No se me ocurre nadie que no haya visto nunca un cable coaxial. La forma en que se fabrica, cuáles son sus ventajas y dónde se utiliza son todavía muchas preguntas por responder.
Contenido
Cómo se construye el cable coaxial
Un cable coaxial está formado por
- conductor interno (núcleo central)
- dieléctrico;
- conductor exterior (trenza);
- La cubierta exterior.
Si se observa la sección transversal del cable, se puede ver que ambos conductores están en el mismo eje. De ahí el nombre del cable: coaxial en inglés.
El conductor interno de un buen cable es de cobre. Hoy en día, los productos baratos utilizan aluminio o incluso acero recubierto de cobre. El dieléctrico de un buen cable es de polietileno, mientras que los cables de alta frecuencia utilizan fluoroplástico. En las versiones más económicas, se utilizan diversos plásticos espumados.
El material de trenzado clásico es el cobre, y el trenzado de los productos de calidad está bien trenzado, sin huecos. En los cables de menor calidad, se utilizan aleaciones de cobre, a veces aleaciones de acero, para hacer el conductor exterior, se utiliza un trenzado escaso para abaratarlo, y en algunos casos se utilizan láminas.
Campo de aplicación del cable coaxial, sus pros y sus contras
El uso más habitual del cable coaxial es la transmisión de corrientes de alta frecuencia (RF, microondas y superiores). En muchos casos se utiliza para enlace entre la antena y el transmisor o entre una antena y un receptor, así como en los sistemas de televisión por cable. Una señal de este tipo también puede transmitirse mediante una línea de dos hilos: es más barata.
En algunos casos esto se hace, pero tal línea tiene una seria desventaja - el campo eléctrico en ella pasa a través de un espacio abierto, y si un objeto conductor exterior entra en él, causará distorsión de la señal - atenuación, reflexión, etc. Sin embargo, con el cable coaxial, el campo eléctrico es completamente interior, por lo que no hay que preocuparse por el paso de objetos metálicos (o que puedan estar después en las proximidades del cable) durante el tendido: no afectarán al rendimiento de la línea de transmisión.
Una desventaja del cable coaxial es su elevado coste. También se considera una desventaja la alta intensidad de trabajo que supone reparar una línea dañada.
En el pasado, los cables coaxiales también se utilizaban ampliamente para la transmisión de datos en redes informáticas. Hoy en día, las velocidades de transmisión han aumentado a niveles que el cable de radiofrecuencia no puede alcanzar, por lo que esta aplicación está siendo rápidamente eliminada.
La diferencia entre el cable coaxial y el cable blindado y apantallado
El cable coaxial se confunde a menudo con el cable apantallado e incluso con el cable de alimentación blindado. Aunque tienen cierta similitud en su diseño externo ("núcleo-aislamiento-cubierta metálica flexible"), su finalidad y principio de funcionamiento son diferentes.
La trenza de un cable coaxial es un segundo conductor que cierra el circuito. Debe transportar la corriente de carga (a veces incluso el lado interior y el exterior son diferentes). La trenza puede o no estar conectada a tierra por razones de seguridad - esto no afecta al funcionamiento de la trenza. También es incorrecto llamarlo escudo: no tiene ninguna función de blindaje global.
En los cables armados, la trenza metálica exterior protege la capa de aislamiento y el conductor de las influencias mecánicas. Es muy fuerte y debe estar siempre conectado a tierra por razones de seguridad. Durante el funcionamiento normal, no circula ninguna corriente a través de él.
Un cable apantallado tiene una cubierta exterior conductora para proteger el conductor contra las interferencias externas. Si es necesario proteger contra las interferencias de baja frecuencia (hasta 1 MHz), la pantalla sólo se conecta a tierra en un lado del conductor. Para las interferencias por encima de 1MHz, el apantallamiento sirve como una buena antena, por lo que se conecta a tierra todo el camino en varios puntos (tan a menudo como sea posible). En funcionamiento normal, la corriente tampoco debe fluir por la pantalla.
Parámetros técnicos del cable coaxial
Uno de los principales parámetros que hay que tener en cuenta a la hora de seleccionar un cable es su impedancia. Aunque este parámetro se mide en ohmios, no puede medirse con un comprobador de ohmios ordinario y no depende de la longitud de la sección del cable.
La impedancia de la línea viene determinada por la relación entre su inductancia lineal y su capacitancia lineal, que a su vez depende de la relación de los diámetros del núcleo central y de la trenza, así como de las propiedades del dieléctrico. Por lo tanto, a falta de instrumentos, se puede "medir" la resistencia a las ondas con un calibre: encontrar el diámetro del núcleo d y el diámetro de la trenza D, y sustituir los valores en la fórmula.
Aquí también:
- Z - Impedancia de onda requerida;
- Er - es la constante dieléctrica del dieléctrico (para el polietileno 2,5 y para la espuma 1,5 se puede suponer).
La resistencia del cable puede ser cualquier cosa con dimensiones razonables, pero los productos estándar están disponibles con valores:
- 50 Ohm;
- 75 Ohm;
- 120 Ω (una variante bastante rara).
No se puede decir que el cable de 75 Ω sea mejor que el de 50 Ω (o viceversa). Cada uno debe aplicarse en su lugar: la impedancia de onda de la salida del transmisor Zи, línea de comunicación (cable) Z y la carga deben ser iguales ZнSólo en este caso la transmisión de energía desde la fuente hasta la carga puede realizarse sin pérdidas ni reflexiones.
Existen ciertas limitaciones prácticas en la fabricación de cables con altas impedancias de onda. Un cable de 200 ohmios o más debe tener un núcleo muy fino o un gran diámetro exterior del conductor (para tener una elevada relación D/d). Este producto es más difícil de utilizar, por lo que para los trayectos de alta impedancia se utilizan líneas de dos hilos o dispositivos de terminación.
Otro parámetro coaxial importante es atenuación. Se mide en dB/m. En general, cuanto más grueso sea el cable (más concretamente, cuanto mayor sea el diámetro del núcleo central), menor será la atenuación de la señal con cada metro de longitud. Pero en este parámetro también influyen los materiales con los que está hecha la línea de comunicación. Las pérdidas óhmicas vienen determinadas por el material del núcleo y la trenza. Las pérdidas dieléctricas también contribuyen. Estas pérdidas aumentan con la frecuencia de la señal y para reducirlas se utilizan materiales aislantes especiales (fluoroplásticos, etc.). Los dieléctricos espumados utilizados en los cables de bajo coste contribuyen a aumentar la atenuación.
Otra característica importante de un cable coaxial factor de escasez. Este parámetro es necesario cuando hay que conocer la longitud del cable en longitudes de onda de la señal transmitida (por ejemplo, en los transformadores de impedancia). La longitud eléctrica y la longitud física del cable no coinciden porque la velocidad de la luz en el vacío es mayor que la velocidad de la luz en el dieléctrico del cable. Para un cable con un dieléctrico de polietileno Kk=0,66, para el fluoroplástico - 0,86. Para los productos baratos con aislante de espuma - impredecible, pero más cerca de 0,9. En la literatura técnica extranjera, el valor del factor de retardo - Kretardo=1/Кreproche.
El cable coaxial también tiene otras características: radio de curvatura mínimo (depende principalmente del diámetro exterior), resistencia eléctrica del aislante, etc. A veces también es necesario cuando se selecciona un cable coaxial.
Marcado del cable coaxial
Los productos domésticos llevaban una marca de números y letras (todavía se puede encontrar hoy en día). El cable se identificaba con una letra símbolo RK (cable de radiofrecuencia), seguida de un dígito que lo indicaba:
- impedancia de la onda;
- Espesor del cable en mm;
- número de catálogo.
Por ejemplo, el cable RK-75-4 indica productos con resistencia de onda de 75 Ohm y un diámetro de aislamiento de 4 mm.
La designación internacional también comienza con dos letras:
- RG: cable de radiofrecuencia;
- DG para redes digitales;
- SAT, DJ para redes de satélite (cable de alta frecuencia).
A continuación hay un número que no contiene ninguna información técnica (para descifrarlo, hay que mirar la ficha técnica del cable). Más adelante, puede haber más cartas que indiquen otras propiedades. Un ejemplo de marcado - RG8U - cable de RF de 50 Ohm con diámetro reducido del núcleo central y menor densidad de la trenza.
Si comprende las diferencias entre el cable coaxial y otros productos de cable y aprende el impacto de sus parámetros en las características de rendimiento, podrá aplicar con éxito este producto en los ámbitos para los que está destinado.
Artículos relacionados:
