Ondas Electromagnéticas Guiadas : septiembre 2016

Cable Coaxial

Introducción

Este tipo de cable está compuesto de un hilo conductor central de cobre rodeado por una malla de hilos de cobre. El espacio entre el hilo y la malla lo ocupa un conducto de plástico que separa los dos conductores y mantiene las propiedades eléctricas. Todo el cable está cubierto por un aislamiento de protección para reducir las emisiones eléctricas. El ejemplo más común de este tipo de cables es el coaxial de televisión.

Originalmente fue el cable más utilizado en las redes locales debido a su alta capacidad y resistencia a las interferencias, pero en la actualidad su uso está en declive.
Su mayor defecto es su grosor, el cual limita su utilización en pequeños conductos eléctricos y en ángulos muy agudos.

Tipos de Cables Coaxiales

1. Cable Thinnet (Ethernet fino)

El cable Thinnet es un cable coaxial flexible de unos 0,64 centímetros de grueso (0,25 pulgadas). Este tipo de cable se puede utilizar para la mayoría de los tipos de instalaciones de redes, ya que es un cable flexible y fácil de manejar.

El cable coaxial Thinnet puede transportar una señal hasta una distancia aproximada de 185 metros (unos 607 pies) antes de que la señal comience a sufrir atenuación.

Los fabricantes de cables han acordado denominaciones específicas para los diferentes tipos de cables. El cable Thinnet está incluido en un grupo que se denomina la familia RG-58 y tiene una impedancia de 50 ohm. (La impedancia es la resistencia, medida en ohmios, a la corriente alterna que circula en un hilo.)

La característica principal de la familia RG-58 es el núcleo central de cobre y los diferentes tipos de cable de esta familia son:

· RG-58/U: Núcleo de cobre sólido.

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

· RG-58 C/U: Especificación militar de RG-58 A/U.

· RG-59: Transmisión en banda ancha, como el cable de televisión.

· RG-60: Mayor diámetro y considerado para frecuencias más altas que RG-59, pero también utilizado para transmisiones de banda ancha.

· RG-62: Redes ARCnet.

2. Cable Thicknet (Ethernet grueso)

El cable Thicknet es un cable coaxial relativamente rígido de aproximadamente 1,27 centímetros de diámetro. Al cable Thicknet a veces se le denomina Ethernet estándar debido a que fue el primer tipo de cable utilizado con la conocida arquitectura de red Ethernet. El núcleo de cobre del cable Thicknet es más grueso que el del cable Thinnet.

Cuanto mayor sea el grosor del núcleo de cobre, más lejos puede transportar las señales. El cable Thicknet puede llevar una señal a 500 metros. Por tanto, debido a la capacidad de Thicknet para poder soportar transferencia de datos a distancias mayores, a veces se utiliza como enlace central o backbone para conectar varias redes más pequeñas basadas en Thinnet.

Un transceiver conecta el cable coaxial Thinnet a un cable coaxial Thicknet mayor. Un transceiver diseñado para Ethernet Thicknet incluye un conector conocido como «vampiro» o «perforador» para establecer la conexión física real con el núcleo Thicknet. Este conector se abre paso por la capa aislante y se pone en contacto directo con el núcleo de conducción. La conexión desde el transceiver a la tarjeta de red se realiza utilizando un cable de transceiver para conectar el conector del puerto de la interfaz de conexión de unidad (AUI) a la tarjeta. Un conector de puerto AUI para Thicknet también recibe el nombre de conector Digital Intel Xerox (DIX) (nombre dado por las tres compañías que lo desarrollaron y sus estándares relacionados) o como conector dB-15.

Diferencias de Thinnet vs. Thicknet

Como regla general, los cables más gruesos son más difíciles de manejar. El cable fino es flexible, fácil de instalar y relativamente barato. El cable grueso no se dobla fácilmente y, por tanto, es más complicado de instalar. Éste es un factor importante cuando una instalación necesita llevar el cable a través de espacios estrechos, como conductos y canales. El cable grueso es más caro que el cable fino, pero transporta la señal más lejos.

Conexión del cable coaxial

Tanto el cable Thinnet como el Thicknet utilizan un componente de conexión llamado conector BNC, para realizar las conexiones entre el cable y los equipos. Existen varios componentes importantes en la familia BNC, incluyendo los siguientes:

El conector de cable BNC.

· El conector de cable BNC está soldado, o incrustado, en el extremo de un cable.

· El conector BNC T. Este conector conecta la tarjeta de red (NIC) del equipo con el cable de la red.

· Conector acoplador (barrel) BNC. Este conector se utiliza para unir dos cables Thinnet para obtener uno de mayor longitud.

· Terminador BNC. El terminador BNC cierra el extremo del cable del bus para absorber las señales perdidas.

Consideraciones sobre el cable coaxial

En la actualidad es difícil que tenga que tomar una decisión sobre cable coaxial, no obstante, considere las siguientes características del cable coaxial.

Utilice el cable coaxial si necesita un medio que pueda:

· Transmitir voz, vídeo y datos.

· Transmitir datos a distancias mayores de lo que es posible con un cableado menos caro

· Ofrecer una tecnología familiar con una seguridad de los datos aceptable

Características constructivas

A continuación se presenta un resumen de los principales materiales empleados para la construcción de cables coaxiales.

A) Conductor central:

Cobre electrolítico, con pureza superior al 99% y resistividad nominal a 20°C de 17,241 Ohm mm² / km.

Cobre estañado, limitado a los cables empleados en aparatos que requieran buenas condiciones de soldabilidad (su uso incrementa la atenuación con respecto al cobre solo).

Cobre plateado, para mejorar la atenuación a altísima frecuencia y por su estabilidad química en presencia de dieléctricos fluorados.

Acero cobreado (copperweld), alambre obtenido por trefilación de cobre sobre un alma de acero. Si bien su conductividad normal es del 30% al 40% de la del cobre, a altas frecuencias (MHz) su conductividad es prácticamente idéntica a la del cobre, a raíz del efecto pelicular (skin effect); mientras la carga de rotura mínima es 77 kg / mm² y el alargamiento el 1% mínimo. Este material se emplea por razones mecánicas en los cables de secciones menores.

B) Aislante:

Polietileno compacto: es el material más empleado como aislante en los cables coaxiales, a raiz de su excelente constante dieléctrica relativa (2,25) y rigidez dieléctrica (18 kV/mm).

Polietileno expandido: se obtiene introduciendo en el polietileno sustancias que se descompongan con la temperatura generando gases, con la particularidad de que los poros quedan uniformemente distribuidos y sin comunicación entre sí. La misma expansión se puede obtener con inyección de gas en el momento de la extrusión, obteniendo características eléctricas superiores.

Este material, de reducida constante dieléctrica (1,4 / 1,8, dependiendo del grado de expansión) y bajo factor de pérdida (tgd = 0,2 . 10-3), permite lograr una notable reducción de la atenuación, comparándola con el uso de polietileno compacto.

Polietileno/aire: es obtenido por la aplicación de una espiral de polietileno alrededor del conductor central, a su vez recubierto con un tubo extruido de polietileno.

Tefzel (copolímero etileno - tetrafluoroetileno): se emplea para temperaturas entre -50°C a +155 °C, con una constante dieléctrica de 2,6 y una rigidez dieléctrica de 80 kV/mm.

Teflón FEP (copolímero tetrafluoroetileno - exafluoropropileno): se emplea para temperaturas entre -70 °C y +200 °C, con constante dieléctrica de 2,1 y rigidez dieléctrica de 50 kV/mm.

Estos dos últimos materiales se emplean, además de las aplicaciones de altas temperaturas para aplicaciones militares, electrónica, misiles, etc., en donde se requiera gran resistencia a los agentes químicos orgánicos e inorgánicos.

C) Conductor externo:

Cobre: generalmente bajo la forma de trenza constituida por 16, 24 o 36 husos, con ángulos entre 30 y 45°.

Cobre estañado: cuando se necesitan buenas condiciones de soldabilidad.

Cobre plateado: en presencia de aislantes fluorados (estabilidad química).

Cintas de aluminio/poliester y aluminio/polipropileno: aplicadas debajo de la trenza reducen notablemente el efecto radiante y disminuyen la penetración de señales externas.

D) Cubierta externa:

Cloruro de polivinilo (PVC): es el material más empleado como cubierta, pudiéndose modificar sus características en función de exigencias específicas (bajas o altas temperaturas, no propagación del incendio, resistencia a los hidrocarburos, etc).

Uno de los requisitos básicos para el PVC de la cubierta es no contaminar, con la migración de su plastificante, el aislante interno; si esto ocurre, al cabo del tiempo se pueden deteriorar las características eléctricas del aislante, produciéndose un constante aumento de la atenuación.

Polietileno: con una adecuada dispersión de negro de humo para mejorar su resistencia a las radiaciones ultravioletas.

Materiales fluorados (Tefzel y Teflón FEP): para empleo con altas temperaturas o en presencia de agentes químicos.

Poliuretano: cuando se necesiten buenas características mecánicas.

E) Armaduras:

Alambres de acero: puestos bajo la forma de trenza o espiral, para instalaciones subterráneas.

F) Elementos autoportantes:

En las instalaciones aéreas para sustentar el cable se emplean construcciones especiales que preveen un alambre o cuerda de acero paralelo al cable coaxial envolviendo los dos elementos, conjuntamente con una cubierta de PVC o polietileno, formando un perfil en forma de "ocho".

Tipos de Conectores

Conector IEC 169-2

El conector Belling-Lee o conector IEC 169-2 es a su vez conocido coloquialmente como cable de antena. Se trata del conector RF tradicional para televisores europeos y receptores de radio FM / DAB.

Es el conector coaxial más antiguo, aunque se sigue utilizando en dispositivos de consumo. Inventado por Belling & Lee Ltd. en Enfield (Reino Unido) alrededor de 1922 en el momento de las primeras emisiones de la BBC.

Conector F

Se trata de un Conector coaxial de radiofrecuencia de uso común en la televisión terrestre por antena aérea, televisión por cable y universal para la televisión por satélite.

Eric E. Winston fue el inventor de este tipo de conector en la década de 1950 mientras trabajaba para Jerrold Electronics en el desarrollo de la televisión por cable. Fue en los años 70 cuando se convirtió en un dispositivo de uso común para las conexiones de televisión de la antena de VHF, ya que fue entonces cuando el cable coaxial reemplazó al cable de dos hilos y más tarde también para UHF.

BNC

Son las siglas en inglés de Bayonet Neill-Concelman. Se trata de un conector macho instalado en cada uno de los extremos del cable y es utilizado en conexiones de video y redes ethernet.

Tiene un centro circular conectado al conductor del cable central y un tubo metálico conectado en la parte exterior del cable. Un anillo que rota en la parte exterior del conector asegura el cable y permite la conexión a cualquier conector BNC tipo hembra.

Conector XLR-3

Son las siglas en inglés “Xternal Live Return” (Retorno Externo Activo). El 3 indica que dispone de 3 pines, ya que posteriormente a su aceptación como estándar se introdujeron los conectores de 4, 5, 6, 7 y 8 pines.

Es el conector más utilizado para aplicaciones de audio profesional y también es el conector estándar usado en equipos de iluminación espectacular para transmitir la señal digital de control "DMX".

RCA

Son las siglas en inglés de “Radio Corporation of America”. Conector común en el mercado audiovisual, utilizado tanto para conexiones de audio como de video no profesional.

Es importante destacar que el conector macho tiene un polo en el centro (+), rodeado de un pequeño anillo metálico y una parte intermedia de plástico que hace de aislante.

JACK

También conocido como conector TRS o TRRS, se trata de un conector de audio utilizado en numerosos dispositivos para la transmisión de sonido en formato analógico.

Existen conectores Jack de varios diámetros: El original, de 6,35 mm y los miniaturizados de 2,5 mm y 3,5 mm. Los más usados son los de 3,5 mm, utilizados en dispositivos portátiles, (mp3, salida de auriculares…). En cambio, el de 6,35 mm. se utiliza sobre todo en audio profesional e instrumentos musicales.

UHF
También llamado Amphenol, fue un conector coaxial de vídeo en aplicaciones de radar utilizado durante la Segunda Guerra Mundial.

Los conectores UHF son usados para trabajar con frecuencias VHF y HF. Posteriormente se ha convertido en el conector más común en aplicaciones de radio amateur hasta 150 MHz.

Mini UHF

Es la versión en miniatura del conector UHF. Fue diseñado principalmente para el uso en telefonía móvil y en aplicaciones similares donde el tamaño es sumamente importante.

Fue introducido en los años 70 y es capaz de operar hasta los 2.5 GHz

FME

Son las siglas en inglés de “For Mobile Equipment” (para equipos móviles). Es un conector en miniatura utilizado en aplicaciones e instalaciones móviles. Ofrece un gran rendimiento de la corriente continua a 2,0 GHz.

SMA

Son las siglas en inglés de “SubMiniature version A”. Es un conector roscado utilizado en microondas, útil hasta una frecuencia de 33 GHz aunque es importante señalar que suele dejar de utilizarse a partir de los 18 GHz

Se mencionara como crear un cable coaxial:

Se retira el aislante de la parte superior solo un pequeño trozo solo para que quede dentro del conector, al retirarlo se observan unos hilos de cobre los cuales se colocaran sobre la parte del aislante de forma que cubra todo, posteriormente se retira un pequeño trozo del conductor de plástico solo para que el conductor centrar quede en el conector , al colocar el conector se ejerce una fuerza brusca para que el conductor entre al cable y por nada deben de separarse, asi mismo se aplica todo este procedimiento para la parte posterior del cable.