El cable coaxial , o coax (pronunciado / ˈk oʊ . æ ks / ), es un tipo de cable eléctrico que consta de un conductor interno rodeado por un blindaje conductor concéntrico , estando los dos separados por un dieléctrico ( material aislante ) ; Muchos cables coaxiales también tienen una funda o chaqueta exterior protectora. El término coaxial se refiere al conductor interno y el blindaje externo que comparten un eje geométrico.
El cable coaxial es un tipo de línea de transmisión , utilizada para transportar señales eléctricas de alta frecuencia con bajas pérdidas. Se utiliza en aplicaciones tales como líneas troncales telefónicas , cables de redes 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 una separación precisa y constante entre conductores, necesaria para que funcione eficientemente como línea de transmisión.
El cable coaxial se utilizó en la primera (1858) y en las siguientes 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 nº 1.407). [1]
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 informáticas (por ejemplo, Ethernet ), audio digital ( S/PDIF ) y distribución de señales de televisión por cable . Una ventaja de la línea de transmisión de radio coaxial sobre otros tipos es que en un cable coaxial ideal el campo electromagnético que transporta la señal existe sólo en el espacio entre los conductores interior y exterior . Esto permite instalar tendidos de cable coaxial junto a objetos metálicos, como canalones, sin las pérdidas de energía que ocurren en otros tipos de líneas de transmisión. El cable coaxial también proporciona protección de la señal contra interferencias electromagnéticas externas .
El cable coaxial conduce señales eléctricas utilizando un conductor interno (generalmente un cable de cobre sólido, cobre trenzado o acero recubierto de cobre) rodeado por una capa aislante y todo encerrado por un blindaje, generalmente de una a cuatro capas de trenza metálica tejida y cinta metálica. [2] El cable está protegido por una funda aislante exterior. Normalmente, el exterior del blindaje se mantiene al potencial de tierra y se aplica un voltaje portador de señal al conductor central. Cuando se utiliza señalización diferencial , el cable coaxial proporciona la ventaja de corrientes de contrafase iguales en el conductor interno y en el interior del conductor externo que restringen los campos eléctricos y magnéticos de la señal al dieléctrico , con pocas fugas fuera del blindaje. [ cita necesaria ] 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 transmitir señales débiles que no pueden tolerar interferencias del medio ambiente como para señales eléctricas más fuertes que no se debe permitir que radien o se acoplen en estructuras o circuitos adyacentes. [3] 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 computadoras e instrumentación. [4]
La impedancia característica del cable ( Z 0 ) está determinada por la constante dieléctrica del aislante interior y los radios de los conductores interior y exterior. En los sistemas de radiofrecuencia, donde la longitud del cable es comparable a la longitud de onda de las señales transmitidas, una impedancia característica uniforme del cable 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 energía y una 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. [3]
Las opciones de diseño de cables coaxiales 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 interior 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 utiliza a menudo como conductor interno para cables utilizados en la industria de la televisión por cable. [5]
El aislante que rodea el conductor interno puede ser de plástico sólido, espuma de plástico 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), que se utiliza en cables de bajas pérdidas. El teflón sólido (PTFE) también se utiliza como aislante y exclusivamente en cables con clasificación plenum . [ cita necesaria ] Algunas líneas coaxiales usan aire (o algún otro gas) y tienen espaciadores para evitar que el conductor interno toque el blindaje.
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 protectora 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. [5] El escudo puede ser solo dos trenzas, pero ahora es más común tener un escudo de aluminio delgado cubierto por una trenza de alambre. Algunos cables pueden invertir en más de dos capas de blindaje, como el "quad-shield", que utiliza cuatro capas alternas de lámina y trenza. Otros diseños de escudos sacrifican la flexibilidad para lograr un mejor rendimiento; Algunos escudos son un tubo de metal sólido. Esos cables no se pueden doblar demasiado, 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. [ ejemplos necesarios ]
Para transmisiones de radiofrecuencia de alta potencia de hasta aproximadamente 1 GHz, el cable coaxial con un conductor exterior de cobre sólido está disponible en tamaños de 0,25 pulgadas en adelante. 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. [5] Una marca de este tipo de cable es Heliax . [6]
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 pérdidas), vacío, aire, politetrafluoroetileno (PTFE), espuma de polietileno y polietileno sólido. Un dieléctrico no homogéneo debe compensarse con un conductor no circular para evitar puntos calientes de corriente.
Si bien muchos cables tienen un dieléctrico sólido, muchos otros tienen un dieléctrico de espuma que contiene la mayor cantidad de aire u otro gas 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 dieléctricos de espuma pueden absorber la humedad (especialmente en sus numerosas superficies) en ambientes húmedos, lo que aumenta significativamente la pérdida. Los soportes con forma de estrella o de radios son aún mejores, pero más caros y muy susceptibles a la infiltración de humedad. Aún más caros eran 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 bajas pérdidas, como el tipo RG-62, el conductor interno está sostenido por un hilo en espiral de polietileno, de modo que existe un espacio de aire entre la mayor parte del conductor y el interior de la cubierta. La constante dieléctrica más baja del aire permite un mayor diámetro interior con la misma impedancia y un mayor diámetro exterior con la misma frecuencia de corte, lo que reduce las pérdidas óhmicas . Los conductores internos a veces están plateados para suavizar la superficie y reducir las pérdidas por efecto piel . [5] Una superficie rugosa extiende el camino actual y concentra la corriente en los picos, aumentando así la pérdida óhmica.
La chaqueta aislante puede estar fabricada de muchos materiales. Una opción común es el PVC , pero algunas aplicaciones pueden requerir materiales resistentes al fuego. Las aplicaciones en exteriores pueden requerir que la chaqueta resista la luz ultravioleta , la oxidación , el daño de 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 cortes menores en la cubierta. Para conexiones internas del chasis se puede omitir la cubierta aislante. [ ejemplos necesarios ]
Las líneas de transmisión de dos conductores tienen la propiedad de que la onda electromagnética que se propaga a lo largo de la línea se extiende hacia el espacio que rodea los cables paralelos. Estas líneas tienen bajas pérdidas, pero también características indeseables. No se pueden doblar, torcer fuertemente ni darles otra forma sin cambiar su impedancia característica , lo que provoca el reflejo de la señal hacia la fuente. Tampoco se pueden enterrar, tender o unir a nada conductor , ya que los campos extendidos inducirán corrientes en los conductores cercanos, lo que provocará radiación no deseada y desafinación de la línea. Los aisladores 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 pueden doblarse y torcerse moderadamente sin efectos negativos, y pueden atarse a soportes conductores sin inducir corrientes no deseadas en ellos, siempre que se tomen medidas para garantizar corrientes de contrafase de señalización diferencial en el cable.
En aplicaciones de radiofrecuencia de hasta unos pocos gigahercios , la onda se propaga principalmente en el modo electromagnético transversal (TEM) , lo que significa que los campos eléctrico y magnético son ambos perpendiculares a la dirección de propagación. Sin embargo, por encima de una determinada frecuencia de corte , también pueden propagarse los modos eléctrico transversal (TE) o magnético transversal (TM), 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 un modo de propagación de ondas superficiales que sólo involucra al conductor central , pero que se suprime efectivamente en cables coaxiales 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 energía se transmite a través del campo eléctrico radial y el campo magnético circunferencial en el modo TEM. Este es el modo dominante desde la frecuencia cero (CC) hasta un límite superior determinado por las dimensiones eléctricas del cable. [7]
Los conectores coaxiales están diseñados para mantener una forma coaxial en toda la conexión y tener la misma impedancia que el cable conectado. [5] Los conectores suelen estar recubiertos con metales de alta conductividad, como plata u oro resistente al deslustre. Debido al efecto piel , la señal de RF solo es transportada por el revestimiento a frecuencias más altas y no penetra hasta 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. [8]
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. Véase la ecuación de Telegrapher .
En la siguiente sección, se utilizan estos símbolos:
Las mejores impedancias del cable coaxial se determinaron experimentalmente en los Laboratorios Bell en 1929 como 77 Ω para baja atenuación, 60 Ω para alto voltaje y 30 Ω para alta potencia. Para un cable coaxial con dieléctrico de aire y un blindaje de un diámetro interior determinado, la atenuación se minimiza eligiendo el diámetro del conductor interior para dar una impedancia característica de 76,7 Ω. [14] Cuando se consideran dieléctricos más comunes, la impedancia de pérdida de inserción más baja cae a un valor entre 52 y 64 Ω. El manejo de potencia máxima se logra a 30 Ω. [15]
La impedancia aproximada requerida para hacer coincidir una antena dipolo con alimentación central en el espacio libre (es decir, un dipolo sin reflexiones en el suelo) es de 73 Ω, por lo que se usaba comúnmente un cable coaxial de 75 Ω para conectar antenas de onda corta a los receptores. Por lo general, estos implican 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 del aire, el coaxial de 75 Ω es un conveniente transformador balun 4:1 para estas, además de poseer una 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 compromiso entre la capacidad de manejo de potencia y la atenuación se cita en general como la razón de este número. [14] 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 colgantes) .
RG-62 es un cable coaxial de 93 Ω utilizado originalmente en redes de computadoras 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 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 reflexiones internas en las conexiones entre componentes (consulte Coincidencia de impedancia ). Tales reflexiones pueden causar atenuación de la señal. Introducen ondas estacionarias, que aumentan las pérdidas e incluso pueden provocar una ruptura dieléctrica del cable con transmisión de alta potencia. En los sistemas de televisión o vídeo analógico, los reflejos provocan imágenes fantasma en la imagen; múltiples reflexiones pueden hacer que la señal original sea seguida por más de un eco. Si un cable coaxial está abierto (no conectado en el extremo), la terminación tiene una resistencia casi infinita, lo que provoca reflejos. Si el cable coaxial sufre un cortocircuito, la resistencia terminal es casi nula, lo que provoca reflexiones con polaridad opuesta. Los reflejos casi se eliminarán si el cable coaxial termina en una resistencia pura igual a su impedancia.
La fuga de señal es el paso de campos electromagnéticos a través del blindaje de un cable y se produce en ambas direcciones. El ingreso es el paso de una señal externa al cable y puede provocar ruido e interrupción de la señal deseada. La salida es el paso de una señal destinada a permanecer dentro del cable hacia el mundo exterior y puede provocar una señal más débil al final del cable e interferencias de radiofrecuencia en los dispositivos cercanos. Las fugas graves suelen deberse a conectores instalados incorrectamente o a fallos en el blindaje del cable.
Por ejemplo, en 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 ruidos no deseados y imágenes fantasma. El ruido excesivo puede saturar la señal, haciéndola inútil. El ingreso al canal se puede eliminar digitalmente mediante cancelación de ingreso .
Un blindaje ideal sería un conductor perfecto sin agujeros, espacios ni protuberancias conectado a una tierra perfecta. Sin embargo, un escudo liso, sólido y altamente conductor sería pesado, inflexible y costoso. Este tipo de cable coaxial se utiliza para transmisiones 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 costo, como la superficie corrugada de los blindajes flexibles de línea dura, trenzados flexibles o de lámina. Dado que los escudos no pueden ser conductores perfectos, la corriente que fluye por el interior del escudo produce un campo electromagnético en la superficie exterior del escudo.
Considere el efecto de la 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 blindaje 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 dentro ni a través del conductor. Los cables reales tienen una pantalla hecha de un conductor imperfecto, aunque normalmente 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 espacios pequeños. Los espacios son más pequeños cuando se utiliza un blindaje de aluminio (metal sólido), pero todavía hay una costura a lo largo del cable. La lámina se vuelve cada vez más rígida a medida que aumenta su espesor, por lo que una fina capa de lámina suele estar 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 cualquiera de los extremos del cable o si hay una rotura en el blindaje.
Para reducir en gran medida la fuga de señal dentro o fuera del cable, en un factor de 1.000, o incluso 10.000, a menudo se utilizan cables superpantallados en aplicaciones críticas, como los 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 grandes lagunas en la construcción de centrales nucleares en Europa, muchas instalaciones existentes utilizan cables superpantallados según la norma del Reino Unido AESS(TRG) 71181. [16] al que se hace referencia en IEC 61917. [17]
Una corriente continua, aunque sea pequeña, a lo largo del blindaje imperfecto de un cable coaxial puede provocar interferencias visibles o audibles. En los sistemas CATV que distribuyen señales analógicas, la diferencia de potencial entre la red coaxial y el sistema eléctrico de puesta a tierra de una casa puede provocar un "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 una conexión adecuada a una base común en la casa. Ver bucle de tierra .
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 exterior lleva el potencial de referencia para la señal en el conductor interior, el circuito receptor mide el voltaje incorrecto.
El efecto transformador se utiliza a veces para mitigar el efecto de las corrientes inducidas en el blindaje. Los conductores internos y externos forman el devanado primario y secundario del transformador, y el efecto se mejora en algunos cables de alta calidad que tienen una capa externa de mu-metal . Gracias a este transformador 1:1, el voltaje antes mencionado a través del conductor exterior se transforma en el conductor interior para que el receptor pueda cancelar los dos voltajes. Muchos emisores y receptores tienen medios para reducir aún más la fuga. Aumentan el efecto transformador al pasar todo el cable a través de un núcleo de ferrita una o más veces.
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 coaxial irradie. Son lo opuesto a las corrientes de señalización diferencial "push-pull" deseadas, donde las corrientes de señal en el conductor interior y exterior son iguales y opuestas.
La mayor parte del efecto de protección en el cable coaxial resulta de corrientes opuestas en el conductor central y la protección 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, aún es posible que se forme un campo entre el blindaje y otros objetos conectados, como la antena que alimenta el 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 tanto, no se cancelaría. La energía irradiaría desde el propio coaxial, afectando el patrón de radiación de la antena. Con suficiente potencia, esto podría suponer un peligro para las personas que se encuentren cerca del cable. Un balun correctamente colocado y del tamaño adecuado puede evitar la radiación de modo común en 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 bloquear la corriente continua o la energía de baja frecuencia.
La fórmula de impedancia característica anterior es una buena aproximación en frecuencias de radio; sin embargo, para frecuencias inferiores a 100 kHz (como el audio ), resulta importante utilizar la ecuación del telegrafista completa :
Al aplicar esta fórmula a un coaxial típico de 75 ohmios, encontramos que la impedancia medida en todo el espectro de audio oscilará entre ~150 ohmios y ~5K ohmios, mucho más alta que la nominal. La velocidad de propagación también disminuye considerablemente. Por lo tanto, podemos esperar que las impedancias del cable coaxial sean consistentes en las frecuencias de RF pero variables en las frecuencias de audio. Este efecto se manifestó al intentar enviar una señal de voz simple a través del cable telegráfico transatlántico , con malos resultados. [18] [19]
La mayoría de los cables coaxiales tienen una impedancia característica de 50, 52, 75 o 93 Ω. La industria de RF utiliza nombres de tipos estándar para cables coaxiales. Gracias a la televisión, el RG-6 es el cable coaxial más utilizado para uso doméstico, y la mayoría de conexiones fuera de Europa son mediante conectores F.
Se especificaron 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 figuraban en la lista MIL-HDBK-216 publicada en 1962. Estas designaciones ahora están obsoletas. La designación RG significa Radio Guía; 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 proporcionan 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 desde que se retiró el manual no existe ningún 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.
Códigos de materiales dieléctricos
VF es el factor de velocidad; está determinada por la eficacia y [42]
También existen otros esquemas de designación para cables coaxiales como las series URM, CT, BT, RA, PSF y WF.
Los cables coaxiales cortos se utilizan comúnmente para conectar equipos de video domésticos, en configuraciones de radioaficionados y en módulos de instrumentación nuclear . Si bien anteriormente eran comunes para implementar redes informáticas , 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 mercado de módems por 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 ha sido reemplazado en gran medida por métodos posteriores ( fibra óptica , T1 / E1 , satélite ).
Los coaxiales más cortos todavía transmiten 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 utilizó en redes de computadoras , sobre todo en redes Ethernet , donde fue reemplazado más tarde, a finales de la década de 1990 y principios de la de 2000, por cables UTP en América del Norte y cables STP en Europa Occidental, ambos con conectores modulares 8P8C.
Los cables microcoaxiales se utilizan en una variedad de dispositivos de consumo, equipos militares y también en equipos de exploración por ultrasonido.
Las impedancias más comunes que se utilizan 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 (incluidas radio y telecomunicaciones), aunque los de 75 ohmios se utilizan comúnmente para transmisiones de radio y televisión.
El cable coaxial se utiliza a menudo para transportar señales desde una antena a un receptor. En muchos casos, el mismo cable lleva energía hacia la antena, para alimentar un preamplificador . En algunos casos, un solo cable transporta energía unidireccional y datos/señales bidireccionales, como en DiSEqC .
Las variedades más grandes de línea dura pueden tener un conductor central construido con tubos de cobre rígidos o corrugados. 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 de gas, se utilizan plásticos duros como el nailon 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 arcos internos . Las líneas duras rellenas de gas generalmente se usan 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 las microondas, la guía de ondas se utiliza con más frecuencia que la línea dura para aplicaciones de transmisor a antena o de antena a receptor. Los distintos escudos utilizados en línea dura también difieren; algunas formas usan tubos o tuberías rígidos, mientras que otras pueden usar tubos corrugados, lo que facilita el doblado y reduce las torceduras cuando el cable se dobla para adaptarse. Se pueden usar 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.
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 a la longitud de onda de RF específica de operación o sintonizadas a una banda de radiofrecuencia específica. Este tipo de cable proporciona un efecto de fuga "deseado" bidireccional sintonizado entre el transmisor y el receptor. A menudo se utiliza en huecos de ascensores, barcos de la Armada de EE. UU., túneles de transporte subterráneo y en otras áreas donde no es factible una antena. Un ejemplo de este tipo de cable es Radiax ( CommScope ). [43]
RG-6 está disponible en cuatro tipos diferentes diseñados para diversas aplicaciones. Además, el núcleo puede ser de acero revestido de cobre (CCS) o de cobre sólido desnudo (BC). El RG-6 "simple" o "doméstico" está diseñado para cableado doméstico interior o exterior. El cable "inundado" está impregnado de gel bloqueador de agua para uso en conductos subterráneos o entierro 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 soportar la tensión involucrada en una caída aérea desde un poste de servicios públicos. El cableado " plenum " es costoso 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 porque los plásticos utilizados como cubierta exterior y aislamiento interior en muchos cableados "simples" o "domésticos" desprenden gases venenosos cuando se queman.
El cable triaxial o triax es un cable coaxial con una tercera capa de blindaje, aislamiento y revestimiento. El blindaje exterior, que está conectado a tierra, protege el blindaje interior de interferencias electromagnéticas de fuentes externas.
El cable semirrígido tiene una forma coaxial que utiliza una cubierta exterior de cobre sólido. Este tipo de 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 flexible y reformable al cable coaxial semirrígido que se utiliza cuando se requiere flexibilidad. El cable adaptable se puede pelar y formar a mano sin necesidad de herramientas especializadas, similar al cable coaxial estándar.
La línea rígida es una línea coaxial formada por dos tubos de cobre mantenidos concéntricos cada dos metros mediante 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 mediante conectores EIA RF estandarizados cuyos tamaños de bala y brida coinciden con los diámetros de línea estándar. Para cada diámetro exterior se pueden obtener cámaras de aire 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 en exteriores se usa una línea rígida más resistente con bridas resistentes a la intemperie en mástiles de antenas, etc. En aras de ahorrar peso y costos, en mástiles y estructuras similares. 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 duras. La línea rígida se produce en varios tamaños diferentes:
El aislamiento del cable coaxial puede degradarse y requerir 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 lámina toca el conductor central, la señal se cortocircuitará y provocará una pérdida significativa o total de la señal. Esto ocurre con mayor frecuencia en conectores finales y empalmes instalados incorrectamente. Además, el conector o empalme debe estar correctamente conectado al blindaje, ya que este proporciona el camino a tierra para la señal de interferencia.
A pesar de estar blindados, pueden producirse interferencias en las líneas de cable coaxial. La susceptibilidad a la interferencia tiene poca relación con las designaciones generales de tipos de cables (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 UHF, normalmente se proporciona un blindaje de aluminio que proporcionará una cobertura total y una alta eficacia contra las interferencias de alta frecuencia. El blindaje de lámina suele ir acompañado de un blindaje trenzado de cobre estañado o aluminio, con una cobertura del 60 al 95%. La trenza es importante para la efectividad del blindaje porque (1) es más efectiva que la lámina para prevenir interferencias de baja frecuencia, (2) proporciona mayor conductividad a tierra que la lámina y (3) hace que conectar un conector sea más fácil y confiable. El cable de "cuádruple blindaje", que utiliza dos blindajes trenzados de aluminio de baja cobertura y dos capas de lámina, se utiliza a menudo en situaciones que implican interferencias problemáticas, pero es menos efectivo que una sola capa de lámina y un solo blindaje trenzado de cobre de alta cobertura, como se encuentra en cables de vídeo de precisión con calidad de transmisión.
En Estados Unidos y algunos otros países, los sistemas de distribución de televisión por cable utilizan extensas redes de cable coaxial exterior, a menudo con amplificadores de distribución en línea. La fuga de señales dentro y fuera de los sistemas de televisión por cable puede causar interferencias a los suscriptores de cable y a los servicios de radio por aire que utilizan las mismas frecuencias que las del sistema de cable.
Cable coaxial: conjunto cilíndrico compuesto por un centro conductor dentro de un tubo o blindaje metálico, separado por un material dieléctrico y generalmente cubierto por una camisa aislante.