cable coaxial (2)
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Cable Coaxial
Circuito equivalente
El cable coaxial fue creado en la década de 1930, es un cable utilizado para transportar señales eléctricas de alta frecuencia que posee dos conductores concéntricos.
Entre ambos se encuentra una capa aislante llamada dieléctrico, de cuyas características dependerá principalmente la calidad del cable. Todo el conjunto suele estar protegido por una cubierta aislante (también denominada chaqueta exterior)
Tipos de CoaxialExisten múltiples tipos de cable coaxial, cada uno con un diámetro e impedancia diferentes. El cable coaxial no es habitualmente afectado por interferencias externas, y es capaz de lograr altas velocidades de transmisión de datos en largas distancias. Por esa razón, se utiliza en redes de comunicación de banda ancha (CATV) y cables de banda base (Ethernet).
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 dado a daño por corrosión en exteriores, para ello se emplean las cubiertas de polietileno.
PlenumEl 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. Sin embargo, el cableado plenum es más caro y menos flexible que el PVC.
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Conductor central: Cumple la función de transporte de la señal, Es de un alma de aluminio, y una fina capa de cobre en su exterior
Dieléctrico: Material aislante que separa mecánicamente el conductor central del exterior. (Foam, polietileno expandido): Es el material mas utilizado por su reducida constante dieléctrica, y buenas características mecánicas.
Conductor externo: Cumple la función de mantener la señal dentro del cable y evitar el ingreso de señales espurias. Es un tubo rígido de aluminio.
Cubierta externa: Se utiliza para proteger el cable del medio ambiente. El PVC (cloruro de polivinilo): Es el más utilizado en la actualidad.
Portante: De alambre de acero: Se agrega sujeto a la cubierta externa para incrementar la resistencia a la tracción. Existen dos tipos, los de monofilamento (un solo alambre) y los multifilamento (muchos alambres para tracciones importantes).
PARTES Y MATERIALES QUE LO COMPONEN
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.•En las redes telefónicas interurbanas y en los cables submarinos.
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Impedancia característica
dD
KZ log10
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Z = Impedancia Característica 75 Z = Impedancia Característica 75
K = Constante dieléctricaK = Constante dieléctrica
D = Diámetro interno del conductor externoD = Diámetro interno del conductor externo
d = Diámetro externo del conductor internod = Diámetro externo del conductor interno
dd DD
Calculo de Z0 como relación de diámetrosCalculo de Z0 como relación de diámetros
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QR 540 QR 540
3.15 mm3.15 mm13.03 mm13.03 mm
24.003.1315.3 mmmm
QR 860 QR 860
5.16 mm5.16 mm21.03 mm21.03 mm
24.003.21
16.5 mmmm
Calculo de Z0 como relación de diámetrosCalculo de Z0 como relación de diámetros
Impedancia característica
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• Variaciones en simetría cilíndrica ( D/d )– Variación de diámetro por abolladuras.– Variación de diámetro por radios de curvatura inferiores al
mínimo.• Variaciones en el dieléctrico (K)
– Ingreso de humedad por el conector.– Ingreso de humedad en cables flexibles por deterioro de la
cobertura de PVC.
dD
KZ log10
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Se produce por cambios en Zo (falta de uniformidad constructiva en algunos tramos del cable)
Pérdida de Retorno Estructural (P.R.E.)Disminución del valor de P.R.E.Disminución del valor de P.R.E.
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Pérdida de Retorno Estructural (P.R.E.)
.500 P3 = 15.24 cm.540 QR = 10.16 cm.750 P3 = 20.32 cm.860 QR = 17.78 cm
En la tabla se pueden apreciar cuales son los radios de curvatura mínimos para cada tipo de cable rígido. En función del espesor de la pared del tubo de aluminio que conforma el cable los radios varían. Por este motivo un cable del tipo QR tiene radios de curvatura menor.
Si el cable flexible se ha doblado en reiteradas ocasiones, su estructura se ha visto resentida y por ello se deben respetar radios de curvatura mayores.
Radios mínimos de curvaturaRadios mínimos de curvatura
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RuidoRuido
ElectrostáticoElectrostático
RuidoRuido
MagnéticoMagnético
Campos electromagnéticos externos pueden producir el ingreso y transporte por el cable de señales no deseadas.
Blindaje
PUESTA A TIERRA
La puesta a tierra es una unión de todos los elementos metálicos que mediante cables de sección suficiente entre las partes de una instalación y un conjunto de electrodos, permite la desviación de corrientes de falta o de las descargas de tipo atmosférico, y consigue que no se pueda dar una diferencia de potencial peligrosa en los edificios, instalaciones y superficie próxima al terreno.
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Velocidad de propagación
• Es la velocidad de desplazamiento de la señal por el cable.
• Depende del tipo de dieléctrico utilizado.• Para definirla se toma como parámetro la velocidad de
la luz en el vacío C.• Para Foam se consigue un 88% de C.• Para dieléctrico macizo ronda 60% de C.
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Resistencia de lazo cerrado
R lazo (ohm/Km): resistencia medida entre conductor central y externo del cable cerrando el circuito en la otra punta.
Se utiliza en el calculo de energización de la red(Solo para cables rígidos)
Re
Ri
Rlazo = Ri + Re
Conductor Interno
Conductor Externo
Esquema Eléctrico equivalente
Para medir la R lazo se cortocircuita un extremo del
cable
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Resistencia de lazo cerrado
La puesta a tierra disminuye la resistencia del lazo dada por el fabricante (filmina anterior)
Fuente de Alimentación
Amplificador
Re
Ri
Rt
Ie
Ii
It
Re // Rt < Re
Puesta a tierraPuesta a tierra
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Atenuación según la Frecuencia
Señal de entrada Señal de salida
CH2 CH2CH116 CH116
R = K . F . t F: frecuenciaG = K . F t: temperatura
Circuito equivalente
At = 12( R
Z0 + G . Z0 ) Si F (R y G) => At
At = Atenuación
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Atenuación según la Frecuencia
Transmisión de bajas frecuencias
Transmisión de altas frecuencias
Distribución uniforme de corriente
La corriente migra a la superficie
Centro de AL o de Acero no afecta a la conductividad
Debido a este efecto se debe evitar lastimar la capa de cobre durante el armado del conector
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EFECTOS CLIMATICOS SOBRE EL CABLE
•Efectos de la temperatura•Atenuación•Dilatación
•Efecto de la humedad
•Efecto de los vientos
•Efecto de la radiación ultravioleta
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Efectos de la Temperatura
• Si temperatura aumenta, R aumenta y por lo tanto aumenta la atenuación del cable.
• La variacion de la atenuación es de un 1.8 % cada 10 °C => usar AGC.
R = K . F . temp
At = 12 ( R
Z0 + G . Z0 )
Variacion de la atenuacion con la temperaturaVariacion de la atenuacion con la temperatura
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Efectos de la Temperatura
• Efecto compensador del AGC (piloto alto)– Compensa la atenuación del cable
• Efecto compensador del ASC (piloto bajo)– Compensa la diferencia de atenuación entre
canales bajos y altos (pendiente)
Atenuación en canales altos y bajosAtenuación en canales altos y bajos
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El loop absorbe diferencias de hasta 7 cm en el caso de variaciones térmicas extremas
Variación de la longitud con la temperatura (dilatación y contracción)Variación de la longitud con la temperatura (dilatación y contracción)
Efectos de la Temperatura
La dilatación de los cables produce un cambio en la longitud que afecta mecánicamente el tendido del mismo. Para absorber estas variaciones de longitud se utiliza lo que se denomina Bucle o Loop de expansión.
Para un salto térmico de 30° C y una longitud del vano de 30 metros tenemos un cambio de longitud de 4.5 cm. Si no utilizamos un Loop de expansión y colocamos el cable en verano, es probable que en invierno el cable se arranque del conector, o se estire y deforme.
Bucle de Bucle de expansión expansión (Loop)(Loop)
Efectos de la Humedad
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• Motivos de ingreso– Cubierta dañada (cable pinchado)– Conector roto– Equipo con agua
• Ambientes salinos– Potencia la oxidación de todos los metales que
componen el cable
•Efectos en el interior del cable por rotura– Oxidación
• Degradación del recubrimiento de cobre del conductor central (aumenta en gran medida la atenuación).
• En el conductor externo produce fallas de contactos en terminales (polvillo blanco) Causa de CPD
– Humedad en el dieléctrico• Incremento de la atenuación• Cambio de Z0, disminuye la perdida de retorno
(Generación de fantasmas)
Efectos del Viento
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• Cables rígidos–Fatiga en el conductor externo y su
rotura, sobre todo en los conectores.
• Cables flexibles–Disminución del blindaje.–El rozamiento con otros objetos
puede ser muy perjudicial.
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• La radiación ultravioleta produce degradación en los plásticos (PVC y polietileno).
• La radiación afecta mayormente a los cables flexibles (PVC) que a los rígidos (polietileno).
Efectos de la Radiación Ultravioleta