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Jun
11

Características técnicas de los cables coaxiales

Publicado en la categoría Guías de CCTV


Los cables coaxiales que son utilizados para la transmisión en alta frecuencia y en los campos de aplicación se encuentran entre los más variados: desde los militares a la medicina y las comunicaciones - por supuesto también para la transmisión de las cámaras de video vigilancia. El cable coaxial es una línea de transmisión que permite la propagación de una señal eléctrica. Dado que es un elemento pasivo, que provoca una atenuación de la señal a través conforme es la longitud del cable y la frecuencia de funcionamiento.

Algunas características fundamentales de la línea de transmisión son:

  • Atenuación contenida.
  • Buena resistencia a cualquier esfuerzo mecánico.
  • Buena protección de la señal transmitida de la interferencia externa.
  • Optima resistencia a la intemperie.

Los elementos básicos de un cable coaxial son:

Cable Coaxial - Diagrama

El conductor interior tiene el propósito transportar la señal y, en particular, mayor es su diámetro, menor es la atenuación resultante. Puede ser sencillo o en cadena, se compone de cobre desnudo, acero chapado en cobre o de cobre estañado, para facilitar la soldadura y proteger de la corrosión, o de cobre plateado para mejorar la propagación de la señal de la explotación total del "efecto piel". En la radiofrecuencia la señal se propaga sólo a través de la superficie del conductor para un espesor menor, cuanto más la frecuencia es elevada.

El dieléctrico es un material aislante colocada alrededor del conductor interno, con el fin de mantener el conductor exterior (pantalla) centrado con el anillo interior. Eso es generalmente constituido por polietileno compacto (PE) de espuma o físicamente (PEE GAS INJECTED) porque tiene un factor de pérdida baja y mantiene, con el tiempo, sus características mecánicas y eléctricas. En particular, el PE tiene la ventaja de ser más resistente desde el punto de vista mecánico en comparación al PEE GAS INJECTED, garantizando la función coaxial entre los conductores; en cambio, el gas PEE INYECTADO gracias al proceso de expansión con gas inerte (nitrógeno), presenta una constante dieléctrica relativa muy baja (~ 1,40) y un ángulo de pérdida menor, por lo que tienen menos atenuaciones. Además, el gas de expansión proporciona una mejor estabilidad de los valores de atenuación, manteniéndolos constantes en el tiempo incluso en condiciones críticas, tales como la presencia de alta humedad o cambios de temperatura. El dieléctrico del cable coaxial es ideal para el aire.

La cinta, donde está presente, constituye parte de la pantalla del cable coaxial, para asegurar una cobertura total (100%). Puede ser de dos tipos:

  • Acoplado (que consiste en una capa de aluminio y una de Poliéster (Al / PET)
  • Triplex (formado por dos capas de aluminio y una de Poliéster (Al / PET / AL)

Eso determina un considerable mejoramiento de la eficacia de blindaje, garantizando:

  • Protección de la señal que pasa a través del cable del campo electromagnético externo
  • El aislamiento del entorno externo de la radiación producida por el propio cable.

Debido al constante aumento en el uso de ondas electromagnéticas y de la alta energía es indispensable un total blindaje para minimizar los problemas de interferencia.

La trenza se caracteriza por el número de cables, por la sección de los cables individuales y la forma de trenzar, esto influye no sólo en la eficacia de blindaje, sino también en la impedancia de transferencia. El parámetro de evaluación para la construcción de la trenza es el porcentaje de cobertura.

La cubierta protectora está hecha de cloruro de polivinilo (PVC) o polietileno (PE); tiene una doble función:

  • Protección del cable
  • Mantener adherido el conductor exterior al dieléctrico tanto a la capacidad como la impedancia a lo largo del cable.

La cubierta protectora de PE se utiliza para la instalación subterránea. En cables más caros (solamente para exterior o para exigencias especiales) puede haber también una cinta de poliéster introducido entre la cubierta exterior y la trenza, que realiza las siguientes funciones básicas: se evita la salida de los residuos de PVC (cubierta externa) hacia el dieléctrico, protege la trenza durante la extrusión de la cubierta de posible oxidación y hace más fácil pelar del cable coaxial.

Impedancia característica [Z0]

El valor de impedancia característica, expresada en ohmios, indica la oposición general al flujo de electrones proporcionados por una línea de transmisión y se define por la relación entre la diferencia de potencial aplicada y la corriente absorbida en un cable coaxial de longitud infinita.

Es importante que este parámetro sea lo más uniforme posible, de hecho, si la calidad del conductor, de la geometría del cable y la uniformidad del dieléctrico no será constante, habrá reflexiones internas que causan distorsión y las pérdidas de señal. El Z0 se mide con el analizador de red a una frecuencia de aproximadamente 200 MHz.

Atenuación

La atenuación significa la disminución de la amplitud y distorsión de una señal a lo largo de una línea de transmisión (cable coaxial). Los dos factores principales que causan atenuación son:

  • La pérdida de resistencia de los conductores (debido a las pieles de efectos en alta frecuencia).
  • La pérdida en el dieléctrico.

Probador de Cable Coaxial

Se mide como la relación entre la potencia de entrada y la potencia de salida y se expresa en dB / unidad de longitud. Este parámetro aumenta a medida que aumenta la frecuencia, o como la longitud de la línea de transmisión.

Capacidad

La capacidad de un cable es la magnitud eléctrica que indica las propiedades del dieléctrico, existente entre los dos conductores, para almacenar cargas eléctricas, cuando existe entre los conductores una diferencia de potencial. Se mide en faradios / (unidad de longitud) a una frecuencia de 1 kHz.
Esta magnitud es directamente proporcional a la constante dieléctrica del material, cuando al aumentar esta última incrementa la capacidad en sí misma; valores típicos son: 54 pF / m para la PEE y 67 pF / m para el PE.

Durante proceso productivo la capacidad y la magnitud que son constantemente monitoreadas automáticamente, por lo que es posible estabilizar inmediatamente si el cable será centrado en el valor requerido.

Eficiencia de Blindaje

La eficacia del blindaje se mide en dB y representa la cantidad de atenuación de la señal de interferencia. Esta magnitud depende de las características del conductor exterior (pantalla), que impide un intercambio de ondas electromagnéticas entre el conductor interno del cable y el medio ambiente externo y viceversa, en la práctica impide que el conductor interior funcione como una antena de recepción / transmisión.

Para mejorar la eficiencia del blindaje es necesario aumentar el porcentaje de cobertura del conductor exterior, por lo que la cabina de Faraday es más densa. Para obtener 100% de cobertura, se introduce además de la trenza un conductor de cinta (de aluminio o de cobre) sobre el dieléctrico con la técnica de espiral sobre papel de cigarrillos.

Pérdida de retorno (SRL)

Este parámetro es una medida de precisión de la construcción del cable; en cuanto mayor sea la precisión, menores serán las ondas electromagnéticas reflejadas. Estos ultimos acumulados debilitaran la señal transmitida, por lo cual mayor es el valor del SRL (Pérdida de retorno estructural) mejor será la calidad del cable y la señal transmitida. Con el fin de que las características sean tan precisas cómo sea posible se deberá tener un cuidado particular en la fase de producción: presión constante durante la extrusión del dieléctrico y de control de refrigeración de este último.

Velocidad de Propagación

La velocidad de propagación es la velocidad con la que una señal eléctrica viaja en una línea de transmisión y se define como la relación, expresada en porcentaje, entre la velocidad de propagación en el cable y la velocidad en el espacio libre. Este valor depende, principalmente, de la constante dieléctrica del aislamiento, en particular, es de aproximadamente 85% para los cables con dieléctrico en PEE y 66% para aquellos con dieléctrico PE. También es conocido como un coeficiente (o factores) de la reducción.

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