ya que las señales de cable utilizan las mismas frecuencias que las bandas aeronáuticas y de radionavegación. Los operadores de CATV también pueden optar por monitorear sus redes en busca de fugas para evitar el ingreso. Las señales externas que ingresan al cable pueden causar ruido no deseado y imagen fantasma. El ruido excesivo puede abrumar la señal, haciéndola inútil. La entrada en el canal se puede eliminar digitalmente mediante la cancelación de la entrada .
Un blindaje ideal sería un conductor perfecto sin agujeros, huecos o golpes conectados a una tierra perfecta. Sin embargo, un blindaje liso, sólido y altamente conductor sería pesado, inflexible y costoso. Dicho cable coaxial se utiliza para alimentaciones en línea recta a torres de transmisión de radio comerciales. Los cables más económicos deben hacer concesiones entre la eficacia del blindaje, la flexibilidad y el coste, como la superficie corrugada de los blindajes rígidos, trenzados flexibles o de lámina. Dado que los blindajes no pueden ser conductores perfectos, la corriente que fluye en el interior del blindaje produce un campo electromagnético en la superficie exterior del blindaje.
Considere el efecto piel . La magnitud de una corriente alterna en un conductor decae exponencialmente con la distancia debajo de la superficie, siendo la profundidad de penetración proporcional a la raíz cuadrada de la resistividad. Esto significa que, en un escudo de espesor finito, una pequeña cantidad de corriente seguirá fluyendo por la superficie opuesta del conductor. Con un conductor perfecto (es decir, resistividad cero), toda la corriente fluiría en la superficie, sin penetración en y a través del conductor. Los cables reales tienen un blindaje hecho de un conductor imperfecto, aunque generalmente muy bueno, por lo que siempre debe haber alguna fuga.
Los huecos o agujeros permiten que parte del campo electromagnético penetre hacia el otro lado. Por ejemplo, los escudos trenzados tienen muchos huecos pequeños. Los espacios son más pequeños cuando se usa un blindaje de lámina (metal sólido), pero todavía hay una costura a lo largo del cable. La lámina se vuelve cada vez más rígida a medida que aumenta el grosor, por lo que una capa delgada de lámina a menudo está rodeada por una capa de metal trenzado, lo que ofrece una mayor flexibilidad para una sección transversal determinada.
La fuga de señal puede ser grave si hay un contacto deficiente en la interfaz con los conectores en cualquier extremo del cable o si hay una rotura en el blindaje.
Para reducir en gran medida la fuga de señal hacia adentro o hacia afuera del cable, en un factor de 1000, o incluso 10,000, los cables superpantallados se utilizan a menudo en aplicaciones críticas, como contadores de flujo de neutrones en reactores nucleares .
Los cables superpantallados para uso nuclear se definen en IEC 96-4-1, 1990; sin embargo, como ha habido largos lapsos en la construcción de centrales nucleares en Europa, muchas instalaciones existentes utilizan cables super apantallados según la norma británica AESS (TRG) 71181. [18] que se hace referencia en IEC 61917. [19]
Bucles de tierra
Una corriente continua, aunque sea pequeña, a lo largo del blindaje imperfecto de un cable coaxial puede causar interferencias visibles o audibles. En los sistemas CATV que distribuyen señales analógicas, la diferencia de potencial entre la red coaxial y el sistema de conexión a tierra eléctrica de una casa puede provocar una "barra de zumbido" visible en la imagen. Esto aparece como una amplia barra de distorsión horizontal en la imagen que se desplaza lentamente hacia arriba. Estas diferencias de potencial se pueden reducir mediante la unión adecuada a un terreno común en la casa. Ver bucle de tierra .
Ruido
Los campos externos crean un voltaje a través de la inductancia del exterior del conductor externo entre el emisor y el receptor. El efecto es menor cuando hay varios cables en paralelo, ya que esto reduce la inductancia y, por tanto, la tensión. Debido a que el conductor externo lleva el potencial de referencia para la señal en el conductor interno, el circuito receptor mide el voltaje incorrecto.
Efecto transformador
El efecto del transformador se utiliza a veces para mitigar el efecto de las corrientes inducidas en el blindaje. Los conductores interior y exterior forman el devanado primario y secundario del transformador, y el efecto se mejora en algunos cables de alta calidad que tienen una capa exterior de mu-metal . Debido a este transformador 1: 1, el voltaje mencionado anteriormente a través del conductor externo se transforma en el conductor interno para que el receptor pueda cancelar los dos voltajes. Muchos emisores y receptores tienen medios para reducir aún más las fugas. Aumentan el efecto transformador pasando todo el cable a través de un núcleo de ferrita una o más veces.
Corriente y radiación en modo común
La corriente de modo común ocurre cuando las corrientes parásitas en el blindaje fluyen en la misma dirección que la corriente en el conductor central, lo que hace que el cable coaxial irradie. Son lo opuesto a las corrientes de modo diferencial "push-pull" deseadas, donde las corrientes de señal en el conductor interno y externo son iguales y opuestas.
La mayor parte del efecto de blindaje en el cable coaxial resulta de corrientes opuestas en el conductor central y el blindaje que crean campos magnéticos opuestos que se cancelan y, por lo tanto, no irradian. El mismo efecto ayuda a la línea de escalera . Sin embargo, la línea de escalera es extremadamente sensible a los objetos metálicos circundantes, que pueden ingresar a los campos antes de que se cancelen por completo. Coax no tiene este problema, ya que el campo está encerrado en el escudo. Sin embargo, todavía es posible que se forme un campo entre la pantalla y otros objetos conectados, como la antena que alimenta el cable coaxial. La corriente formada por el campo entre la antena y el blindaje coaxial fluiría en la misma dirección que la corriente en el conductor central y, por lo tanto, no se cancelaría. La energía irradiaría desde el propio cable coaxial, lo que afectaría el patrón de radiación de la antena. Con suficiente potencia, esto podría suponer un peligro para las personas que se encuentran cerca del cable. Un balun correctamente colocado y del tamaño adecuado puede evitar la radiación de modo común en el cable coaxial. Se puede utilizar un transformador de aislamiento o un condensador de bloqueo para acoplar un cable coaxial al equipo, donde es deseable pasar señales de radiofrecuencia pero para bloquear la corriente continua o la energía de baja frecuencia.
Estándares
La mayoría de los cables coaxiales tienen una impedancia característica de 50, 52, 75 o 93 Ω. La industria de RF utiliza nombres de tipo estándar para cables coaxiales. Gracias a la televisión, RG-6 es el cable coaxial utilizado más comúnmente para uso en el hogar, y la mayoría de las conexiones fuera de Europa son por conectores F .
Se especificó una serie de tipos estándar de cable coaxial para usos militares , en la forma "RG- #" o "RG - # / U". Datan de la Segunda Guerra Mundial y se enumeraron en MIL-HDBK-216 publicado en 1962. Estas designaciones ahora son obsoletas. La designación RG significa Guía de radio; la designación U significa Universal. El estándar militar actual es MIL-SPEC MIL-C-17. Los números MIL-C-17, como "M17 / 75-RG214", se dan para cables militares y números de catálogo del fabricante para aplicaciones civiles. Sin embargo, las designaciones de la serie RG fueron tan comunes durante generaciones que todavía se utilizan, aunque los usuarios críticos deben tener en cuenta que, dado que se retira el manual, no existe un estándar que garantice las características eléctricas y físicas de un cable descrito como "RG- # tipo". Los designadores RG se utilizan principalmente para identificar conectores compatibles que se ajustan a las dimensiones del conductor interno, el dieléctrico y la cubierta de los cables antiguos de la serie RG.
Tipo | Impedancia (ohmios) | Núcleo (mm) | Dieléctrico | Diámetro exterior | Escudos | Observaciones | Max. atenuación, 750 MHz (dB / 100 pies) | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Tipo | (VF) | (en) | (mm) | (en) | (mm) | ||||||
RG-6 / U | 75 | 1.024 | PF | 0,75 | 0,185 | 4,7 | 0,270 | 6,86 | Doble | Baja pérdida en alta frecuencia para televisión por cable , televisión por satélite y módems por cable | 5.650 |
RG-6 / UQ | 75 | 1.024 | PF | 0,75 | 0,185 | 4,7 | 0,298 | 7.57 | Patio | Este es "quad shield RG-6". Tiene cuatro capas de blindaje ; regular RG-6 tiene solo uno o dos | 5.650 [20] |
RG-7 | 75 | 1,30 | PF | 0,225 | 5.72 | 0.320 | 8.13 | Doble | Baja pérdida en alta frecuencia para televisión por cable , televisión por satélite y módems por cable | 4.570 | |
RG-8 / U | 50 | 2.17 | EDUCACIÓN FÍSICA | 0,285 | 7.2 | 0,405 | 10,3 | Radioaficionado ; Thicknet ( 10BASE5 ) es similar | 5.967 [21] | ||
RG-8X | 50 | 1,47 | PF | 0,82 | 0,155 | 3.9 | 0,242 | 6.1 | Único | Una versión más delgada, con algunas de las características eléctricas del RG-8U en un diámetro similar al RG-59. [22] | 10,946 [21] |
RG-9 / U | 51 | EDUCACIÓN FÍSICA | 0,420 | 10,7 | |||||||
RG-11 / U | 75 | 1,63 | EDUCACIÓN FÍSICA | 0.66-.85 | 0,285 | 7.2 | 0.412 | 10,5 | Doble / triple / cuádruple | Baja pérdida en alta frecuencia para televisión por cable y satélite. Se utiliza para caídas largas y conductos subterráneos, similar al RG7 pero generalmente con pérdidas más bajas. [23] [24] | 3.650 |
RG-56 / U | 48 | 1,4859 | 0.308 | 7.82 | Trenza doble blindada | Clasificado para 8000 voltios, dieléctrico de caucho | |||||
RG-58 / U | 50 | 0,81 | EDUCACIÓN FÍSICA | 0,66 | 0,116 | 2.9 | 0,195 | 5,0 | Único | Se utiliza para radiocomunicaciones y radioaficionados , Ethernet delgada ( 10BASE2 ) y electrónica NIM , Pérdida 1.056 dB / m @ 2.4 GHz. Común. [25] | 13.104 [21] |
RG-59 / U | 75 | 0,64 | EDUCACIÓN FÍSICA | 0,66 | 0,146 | 3,7 | 0,242 | 6.1 | Único | Se utiliza para transportar video de banda base en televisión de circuito cerrado , anteriormente utilizado para televisión por cable. En general, tiene un blindaje deficiente, pero transportará una señal o video HQ HD a distancias cortas. [26] | 9.708 [21] |
RG-59A / U | 75 | 0,762 | PF | 0,78 | 0,146 | 3,7 | 0,242 | 6.1 | Único | Características físicas similares a RG-59 y RG-59 / U, pero con un factor de velocidad mayor. 8,9 a 700 MHz | 8.900 [27] |
3C-2V | 75 | 0,50 | EDUCACIÓN FÍSICA | 0,85 | 3,0 | 5.4 | Único | Se utiliza para transportar televisión, sistemas de observación de video y otros. Chaqueta de PVC. | |||
5C-2V | 75 | 0,80 | EDUCACIÓN FÍSICA | 0,82 ± 0,02 | 0,181 | 4.6 | 0,256 | 6.5 | Doble | Se utiliza para líneas interiores para sistema de monitoreo, líneas de alimentación CCTV, cableado entre la cámara y la unidad de control y transmisión de señal de video. Chaqueta de PVC. | |
RG-60 / U | 50 | 1.024 | EDUCACIÓN FÍSICA | 0,425 | 10,8 | Único | Se utiliza para televisión por cable de alta definición e Internet por cable de alta velocidad. | ||||
RG-62 / U | 92 | PF | 0,84 | 0,242 | 6.1 | Único | Se utiliza para antenas de radio ARCNET y automotrices. [28] | ||||
RG-62A | 93 | ÁSPID | 0,242 | 6.1 | Único | Utilizado para electrónica NIM | |||||
RG-63 | 125 | 1.2 | EDUCACIÓN FÍSICA | 0,405 | 10.29 | Doble trenza | Utilizado para la industria aeroespacial | 4.6 | |||
RG-142 / U | 50 | 0,94 | PTFE | 0,116 | 2,95 | 0,195 | 4,95 | Doble trenza | Utilizado para equipos de prueba | 9.600 | |
RG-174 / U | 50 | 7x0,16 | EDUCACIÓN FÍSICA | 0,66 | 0,059 | 1,5 | 0,100 | 2,55 | Único | Común para los pigtails de Wi-Fi : más flexible pero mayor pérdida que RG58; utilizado con conectores LEMO 00 en la electrónica NIM . | 23.565 [21] |
RG-178 / U | 50 | 7 × 0,1 | PTFE | 0,69 | 0.033 | 0,84 | 0.071 | 1.8 | Único | Se utiliza para la transmisión de señales de alta frecuencia. 42,7 a 900 MHz, [29] Material del núcleo: Acero revestido de Cu con revestimiento de Ag | 42.700 [30] |
RG-179 / U | 75 | 7 × 0,1 | PTFE | 0,67 | 0,063 | 1,6 | 0,098 | 2.5 | Único | VGA RGBHV, [31] Material del núcleo: Cu con revestimiento de Ag | |
RG-180B / U | 95 | 0,31 | PTFE | 0.102 | 2,59 | 0,145 | 3,68 | Cobre plateado simple | VGA RGBHV, material del núcleo: acero revestido de Cu con recubrimiento de Ag | ||
RG-188A / U | 50 | 7 × 0,16 | PTFE | 0,70 | 0,06 | 1,52 | 0,1 | 2,54 | Único | 26,2 a 1000 MHz, material del núcleo: acero revestido de Cu con revestimiento de aglomerado | 26.200 [32] |
RG-195 | 95 | 0.305 | PTFE | 0.102 | 2,59 | 0,145 | 3,68 | Único | Chaqueta de PTFE adecuada para enterramiento directo, Material del núcleo: Acero revestido de Cu con revestimiento de Ag | [33] | |
RG-213 / U | 50 | 7 × 0,75 | EDUCACIÓN FÍSICA | 0,66 | 0,285 | 7.2 | 0,405 | 10,3 | Único | Para radiocomunicaciones y radioaficionados , cables de antena de prueba EMC. Pérdida típicamente menor que RG58. Común. [34] | 5.967 [21] |
RG-214 / U | 50 | 7 × 0,75 | EDUCACIÓN FÍSICA | 0,66 | 0,285 | 7.2 | 0,425 | 10,8 | Doble | Se utiliza para la transmisión de señales de alta frecuencia. [35] | 6.702 [21] |
RG-218 | 50 | 4.963 | EDUCACIÓN FÍSICA | 0,66 | 0,660 (0,680?) | 16,76 (17,27?) | 0,870 | 22 | Único | Diámetro grande, poco flexible, baja pérdida (2,5 dB / 100 pies a 400 MHz), resistencia dieléctrica de 11 kV. | 2.834 [21] |
RG-223 / U | 50 | 0,88 | EDUCACIÓN FÍSICA | 0,66 | 0.0815 | 2,07 | 0,212 | 5.4 | Doble | Escudos plateados. Muestra de hoja de datos del RG-223 | 11.461 [21] |
RG-316 / U | 50 | 7 × 0,17 | PTFE | 0,695 | 0,060 | 1,5 | 0,098 | 2.6 | Único | Utilizado con conectores LEMO 00 en electrónica NIM [36] | 22.452 [21] |
RG-400 / U | 50 | 19x0,20 | PTFE | 2,95 | 4,95 | Doble | [37] | 12.566 [21] | |||
RG-402 / U | 50 | 0,93 | PTFE | 3,0 | 0,141 | 3,58 | Cobre plateado simple | Semirrígido, 0,91 dB / ma 5 GHz | 27.700 | ||
RG-405 / U | 50 | 0,51 | PTFE | 1,68 | 0.0865 | 2,20 | Acero con revestimiento de cobre plateado simple | Semirrígido, 1,51 dB / ma 5 GHz | 46.000 | ||
H155 | 50 | 19 × 0,28 | PF | 0,79 | 0.0984 | 2.5 | 0.2126 | 5.4 | Doble | Menor pérdida en alta frecuencia para radiocomunicaciones y radioaficionados. | |
H500 | 50 | 2.5 | PF | 0,81 | 0,1772 | 4.5 | 0.386 | 9,8 | Doble | Baja pérdida a alta frecuencia para radiocomunicaciones y radioaficionados , 4,45 a 1000 MHz | 4.450 [38] |
LMR-100 | 50 | 0,46 | EDUCACIÓN FÍSICA | 0,66 | 0.0417 | 1.06 | 0,110 | 2,79 | Doble | Comunicaciones de baja pérdida, 1,36 dB / metro a 2,4 GHz | 20,7 [21] |
LMR-195 | 50 | 0,94 | PF | 0,80 | 0.073 | 1,85 | 0,195 | 4,95 | Doble | Comunicaciones de baja pérdida, 0,620 dB / metro a 2,4 GHz | 10.1 [21] |
LMR-200 HDF-200 CFD-200 | 50 | 1.12 | PF | 0,83 | 0,116 | 2,95 | 0,195 | 4,95 | Doble | Comunicaciones de baja pérdida, 0,554 dB / metro a 2,4 GHz | 9,0 [21] |
LMR-240 EMR-240 | 50 | 1,42 | PF | 0,84 | 0,150 | 3,81 | 0,240 | 6.1 | Doble | Radioaficionado , reemplazo de bajas pérdidas para RG-8X [39] | 6,9 [21] |
LMR-300 | 50 | 1,78 | PF | 0,82 | 0,190 | 4.83 | 0.300 | 7,62 | Lámina, Trenza | Comunicaciones de baja pérdida | 5.5 [21] |
LMR-400 HDF-400 CFD-400 EMR-400 | 50 | 2,74 | PF | 0,85 | 0,285 | 7.24 | 0,405 | 10.29 | Doble | Comunicaciones de baja pérdida, 0,223 dB / metro a 2,4 GHz, [40] Material del núcleo: Al revestido de Cu | 3,5 [21] |
LMR-500 | 50 | 3,61 | PF | 0,86 | 0.370 | 9.4 | 0.500 | 12,7 | Doble | Comunicaciones de baja pérdida, material del núcleo: Al revestido de Cu | 2.8 [21] |
LMR-600 | 50 | 4.47 | PF | 0,87 | 0,455 | 11.56 | 0.590 | 14,99 | Doble | Comunicaciones de baja pérdida, 0,144 dB / metro a 2,4 GHz, material del núcleo: Al revestido de Cu | 2.3 [21] |
LMR-900 | 50 | 6,65 | PF | 0,87 | 0,680 | 17.27 | 0,870 | 22.10 | Doble | Comunicaciones de baja pérdida, 0,098 dB / metro a 2,4 GHz, material del núcleo: tubo BC | 1,5 [21] |
LMR-1200 | 50 | 8,86 | PF | 0,88 | 0,920 | 23,37 | 1.200 | 30,48 | Doble | Comunicaciones de baja pérdida, 0,075 dB / metro a 2,4 GHz, material del núcleo: tubo BC | 1.3 [21] |
LMR-1700 | 50 | 13.39 | PF | 0,89 | 1.350 | 34,29 | 1.670 | 42,42 | Doble | Comunicaciones de baja pérdida, 0,056 dB / metro a 2,4 GHz, material del núcleo: tubo BC | 0,8 [21] |
QR-320 | 75 | 1,80 | PF | 0.395 | 10.03 | Único | Línea de baja pérdida, que reemplazó a RG-11 en la mayoría de las aplicaciones. | 3.340 | |||
QR-540 | 75 | 3,15 | PF | 0,610 | 15.49 | Único | Línea dura de baja pérdida | 1.850 | |||
QR-715 | 75 | 4.22 | PF | 0,785 | 19,94 | Único | Línea dura de baja pérdida | 1.490 | |||
QR-860 | 75 | 5.16 | PF | 0,960 | 24,38 | Único | Línea dura de baja pérdida | 1.240 | |||
QR-1125 | 75 | 6,68 | PF | 1.225 | 31.12 | Único | Línea dura de baja pérdida | 1.010 |
Códigos de material dieléctrico
- FPE es polietileno espumado
- PE es polietileno sólido
- PF es espuma de polietileno
- PTFE es politetrafluoroetileno ;
- ASP es polietileno para espacios aéreos [41]
VF es el factor de velocidad; está determinado por el efectivo y [42]
- VF para PE sólido es de aproximadamente 0,66
- VF para espuma PE es de aproximadamente 0,78 a 0,88
- VF para aire es aproximadamente 1,00
- VF para PTFE sólido es de aproximadamente 0,70
- VF para espuma de PTFE es de aproximadamente 0,84
También existen otros esquemas de designación para cables coaxiales como las series URM, CT, BT, RA, PSF y WF.
Usos
Los cables coaxiales cortos se utilizan comúnmente para conectar equipos de video domésticos , en configuraciones de radioaficionados y en NIM . Si bien antes era común para implementar redes de computadoras , en particular Ethernet ( 10BASE5 "grueso" y 10BASE2 "delgado" ), los cables de par trenzado los han reemplazado en la mayoría de las aplicaciones, excepto en el creciente mercado de módem de cable de consumo para acceso a Internet de banda ancha .
El cable coaxial de larga distancia se utilizó en el siglo XX para conectar redes de radio , redes de televisión y redes telefónicas de larga distancia , aunque esto ha sido reemplazado en gran medida por métodos posteriores ( fibra óptica , T1 / E1 , satélite ).
Los coaxiales más cortos aún transportan señales de televisión por cable a la mayoría de los receptores de televisión, y este propósito consume la mayor parte de la producción de cable coaxial. En la década de 1980 y principios de la de 1990, el cable coaxial también se usó en redes de computadoras , principalmente en redes Ethernet , donde más tarde, a fines de la década de 1990 y principios de la de 2000, fue reemplazado por cables UTP en América del Norte y cables STP en Europa Occidental, ambos con conectores modulares 8P8C.
Los cables micro coaxiales se utilizan en una variedad de dispositivos de consumo, equipos militares y también en equipos de escaneo por ultrasonidos.
Las impedancias más comunes que se utilizan ampliamente son 50 o 52 ohmios y 75 ohmios, aunque hay otras impedancias disponibles para aplicaciones específicas. Los cables de 50/52 ohmios se utilizan ampliamente para aplicaciones de radiofrecuencia bidireccionales industriales y comerciales (incluida la radio y las telecomunicaciones), aunque los 75 ohmios se utilizan comúnmente para transmisiones de televisión y radio.
El cable coaxial se usa a menudo para transportar datos / señales desde una antena a un receptor, desde una antena parabólica a un receptor de satélite, desde una antena de televisión a un receptor de televisión , desde un mástil de radio a un receptor de radio , etc. En muchos casos, el mismo cable coaxial único transporta energía en la dirección opuesta, a la antena, para alimentar el amplificador de bajo ruido . En algunos casos, un solo cable coaxial transporta energía (unidireccional) y datos / señales bidireccionales, como en DiSEqC .
Tipos
Línea dura
La línea dura se utiliza en la radiodifusión , así como en muchas otras formas de comunicación por radio . Es un cable coaxial construido con tubos redondos de cobre, plata u oro o una combinación de tales metales como protección. Algunas líneas duras de menor calidad pueden usar blindaje de aluminio, sin embargo, el aluminio se oxida fácilmente y, a diferencia del óxido de plata, el óxido de aluminio pierde drásticamente la conductividad efectiva. Por lo tanto, todas las conexiones deben ser herméticas al aire y al agua. El conductor central puede consistir en cobre sólido o aluminio recubierto de cobre. Dado que el efecto piel es un problema con la RF, el revestimiento de cobre proporciona una superficie suficiente para un conductor eficaz. La mayoría de las variedades de línea dura que se utilizan para chasis externos o cuando se exponen a los elementos tienen una cubierta de PVC; sin embargo, algunas aplicaciones internas pueden omitir la cubierta de aislamiento. La línea dura puede ser muy gruesa, normalmente de al menos media pulgada o 13 mm y hasta varias veces, y tiene poca pérdida incluso a alta potencia. Estas líneas duras a gran escala se utilizan casi siempre en la conexión entre un transmisor en el suelo y la antena o antena en una torre. La línea dura también puede ser conocida por nombres de marcas registradas como Heliax ( CommScope ), [43] o Cablewave (RFS / Cablewave). [44] Las variedades más grandes de hardline pueden tener un conductor central que se construye con tubería de cobre rígida o corrugada. El dieléctrico en línea dura puede consistir en espuma de polietileno, aire o un gas presurizado como nitrógeno o aire desecado (aire seco). En las líneas cargadas con gas, los plásticos duros como el nailon se utilizan como espaciadores para separar los conductores internos y externos. La adición de estos gases al espacio dieléctrico reduce la contaminación por humedad, proporciona una constante dieléctrica estable y reduce el riesgo de formación de arco interno . Las líneas duras llenas de gas se utilizan generalmente en transmisores de RF de alta potencia , como transmisiones de radio o televisión, transmisores militares y aplicaciones de radioaficionados de alta potencia , pero también se pueden usar en algunas aplicaciones críticas de menor potencia, como las de las bandas de microondas. Sin embargo, en la región de microondas, la guía de ondas se usa con más frecuencia que la línea dura para aplicaciones de transmisor a antena o antena a receptor. Los distintos escudos utilizados en la línea dura también difieren; algunas formas usan tubería rígida o tubería, mientras que otras pueden usar una tubería corrugada, lo que facilita la flexión y reduce la torsión cuando el cable se dobla para ajustarse. Pueden usarse variedades más pequeñas de línea dura internamente en algunas aplicaciones de alta frecuencia, en particular en equipos dentro del rango de microondas, para reducir la interferencia entre las etapas del dispositivo.
Irradiando
El cable radiante o con fugas es otra forma de cable coaxial que se construye de manera similar a la línea dura, sin embargo, se construye con ranuras sintonizadas cortadas en el blindaje. Estas ranuras están sintonizadas con la longitud de onda de RF específica de operación o sintonizadas con una banda de frecuencia de radio específica. Este tipo de cable es para proporcionar un efecto de fuga "deseado" bidireccional sintonizado entre el transmisor y el receptor. A menudo se utiliza en pozos de ascensores, barcos de la Marina de los EE. UU., Túneles de transporte subterráneo y en otras áreas donde una antena no es viable. Un ejemplo de este tipo de cable es Radiax ( CommScope ). [45]
RG-6
RG-6 está disponible en cuatro tipos diferentes diseñados para diversas aplicaciones. Además, el núcleo puede ser de acero revestido de cobre (CCS) o cobre sólido desnudo (BC). "Sencillo" o "doméstico" RG-6 está diseñado para cableado doméstico interior o exterior. El cable "inundado" se infunde con gel bloqueador de agua para su uso en conductos subterráneos o enterramiento directo. "Messenger" puede contener algo de impermeabilización, pero se distingue por la adición de un cable mensajero de acero a lo largo de su longitud para llevar la tensión involucrada en una caída aérea desde un poste de servicios públicos. El cableado " plenum " es caro y viene con una cubierta exterior especial a base de teflón diseñada para usarse en conductos de ventilación para cumplir con los códigos contra incendios. Se desarrolló desde que los plásticos utilizados como cubierta exterior y aislamiento interior en muchos cables "planos" o "domésticos" emiten gas venenoso cuando se queman.
Cable triaxial
Cable triaxial o triax es un cable coaxial con una tercera capa de blindaje, el aislamiento y revestimiento. La pantalla exterior, que está conectada a tierra (puesta a tierra), protege la pantalla interior de la interferencia electromagnética de fuentes externas.
Cable biaxial
El cable twin-axial o twinax es un par trenzado balanceado dentro de un blindaje cilíndrico. Permite una señal de modo diferencial casi perfecto, que es tanto blindado y equilibrado para pasar a través. A veces también se utiliza cable coaxial multiconductor.
Semi rígido
El cable semirrígido es una forma coaxial que utiliza una cubierta exterior de cobre sólido. Este tipo de cable coaxial ofrece un apantallamiento superior en comparación con los cables con un conductor exterior trenzado, especialmente a frecuencias más altas. La principal desventaja es que el cable, como su nombre lo indica, no es muy flexible y no está diseñado para flexionarse después del conformado inicial. (Ver "línea dura")
El cable conformable es una alternativa reformable flexible al cable coaxial semirrígido que se utiliza cuando se requiere flexibilidad. El cable conformable se puede pelar y formar a mano sin la necesidad de herramientas especializadas, similar al cable coaxial estándar.
Línea rígida
La línea rígida es una línea coaxial formada por dos tubos de cobre mantenidos concéntricos cada dos metros utilizando soportes de PTFE. Las líneas rígidas no se pueden doblar, por lo que a menudo necesitan codos. La interconexión con línea rígida se realiza con una bala interior / soporte interior y una brida o kit de conexión. Normalmente, las líneas rígidas se conectan utilizando conectores RF EIA estandarizados cuyos tamaños de bala y brida coinciden con los diámetros de línea estándar. Para cada diámetro exterior, se pueden obtener tubos interiores de 75 o 50 ohmios. La línea rígida se usa comúnmente en interiores para la interconexión entre transmisores de alta potencia y otros componentes de RF, pero la línea rígida más resistente con bridas resistentes a la intemperie se usa al aire libre en mástiles de antena, etc. Con el fin de ahorrar peso y costos, en mástiles y estructuras similares el La línea exterior suele ser de aluminio y se debe tener especial cuidado para evitar la corrosión. Con un conector de brida, también es posible pasar de una línea rígida a una línea dura. Muchas antenas de radiodifusión y divisores de antena utilizan la interfaz de línea rígida con bridas incluso cuando se conectan a cables coaxiales flexibles y líneas rígidas. La línea rígida se produce en varios tamaños diferentes:
Tamaño | Conductor externo | Conductor interno | ||
---|---|---|---|---|
Diámetro exterior (sin bridas) | Diámetro interno | Diámetro externo | Diámetro interno | |
7/8 " | 22,2 milímetros | 20 mm | 8,7 milímetros | 7,4 milímetros |
1 5/8 " | 41,3 milímetros | 38,8 milímetros | 16,9 milímetros | 15,0 milímetros |
3 1/8 " | 79,4 milímetros | 76,9 milímetros | 33,4 milímetros | 31,3 milímetros |
4 1/2 " | 106 milímetros | 103 milímetros | 44,8 milímetros | 42,8 milímetros |
6 1/8 " | 155,6 milímetros | 151,9 milímetros | 66,0 milímetros | 64,0 milímetros |
Cables utilizados en el Reino Unido
Al comienzo de las transmisiones de televisión por satélite analógica en el Reino Unido por BskyB, se utilizó un cable de 75 ohmios denominado RG6 . Este cable tenía un núcleo de cobre de 1 mm, un dieléctrico de polietileno espaciado por aire y una trenza de cobre sobre un blindaje de papel de aluminio. Cuando se instaló al aire libre sin protección, el cable se vio afectado por la radiación UV, que agrietó la cubierta exterior de PVC y permitió la entrada de humedad. La combinación de cobre, aluminio, humedad y aire causó una rápida corrosión, lo que a veces resultó en una apariencia de 'serpiente tragó un huevo'. En consecuencia, a pesar del mayor costo, el cable RG6 se abandonó a favor de CT100 cuando BSKYB lanzó sus transmisiones digitales.
Aproximadamente desde 1999 hasta 2005 (cuando el fabricante de CT100 Raydex cerró), CT100 siguió siendo el cable de 75 ohmios preferido para televisión por satélite y especialmente BskyB. Tenía un dieléctrico de polietileno espaciado por aire, un núcleo de cobre sólido de 1 mm y una trenza de cobre sobre un blindaje de lámina de cobre. CT63 era un cable más delgado en estilo 'escopeta', lo que significa que eran dos cables moldeados juntos y fue utilizado principalmente por BskyB para la conexión doble requerida por el receptor de televisión por satélite Sky + , que incorporaba un sistema de grabación de disco duro y un segundo sintonizador independiente .
En 2005, estos cables fueron reemplazados por WF100 y WF65, respectivamente, fabricados por Webro y que tenían una construcción similar pero un dieléctrico de espuma que proporcionaba el mismo rendimiento eléctrico que los espaciados por aire, pero era más robusto y menos propenso a aplastarse.
Al mismo tiempo, con el precio del cobre en constante aumento, el RG6 original se redujo a favor de una construcción que utilizaba un núcleo de acero revestido de cobre y una trenza de aluminio sobre papel de aluminio. Su precio más bajo lo hizo atractivo para los instaladores aéreos que buscaban un reemplazo para el llamado cable de baja pérdida que se usa tradicionalmente para las instalaciones aéreas terrestres del Reino Unido. Este cable se había fabricado con un número decreciente de hebras de trenza, a medida que aumentaba el precio del cobre, de modo que el rendimiento de blindaje de las marcas más baratas había caído hasta un 40 por ciento. Con la llegada de las transmisiones digitales terrestres en el Reino Unido, este cable de baja pérdida ya no era adecuado.
El nuevo RG6 siguió funcionando bien a altas frecuencias debido al efecto piel en el revestimiento de cobre. Sin embargo, el escudo de aluminio tenía una alta resistencia a la CC y el núcleo de acero una aún mayor. El resultado es que este tipo de cable no podía usarse de manera confiable en instalaciones de televisión por satélite, donde se requería que transportara una cantidad significativa de corriente, porque la caída de voltaje afectó el funcionamiento del convertidor descendente de bloque de bajo ruido (LNB) en el plato.
Un problema con todos los cables antes mencionados, cuando pasan corriente, es que puede ocurrir corrosión electrolítica en las conexiones a menos que se excluya la humedad y el aire. En consecuencia, se han propuesto varias soluciones para excluir la humedad. La primera fue sellar la conexión envolviéndola con cinta de goma autoamalgamada, que se adhiere a sí misma cuando se activa al estirarla. La segunda propuesta, de la compañía American Channel Master (ahora propiedad de Andrews corp.) Al menos ya en 1999, fue aplicar grasa de silicona a los cables que hacen la conexión. La tercera propuesta fue colocar un tapón autosellante en el cable. Todos estos métodos tienen un éxito razonable si se implementan correctamente.
Interferencia y resolución de problemas
El aislamiento del cable coaxial puede degradarse, requiriendo el reemplazo del cable, especialmente si ha estado expuesto a los elementos de forma continua. El blindaje normalmente está conectado a tierra, y si incluso un solo hilo de la trenza o filamento de papel de aluminio toca el conductor central, la señal se acortará causando una pérdida de señal significativa o total. Esto ocurre con mayor frecuencia en empalmes y conectores de extremo instalados incorrectamente. Además, el conector o empalme debe estar correctamente conectado al blindaje, ya que esto proporciona la ruta a tierra para la señal de interferencia.
A pesar de estar blindado, pueden producirse interferencias en las líneas de cable coaxial. La susceptibilidad a la interferencia tiene poca relación con las designaciones de tipo de cable amplio (por ejemplo, RG-59, RG-6) pero está fuertemente relacionada con la composición y configuración del blindaje del cable. Para la televisión por cable , con frecuencias que se extienden hasta el rango de UHF, normalmente se proporciona un blindaje de lámina que proporcionará una cobertura total así como una alta efectividad contra la interferencia de alta frecuencia. El blindaje de lámina suele ir acompañado de un blindaje trenzado de cobre o aluminio estañado, con una cobertura de entre el 60 y el 95%. La trenza es importante para proteger la efectividad porque (1) es más eficaz que el papel de aluminio para prevenir la interferencia de baja frecuencia, (2) proporciona una conductividad a tierra más alta que el papel de aluminio y (3) hace que la conexión de un conector sea más fácil y confiable. El cable de "pantalla cuádruple", que utiliza dos pantallas trenzadas de aluminio de baja cobertura y dos capas de papel de aluminio, se utiliza a menudo en situaciones que implican interferencias molestas, pero es menos eficaz que una sola capa de papel de aluminio y una sola pantalla trenzada de cobre de alta cobertura, como se encuentra en un cable de video de precisión con calidad de transmisión.
En los Estados Unidos y algunos otros países, los sistemas de distribución de televisión por cable utilizan extensas redes de cable coaxial para exteriores, a menudo con amplificadores de distribución en línea. La fuga de señales dentro y fuera de los sistemas de televisión por cable puede causar interferencia a los suscriptores de cable y a los servicios de radio por aire que utilizan las mismas frecuencias que las del sistema de cable.
Historia
- 1858 - Cable coaxial utilizado en el primer cable transatlántico (1858) . [46]
- 1880 - Cable coaxial patentado en Inglaterra por Oliver Heaviside , patente no. 1.407. [47]
- 1884 - Cable coaxial patentado por Siemens & Halske en Alemania (Patente No. 28,978, 27 de marzo de 1884). [48]
- 1894 - Nikola Tesla (Patente de EE. UU. 514,167)
- 1929 - Primer cable coaxial moderno patentado por Lloyd Espenschied y Herman Affel de Bell Telephone Laboratories de AT&T . [49]
- 1936 - Primera transmisión en circuito cerrado de imágenes de televisión por cable coaxial, desde los Juegos Olímpicos de verano de 1936 en Berlín a Leipzig . [50]
- 1936: primer cable coaxial submarino del mundo instalado entre Apollo Bay , cerca de Melbourne , Australia, y Stanley, Tasmania . El cable de 300 km (190 millas) puede transportar un canal de transmisión de 8.5 kHz y siete canales telefónicos. [51]
- 1936 - AT&T instala cable de televisión y teléfono coaxial experimental entre Nueva York y Filadelfia , con estaciones de refuerzo automáticas cada diez millas (16 km). Terminado en diciembre, puede transmitir 240 llamadas telefónicas simultáneamente. [52] [53]
- 1936 - Cable coaxial tendido por la Oficina General de Correos (ahora BT ) entre Londres y Birmingham , proporcionando 40 canales telefónicos. [54] [55]
- 1941 - Primer uso comercial en EE.UU. por AT&T, entre Minneapolis , Minnesota y Stevens Point, Wisconsin. Sistema L1 con capacidad para un canal de TV o 480 circuitos telefónicos.
- 1949: el 11 de enero, ocho estaciones en la costa este de los EE. UU. Y siete estaciones del medio oeste están conectadas a través de un cable coaxial de larga distancia. [56]
- 1956 - Colocación del primer cable coaxial transatlántico, TAT-1 . [57] [58]
- 1962 - Puesta en servicio del cable coaxial Sydney-Melbourne de 960 km (600 millas) , que lleva 3 x 1260 conexiones telefónicas simultáneas y / o transmisión de televisión interurbana simultánea. [59] [60]
Ver también
- Línea equilibrada
- Transmisión de potencia por radiofrecuencia
- Conector BNC
- Conector LEMO
Referencias
- ^ Nahin, Paul J. (2002). Oliver Heaviside: La vida, el trabajo y la época de un genio eléctrico de la época victoriana . ISBN 0-8018-6909-9.
- ^ a b Silver, H. Ward N0AX; Wilson, Mark J. K1RO, eds. (2010). "Capítulo 20: Líneas de transmisión". The ARRL Handbook for Radio Communications (87a ed.). La Liga de Relevos de Radio Estadounidense . ISBN 978-0-87259-144-8.
- ^ van der Burgt, Martin J. "Cables coaxiales y aplicaciones" (PDF) . Belden. pag. 4. Archivado desde el original (PDF) el 28 de julio de 2011 . Consultado el 11 de julio de 2011 .
- ^ a b c d e Manual del experimentador de microondas / UHF de ARRL , Liga de retransmisiones de radio estadounidense, Newington CT EE. UU., 1990 ISBN 0-87259-312-6 , Capítulo 5 Medios de transmisión, páginas 5.19 a 5.21
- ^ http://www.commscope.com/catalog/wireless/pdf/part/1329/LDF4-50A.pdf Archivado el 13 de julio de 2017 en lasespecificaciones del producto Wayback Machine CommScope, consultado el 25 de mayo de 2017
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enlaces externos
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- Brooke Clarke, Línea de transmisión Zo vs.Frecuencia, http://www.prc68.com/I/Zo.shtml