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Cable coaxial

Cable coaxial
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RG-59.jpg
Tipo de cable utilizado,para transportar señales eléctricas de alta frecuencia que posee dos conductores concéntricos, uno central, llamado vivo, encargado de llevar la información.
Cable coaxial. Línea de transmisión de dos conductores, con un conductor central circundado por un tubo metálico exterior o blindaje de malla. El conductor interno se sostiene por alguna forma de aislamiento dieléctrico, que puede ser sólido, plástico expandido o semisólido. Los soportes semisólidos son discos de polietileno, cintas helicoidales o tiras de plástico envueltas helicoidalmente. En algunos diseños se usan cuentas aisladoras, alfileres de soporte o tubos de plástico engarzados periódicamente.

La característica importante del cable coaxial consiste en que es una estructura blindada. El campo electromagnético asociado con cada unidad coaxial está limitado nominalmente al espacio entre los conductores interior y exterior. Puesto que al aumentar la frecuencia, la corriente alterna se concentra en el interior del conductor externo (efecto pelicular), una unidad coaxial es una línea de transmisión autoblindada, cuyo blindaje se mejora a frecuencias más altas. Las líneas no blindadas, tales como los pares de cable multipar, comparten el espacio para los campos electromagnéticos. Entonces, para una pérdida equivalente de transmisión, los pares ocupan menor espacio que los coaxiales. El uso principal del cable coaxial es la transmisión de señales de alta frecuencia de banda ancha. Los cables coaxiales se usan poco, o cerca de, la frecuencia de voz dado que las propiedades de blindaje son pobres, además de que son más caros que los pares trenzados, con la misma pérdida de transmisión.

Historia

Creado en la década de 1930, con el objetico de transportar señales eléctricas de alta frecuencia que posee dos conductores concéntricos, uno central, llamado vivo, encargado de llevar la información, y uno exterior, de aspecto tubular, llamado malla o blindaje, que sirve como referencia de tierra y retorno de las corrientes. Entre ambos se encuentra una capa aislante llamada dieléctrico, de cuyas características dependerá principalmente la calidad del cable. Todo el conjunto suele estar protegido por una cubierta aislante.

Debido a la necesidad de manejar frecuencias cada vez más altas y a la digitalización de las transmisiones, en años recientes se ha sustituido paulatinamente el uso del cable coaxial por el de fibra óptica, en particular para distancias superiores a varios kilómetros, porque el ancho de banda de esta última es muy superior.

Construcción

Se fabrican tres tipos generales de unidades coaxiales, para diferentes aplicaciones: flexibles, semirrígidos y rígidos. En general, cuanto más rígida sea la unidad, sus propiedades eléctricas serán más estables y predecibles. Puesto que la pérdida en una línea de transmisión aumenta aproximadamente con el cuadrado de la frecuencia, es importante que la pérdida en un cable coaxial sea baja. Asimismo, las irregularidades físicas y eléctricas, especialmente si son periódicas, deben mantenerse en un mínimo o, a ciertas frecuencias, la pérdida de transmisión del coaxial será muy alta.

Su construcción varia, la elección del diseño afecta al tamaño, flexibilidad y el cable pierde propiedades.

Un cable coaxial consta de un núcleo de hilo de cobre rodeado por un aislante, un apantallamiento de metal trenzado y una cubierta externa.

El apantallamiento tiene que ver con el trenzado o malla de metal (u otro material) que rodea los cables.

El apantallamiento protege los datos que se transmiten, absorbiendo el ruido, de forma que no pasa por el cable y no existe distorsión de datos. Al cable que contiene una lámina aislante y una capa de apantallamiento de metal trenzado se le llama cable apantallado doble. Para grandes interferencias, existe el apantallamiento cuádruple. Este apantallamiento consiste en dos láminas aislantes, y dos capas de apantallamiento de metal trenzado.

El núcleo de un cable coaxial transporta señales electrónicas que forman la información. Este núcleo puede ser sólido (normalmente de cobre) o de hilos.

Rodeando al núcleo existe una capa aislante dieléctrica que la separa de la malla de hilo. La malla de hilo trenzada actúa como masa, y protege al núcleo del ruido eléctrico y de la distorsión que proviene de los hilos adyacentes.

El núcleo y la malla deben estar separados uno del otro. Si llegaran a tocarse, se produciría un cortocircuito, y el ruido o las señales que se encuentren perdidas en la malla, atravesarían el hilo de cobre.

Un cortocircuito ocurre cuando dos hilos o un hilo y una tierra se ponen en contacto. Este contacto causa un flujo directo de corriente (o datos) en un camino no deseado.

En el caso de una instalación eléctrica común, un cortocircuito causará el chispazo y el fundido del fusible o del interruptor automático. Con dispositivos electrónicos que utilizan bajos voltajes, el efecto es menor, y casi no se detecta. Estos cortocircuitos de bajo voltaje causan un fallo en el dispositivo y lo normal es que se pierdan los datos que se estaban transfiriendo.

Una cubierta exterior no conductora (normalmente hecha de goma, teflón o plástico) rodea todo el cable, para evitar las posibles descargas eléctricas.

El cable coaxial es más resistente a interferencias y atenuación que el cable de par trenzado, por esto hubo un tiempo que fue el más usado.

La malla de hilos absorbe las señales electrónicas perdidas, de forma que no afecten a los datos que se envían a través del cable interno. Por esta razón, el cable coaxial es una buena opción para grandes distancias y para soportar de forma fiable grandes cantidades de datos con un sistema sencillo.

En los cables coaxiales los campos debidos a las corrientes que circulan por el interno y externo se anulan mutuamente.

Tipos

Existen múltiples tipos de cable coaxial, cada uno con un diámetro e impedancia diferentes. El cable coaxial no es habitualmente afectado por interferencias externas, y es capaz de lograr altas velocidades de transmisión en largas distancias. Por esa razón, se utiliza en redes de comunicación de banda Ancha (cable de televisión) y cables de banda base (Ethernet).

El tipo de cable que se debe utilizar depende de la ubicación del cable. Los cables coaxiales pueden ser de dos tipos:

El cloruro de polivinilo (PVC)

Es un tipo de plástico utilizado para construir el aislante y la cubierta protectora del cable en la mayoría de los tipos de cable coaxial.El cable coaxial de PVC es flexible y se puede instalar fácilmente en cualquier lugar. Sin embargo, cuando se quema, desprende gases tóxicos.

Plenum

El plenum contiene materiales especiales en su aislamiento y en una clavija del cable. Estos materiales son resistentes al fuego y producen una mínima cantidad de humo; esto reduce los humos tóxicos. Sin embargo, el cableado plenum es más caro y menos flexible que el PVC. en ocasiones similares el cable coaxial es el de mayor uso mundial.

Características

La característica importante del cable coaxial consiste en que es una estructura blindada. El campo electromagnético asociado con cada unidad coaxial está limitado nominalmente al espacio entre los conductores interior y exterior. Puesto que al aumentar la frecuencia, la corriente alterna se concentra en el interior del conductor externo (efecto pelicular), una unidad coaxial es una línea de transmisión autoblindada, cuyo blindaje se mejora a frecuencias más altas. Las líneas no blindadas, tales como los pares de cable multipar, comparten el espacio para los campos electromagnéticos. Entonces, para una pérdida equivalente de transmisión, los pares ocupan menor espacio que los coaxiales. El uso principal del cable coaxial es la transmisión de señales de alta frecuencia de banda ancha. Los cables coaxiales se usan poco, o cerca de, la frecuencia de voz dado que las propiedades de blindaje son pobres, además de que son más caros que los pares trenzados, con la misma pérdida de transmisión.

Para transmisión de portadora transcontinental, se usa mucho una variación del cable semirrígido, aislado con discos de polietileno dentro de un tubo de cobre. La unidad coaxial aislada con discos tiene pérdida muy baja, y actualmente se usa en sistemas de portadora en Estados Unidos de América, Japón y Europa, para transmitir hasta 10 800 canales bidireccionales de frecuencia de voz, por cada par de unidades coaxiales.

La característica principal de la familia RG-58 es el núcleo central de cobre.

Tipos: - RG-58/U: Núcleo de cobre sólido.

- RG-58 A/U: Núcleo de hilos trenzados.

- RG-59: Transmisión en banda ancha (TV).

- RG-6: Mayor diámetro que el RG-59 y considerado para frecuencias más altas que este, pero también utilizado para transmisiones de banda ancha.

- RG-62: Redes ARCnet.

Estándares

La mayoría de los cables coaxiales tienen una impedancia característica de 50, 52, 75, o 93 Ω. La industria de RF usa nombres de tipo estándar para cables coaxiales. En las conexiones de televisión (por cable, satélite o antena), los cables RG-6 son los más comúnmente usados para el empleo en el hogar, y la mayoría de conexiones fuera de Europa es por conectores F.

En esta tabla se muestran algunas de las características:

Tabla de RG:

Tipo
Impedancia [Ω]
Núcleo
dieléctrico
Diámetro
Trenzado
Velocidad
tipo
[in]
[mm]
[in]
[mm]
RG-6/U
75
1.0 mm
Sólido PE
0.185
4.7
0.332
8.4
doble
0.75
RG-6/UQ
75

Sólido PE


0.298
7.62






RG-8/U
50
2.17 mm
Sólido PE
0.285
7.2
0.405
10.3
RG-9/U
51

Sólido PE


0.420
10.7
RG-11/U
75
1.63 mm
Sólido PE
0.285
7.2
0.412
10.5

0.66
RG-58
50
0.9 mm
Sólido PE
0.116
2.9
0.195
5.0
simple
0.66
RG-59
75
0.81 mm
Sólido PE
0.146
3.7
0.242
6.1
simple
0.66
RG-62/U
92

Sólido PE


0.242
6.1
simple
0.84
RG-62A
93

ASP


0.242
6.1
simple

RG-174/U
50
0.48 mm
Sólido PE
0.100
2.5
0.100
2.55
simple

RG-178/U
50
7x0.1 mm Ag pltd Cu clad Steel
PTFE
0.033
0.84
0.071
1.8
simple
0.69
RG-179/U
75
7x0.1 mm Ag pltd Cu
PTFE
0.063
1.6
0.098
2.5
simple
0.67
RG-213/U
50
7x0.0296 en Cu
Sólido PE
0.285
7.2
0.405
10.3
simple
0.66
RG-214/U
50
7x0.0296 en
PTFE
0.285
7.2
0.425
10.8
doble
0.66
RG-218
50
0.195 en Cu
Sólido PE
0.660 (0.680?)
16.76 (17.27?)
0.870
22
simple
0.66
RG-223
50
2.74mm
PE Foam
285
7.24
405
10.29
doble


RG-316/U
50
7x0.0067 in
PTFE
0.060
1.5
0.102
2.6
simple

Aplicaciones tecnológicas

  1. entre la antena y el televisor;
  2. en las redes urbanas de televisión por cable (CATV) e Internet;
  3. entre un emisor y su antena de emisión (equipos de radioaficionados);
  4. en las líneas de distribución de señal de vídeo (se suele usar el RG-59);
  5. en las redes de transmisión de datos como Ethernet en sus antiguas versiones 10BASE2 y 10BASE5;
  6. en las redes telefónicas interurbanas y en los cables submarinos.

Antes de la utilización masiva de la fibra óptica en las redes de telecomunicaciones, tanto terrestres como submarinas, el cable coaxial era ampliamente utilizado en sistemas de transmisión de telefonía analógica basados en lamultiplexación por división de frecuencia (FDM), donde se alcanzaban capacidades de transmisión de más de 10.000 circuitos de voz.

Asimismo, en sistemas de transmisión digital, basados en la multiplexación por división de tiempo (TDM), se conseguía la transmisión de más de 7.000 canales de 64 kbps

El cable utilizado para estos fines de transmisión a larga distancia necesitaba tener una estructura diferente al utilizado en aplicaciones de redes LAN, ya que, debido a que se instalaba enterrado, tenía que estar protegido contra esfuerzos de tracción y presión, por lo que normalmente aparte de los aislantes correspondientes llevaba un armado exterior de acero.

Enlaces externos

Fuentes

  • J.Félix Rábago. Redes Locales.
  • Enciclopedia McGraw-Hill de Ciencia y Tecnología. 2da. Edición, Tomo II, 1992