CABLE BIFILAR
Un cable bifilar es una línea de transmisión en la cual la distancia entre dos conductores paralelos es mantenida constante gracias a un material dieléctrico. El mismo material que mantiene el espaciado y el paralelismo entre los conductores sirve también de vaina. La impedancia característica del cable bifilar depende exclusivamente del dieléctrico, del diámetro de los conductores y de la distancia entre ellos. La impedancia es mayor cuanto más aumenta la distancia entre conductores.
En el caso de antenas Yagi para recepción de televisión, la impedancia típica de la línea de transmisión es de 75Ω.
En el caso de antenas para radioaficionados, la impedancia típica de la línea de transmisión es de 300, 450 o 600Ω.
Los cables bifilares tienen un coeficientes de velocidad que depende del dieléctrico de la cinta.
Otro parámetro importante de una línea bifilar es la constante de atenuación, expresada en dB/m, que describe la pérdida de potencia transmitida por metro lineal de cable. Los cables bifilares perfectos no irradian, ya que los campos magnéticos de los conductores paralelos son de sentido opuesto; al cancelarse, no emiten radiación electromagnética.
Aplicaciones tecnológicas de los cables bifilares
Línea escalera.
Los cables bifilares son utilizados como líneas de transmisión simétricas entre una antena, y un transmisor o receptor. Su principal ventaja reside en que las líneas de
transmisión simétricas tienen pérdidas un orden de magnitud menores que las líneas de transmisión coaxiales.
Los cables bifilares a dieléctrico sólido sufren cambios en su impedancia cuando se deposita hielo o lluvia sobre ellos. Para evitar la influencia de estos cambios
meteorológicos, algunos modelos presentan agujeros en el dieléctrico, lo que equivale a reemplazarlo por aire como dieléctrico. Esto aumenta el coeficiente de velocidad, y disminuye la sensibilidad a los cambios de impedancia; se las llama "líneas escalera". Los cables bifilares no son líneas paralelas perfectas. Por esa razón, los objetos vecinos influyen en la propagación de la señal en la línea.
El dieléctrico sólido tiene pérdidas, que se agregan a la resistencia óhmica de los conductores y a las pérdidas por radiación.
Cable coaxial
Cable coaxial RG-59.
A: Cubierta protectora de plástico B: Malla de cobre
C: Aislante
D: Núcleo de cobre.
El cable coaxial fue creado en la década de los 30, y es un cable utilizado para
transportar señaleseléctricas de alta frecuencia que posee dos conductores concéntricos, uno central, llamado vivo, encargado de llevar la información, y uno exterior, de aspecto tubular, llamado malla o blindaje, que sirve como referencia de tierra y retorno de las corrientes. 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.
El conductor central puede estar constituido por un alambre sólido o por varios hilos retorcidos de cobre; mientras que el exterior puede ser una malla trenzada, una lámina enrollada o un tubo corrugado de cobre o aluminio. En este último caso resultará un cable semirrígido.
Debido a la necesidad de manejar frecuencias cada vez más altas y a la digitalización de las transmisiones, en años recientes se ha sustituido paulatinamente el uso del cable coaxial por el de fibra óptica, en particular para distancias superiores a varios kilómetros, porque el ancho de banda de esta última es muy superior.
Construcción de un cable coaxial
La construcción de cables coaxiales varía mucho. La elección del diseño afecta al tamaño, flexibilidad y el cable pierde propiedades.
Un cable coaxial consta de un núcleo de hilo de cobre rodeado por un aislante, un apantallamiento de metal trenzado y una cubierta externa.
El apantallamiento tiene que ver con el trenzado o malla de metal (u otro material) que rodea los cables.
El apantallamiento protege los datos que se transmiten, absorbiendo el ruido, de forma que no pasa por el cable y no existe distorsión de datos. Al cable que contiene una lámina aislante y una capa de apantallamiento de metal trenzado se le llama cable apantallado doble. Para grandes interferencias, existe el apantallamiento cuádruple. Este
apantallamiento consiste en dos láminas aislantes, y dos capas de apantallamiento de metal trenzado.
El núcleo de un cable coaxial transporta señales electrónicas que forman la información. Este núcleo puede ser sólido (normalmente de cobre) o de hilos.
Estándares
La mayoría de los cables coaxiales tienen una impedancia característica de 50, 52, 75, o 93 Ω. La industria de RF usa nombres de tipo estándar para cables coaxiales. En las conexiones de televisión (por cable, satélite o antena), los cables RG-6 son los más comúnmente usados para el empleo en el hogar, y la mayoría de conexiones fuera de Europa es por conectores F.
Tipos
Existen 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 en largas distancias. Por esa razón, se utiliza en redes de comunicación de banda ancha (cable de televisión) y cables de banda base (Ethernet).
El tipo de cable que se debe utilizar depende de la ubicación del cable. Los cables coaxiales pueden ser de dos tipos:
El Policloruro de vinilo (PVC)
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.
Plenum
El 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. Aplicaciones tecnológicas
Se puede encontrar un cable coaxial: entre la antena y el televisor;
en las redes urbanas de televisión por cable (CATV) 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 versiones
10BASE2 y 10BASE5;
en las redes telefónicas interurbanas y en los cables submarinos. Placas Paralelas
Resistencia Distribuida
A frecuencias que son lo suficientemente altas para que los conductores tengan un
espesor de por lo menos tres profundidades de piel, el resultado es ohmios/m. Para frecuencias intermedias, la resistencia distribuida es el valor dado por la ecuación anterior multiplicado por un factor.
Capacitancia Distribuida
Si dos conductores infinitos planos paralelos llevan densidades de carga de superficie uniformes, iguales y opuestas de magnitud el campo de flujo eléctrico está limitado enteramente al espacio entre ellos y es normal a las superficies del conductor, teniendo
una densidad constante de El campo eléctrico está dado por
Al obtener esto, se puede encontrar la diferencia de potencial V entre los conductores que
De ahí relacionando la ecuación anterior encontramos que la capacitancia distribuida del conductor plano paralelo está dada aproximadamente por:
Conductancia Distribuida
La conductancia distribuida de todas las líneas de trasmisión está dada por la ecuación expuesta en línea coaxial. Para la línea de trasmisión ideal de conductores planos paralelos, ignorando los efectos de los bordes, esto toma la forma específica de
Para que esta expresión sea aplicable, el medio interconductor cuyo factor de pérdida es debe contener todo el campo eléctrico que rodea los conductores de la línea. Esta condición se puede satisfacer para conductores planos paralelos si el medio llena el espacio entre ellos.
Inductancia Distribuida
Si los conductores actuales, en la línea de transmisión de conductores planos paralelos, tienen un ancho finito w, y si las corrientes y campos son los de planos infinitos la magnitud de corriente en cada conductor de la línea será, I=Jszw amperios. La inductancia externa distribuida de la línea, definida como el flujo total externo a los conductores, que enlaza el circuito, por unidad de corriente, se convierte en:
Microcintas
Línea de transmisión constituida por una cinta conductora y una superficie conductora paralela de anchura muy superior; estos dos conductores son solidarios de las dos caras de un soporte dieléctrico de pequeño espesor.
La líneas de microcintas son ampliamente usadas para interconectar circuitos lógicos de alta velocidad en las computadoras digitales porque estas pueden ser fabricadas por técnicas automatizadas y ello proporciona una señal uniforme en toda la trayectoria. La impedancia de una línea de microcinta está en función del ancho de la línea de cinta, el espesor de la línea de cinta, la distancia entre la línea y área de tierra, y la constante relativa del dieléctrico del material. Para encontrar la impedancia de una microcinta se relaciona la ecuación de otra línea de trasmisión como es la del alambre sobre tierra (wireoverground), cuya impedancia es,
