Cable Coaxial
enero 19, 2024El cable coaxial se empleó en los primeros cables telegráficos transatlánticos a partir de 1858, pero su teoría no fue descrita hasta 1880 por el ingeniero eléctrico y matemático inglés Oliver Heaviside, quien patentó su diseño ese mismo año.
Oliver Heaviside demostró en su patente de 1880 cómo el cable coaxial podía eliminar las interferencias entre cables paralelos.
Descripción
El conductor central puede estar constituido por un alambre sólido o por varios hilos retorcidos de cobre, mientras que el exterior puede ser una malla trenzada, una lámina enrollada o un tubo corrugado de cobre o aluminio. En este último caso, resultará un cable semirrígido.
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, especialmente para distancias superiores a varios kilómetros, ya que el ancho de banda de esta última es muy superior.
La elección del diseño afecta al tamaño, flexibilidad y las propiedades eléctricas del cable. Un cable coaxial consta de un núcleo de hilo de cobre rodeado por un aislante (o dieléctrico), un apantallamiento o blindaje de metal trenzado y una cubierta externa.
El núcleo de un cable coaxial transporta señales electrónicas que constituyen la información. Este núcleo puede ser sólido, normalmente de cobre, o de hilos. Rodeando al núcleo, existe una capa aislante dieléctrica que lo 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 proveniente de los hilos adyacentes. El núcleo y la malla deben estar separados entre sí. Si llegaran a tocarse, se produciría un cortocircuito, y el ruido o las señales perdidas en la malla atravesarían el hilo de cobre.
Problemas que resuelve del cable coaxial
El apantallamiento tiene que ver con el trenzado o malla de metal (u otro material) que rodea los cables. El apantallamiento protege los datos transmitidos, absorbiendo el ruido, de manera que no pase por el cable y no haya 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 interferencias más grandes, existe el apantallamiento cuádruple, que consiste en dos láminas aislantes y dos capas de apantallamiento de metal trenzado.
Un cortocircuito ocurre cuando dos hilos o un hilo y una tierra entran en contacto. Este contacto provoca un flujo directo de corriente (o datos) en un camino no deseado. En el caso de una instalación eléctrica común, un cortocircuito causará un chispazo y el fundido del fusible o del interruptor automático. Con dispositivos electrónicos que usan bajos voltajes, el efecto es menor y casi no se detecta. Estos cortocircuitos de bajo voltaje causan una falla en el dispositivo y, por lo general, se pierden los datos que se estaban transfiriendo.
Una cubierta exterior no conductora, generalmente hecha de goma, teflón o plástico, rodea todo el cable para evitar posibles descargas eléctricas.
El cable coaxial es más resistente a interferencias y atenuación que el cable de par trenzado, por lo que fue ampliamente utilizado en el pasado.
La malla de hilos absorbe las señales electrónicas perdidas, evitando que afecten a los datos enviados a través del cable interno. Por esta razón, el cable coaxial es una buena opción para distancias largas y para soportar de manera confiable 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.
Características
La característica principal de la familia RG-58 es el núcleo central de cobre. Se consideran los siguientes tipos:
- RG-58/U: núcleo de cobre sólido.
- RG-58 A/U: núcleo de hilos trenzados.
- RG-59: transmisión en banda ancha (CATV).
- RG-6: mayor diámetro que el RG-59 y considerado para frecuencias más altas, pero también utilizado para transmisiones de banda ancha. RG-62: redes ARCnet.
Tipos de cable coaxial (estándares)
La mayoría de los cables coaxiales tiene una impedancia característica de 50, 52, 75 u 93 ohmios, siendo la de 75 la más común. La industria de RF utiliza 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 utilizados para el hogar, y la mayoría de las conexiones fuera de Europa son mediante conectores F.
Tablas de las características:
| Tipo | Impedancia [Ω] | Núcleo | Dieléctrico | Diámetro | Trenzado | Velocidad | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| [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 | 7×0.1 mm Ag pltd Cu clad Steel | PTFE | 0.033 | 0.84 | 0.071 | 1.8 | simple | 0.69 |
| RG-179/U | 75 | 7×0.1 mm Ag pltd Cu | PTFE | 0.063 | 1.6 | 0.098 | 2.5 | simple | 0.67 |
| RG-213/U | 50 | 7×0.0296 en Cu | Sólido PE | 0.285 | 7.2 | 0.405 | 10.3 | simple | 0.66 |
| RG-214/U | 50 | 7×0.0296 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 | 5.4 | doble | |
| RG-316/U | 50 | 7×0.0067 in | PTFE | 0.060 | 1.5 | 0.102 | 2.6 | simple | |
- PE = polietileno.
- PTFE = politetrafluoroetileno.
- ASP = espacio de aire de polietileno.
Designaciones comerciales
| Tipo | Impedancia [Ω] | Núcleo | Dieléctrico | Diámetro | Trenzado | Velocidad | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| tipo | [in] | [mm] | [in] | [mm] | |||||
| H155 | 50 | 0.79 | |||||||
| H500 | 50 | 0.82 | |||||||
| LMR-100 | 50 | 0.46 mm Cu | PE | ||||||
| LMR-195 | 50 | 0.94 mm Cu | PE | 0.194 | 4.928 | ||||
| LMR-200 HDF-200 CFD-200 | 50 | 1.12 mm Cu | PF CF | 0.116 | 2.95 | 0.195 | 4.95 | 0.83 | |
| LMR-240 | 50 | 1.42 mm Cu | PF | 0.24 | 6.096 | ||||
| LMR-400 HDF-400 CFD-400 | 50 | 2.74 mm Cu y Al | PF CF | 0.285 | 7.24 | 0.405 | 10.29 | 0.85 | |
| LMR-600 | 50 | 4.47 mm Cu y Al | PF | 0.455 | 11.56 | 0.590 | 14.99 | 0.87 | |
| LMR-900 | 50 | 6.65 mm BC tubo | PF | 0.680 | 17.27 | 0.870 | 22.10 | 0.87 | |
| LMR-1200 | 50 | 8.86 mm BC tubo | PF | 0.920 | 23.37 | 1.200 | 30.48 | 0.88 | |
| LMR-1700 | 50 | 13.39 mm BC tubo | PF | 1.350 | 34.29 | 1.670 | 42.42 | 0.89 | |
Tipos
Existen múltiples tipos de cable coaxial, cada uno con un diámetro e impedancia diferentes. Este cable no suele ser afectado por interferencias externas y puede alcanzar altas velocidades de transmisión de datos en largas distancias. Por esta razón, se utiliza en redes de comunicación de banda ancha (CATV) 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:
- Policloruro de vinilo (PVC): El policloruro de vinilo 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. Es más propenso a daños por corrosión en exteriores; para ello, se emplean cubiertas de polietileno.
- 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 humos tóxicos.
Aplicaciones tecnológicas
Se puede encontrar un cable coaxial en diversas aplicaciones tecnológicas:
- Entre la antena y el televisor.
- En las redes urbanas de televisión por cable e Internet.
- Entre un emisor y su antena de emisión (equipos de radioaficionados).
- En las líneas de distribución de señal de vídeo (se suele usar el RG-59).
- En las redes de transmisión de datos como Ethernet en sus antiguas versiones 10BASE2 y 10BASE5.
- 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 la multiplexación 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 7000 canales de 128 kbps.
El cable utilizado para estos fines de transmisión a larga distancia necesitaba tener una estructura diferente al utilizado en aplicaciones de redes locales, ya que, debido a que se instalaba enterrado, tenía que estar protegido contra esfuerzos de tracción y presión. Normalmente, aparte de los aislantes correspondientes, llevaba un armado exterior de acero.
Además, existen variantes y tecnologías relacionadas:
- Par trenzado cargado: Es un par trenzado al que se le adiciona intencionalmente inductancia, común en las líneas de telecomunicaciones, aunque en ciertas frecuencias existen excepciones. Estos inductores añadidos se conocen como bobinas de Pupin y logran reducir la distorsión.
- Par trenzado unido: Es una variante del cable par trenzado, donde los pares se van uniendo individualmente, consiguiendo que el cable sea más robusto. Las especificaciones eléctricas para el cable siguen siendo las mismas, a pesar del manejo rudo.
- Cable trenzado de cinta: Es una variante para el estándar de cable de cinta, en el cual se utilizan conductores adyacentes, que están en modo esclavo y trenzados. Respecto a los pares trenzados, se anota que son esclavos ligeramente uno de los otros con un formato de cinta. De forma periódica y según se avance por la cinta, van a darse secciones pequeñas en las que no hay trenzado para garantizar que los conectores y cabeceras con circuito impreso se terminen con técnicas usuales para un cable de cinta IDC.
