¿Cómo reducir la pérdida de señal con cables coaxiales?

¿Qué causa la pérdida de señal en los cables coaxiales?

Pérdidas dieléctricas y conductoras: disipación de energía en el núcleo del cable y en el aislamiento

Cuando las señales viajan a través de cables coaxiales, comienzan a perder intensidad debido a mecanismos básicos de pérdida de energía. El conductor central del cable pierde efectivamente parte de la potencia, ya que los electrones chocan entre sí dentro de la estructura metálica. Este fenómeno empeora a frecuencias más altas, cuando la mayor parte de la corriente fluye únicamente cerca de la superficie externa del conductor, y no a lo largo de todo su espesor. Al mismo tiempo, el aislamiento plástico entre los conductores también desempeña un papel: absorbe parte de las ondas electromagnéticas que pasan a través de él y las convierte en calor, en lugar de permitir que lleguen a su destino. Estos dos problemas combinados suelen causar aproximadamente tres cuartas partes de toda la atenuación de la señal en configuraciones habituales de cableado. Por eso, recorridos largos con cable coaxial pueden provocar, en ocasiones, una recepción más débil o conexiones de menor calidad.

Atenuación dependiente de la frecuencia: ¿Por qué las frecuencias de radiofrecuencia más altas incrementan la pérdida en los cables coaxiales?

La cantidad de pérdida de señal aumenta considerablemente a medida que las frecuencias se elevan, debido al comportamiento de las ondas electromagnéticas. Al analizar frecuencias superiores a 100 MHz, cada vez que la frecuencia se duplica, la pérdida de señal a través de cables RG-6 aumenta aproximadamente un 30 %. Esto ocurre principalmente porque los electrones tienden a desplazarse más cerca de la superficie (efecto pelicular) y el material aislante reacciona con mayor intensidad ante los campos eléctricos variables. Por ejemplo, en una longitud estándar de 100 pies de cable RG-6, a 1 GHz se pierden alrededor de 6,5 dB de potencia de señal, mientras que a 50 MHz la caída es de solo aproximadamente 1,2 dB. Dadas estas diferencias, la selección del cable adecuado resulta fundamental al trabajar con redes modernas de alta velocidad, como las instalaciones 5G o los servicios de internet DOCSIS 3.1, donde incluso pequeñas pérdidas pueden afectar significativamente el rendimiento.

Desajuste de impedancia y reflexiones: Cómo la ROEV socava la integridad de la señal en los cables coaxiales

Una discrepancia entre la impedancia del cable coaxial (normalmente de unos 50 u 85 ohmios) y la impedancia de los dispositivos conectados en cada extremo provoca esas molestas reflexiones de señal que todos detestamos. ¿Qué ocurre a continuación? Esas señales reflejadas interfieren con la señal principal que atraviesa el cable, generando patrones de onda estacionaria que los ingenieros miden mediante una magnitud denominada relación de onda estacionaria de voltaje, o VSWR (por sus siglas en inglés). Cuando esta relación supera aproximadamente 1,5:1, los problemas comienzan a surgir con rapidez. La calidad de la señal disminuye aproximadamente 3 decibelios y los equipos podrían dejar de funcionar correctamente de forma intermitente. ¿Por qué sucede esto? Existen varios culpables habituales: conectores que no fueron crimpados correctamente durante la instalación, conexiones que han comenzado a oxidarse o corroerse con el paso del tiempo y cables que se han doblado excesivamente en algún punto de su recorrido. Lo peor de todo es que estas reflexiones no permanecen pasivamente. De hecho, empeoran las pérdidas normales del cable, por lo que, en lugar de lograr una transmisión de potencia completa, los sistemas podrían estar transfiriendo únicamente alrededor del 60 % de la potencia esperada cuando todas las impedancias están correctamente adaptadas.

Factores físicos e instalación que amplifican las pérdidas en el cable coaxial

Longitud del cable y atenuación: cálculo de la pérdida en dB por pie para los tipos de cable coaxial más comunes

La atenuación de la señal escala directamente con la longitud del cable debido a la resistencia del conductor y a la absorción dieléctrica. Las distancias más largas amplifican la pérdida de energía, convirtiendo las señales de RF en calor. Por ejemplo:

• El RG-6 pierde aproximadamente 0,25 dB/pie a 750 MHz
• El LMR-400 mantiene 0,11 dB/pie a 1 GHz
  Esta relación exponencial exige cálculos precisos previos a la instalación; siempre consulte las tablas de atenuación del fabricante para su rango de frecuencias objetivo.

Curvatura, aplastamiento y daños en el blindaje: amenazas invisibles para el rendimiento del cable coaxial

El estrés físico durante la instalación degrada el rendimiento de maneras que a menudo se pasan por alto:

• Curvas pronunciadas superar el radio mínimo de curvatura distorsiona la geometría del dieléctrico, aumentando el desajuste de impedancia
• Apantallamiento comprimido reduce la capacidad de rechazo de interferencias hasta en un 40 %
• Conductores doblados bruscamente crean puntos locales de reflexión
  La entrada de humedad a través de la cubierta dañada acelera la oxidación, elevando la resistencia del conductor. Las mejores prácticas incluyen mantener radios de curvatura superiores a 10 veces el diámetro del cable y evitar la torsión durante el tendido.

Estrategias comprobadas para minimizar la pérdida de señal en sistemas de cable coaxial

Elección de cable coaxial de baja pérdida: cobre frente a CCA, dieléctrico espumoso frente a sólido, y eficacia del apantallamiento

Elegir el cable coaxial adecuado se reduce, en esencia, a encontrar el punto óptimo entre su capacidad de conducción eléctrica, el tipo de material dieléctrico utilizado y la eficacia de su blindaje. Al analizar los conductores, el cobre macizo supera ampliamente al aluminio recubierto de cobre (CCA) en cuanto a pérdida de señal: hablamos de una atenuación aproximadamente un 20 % a un 30 % menor, ya que el cobre puro conduce mejor a lo largo de toda su estructura. Los dieléctricos rellenos de espuma también marcan una gran diferencia: pueden reducir esas molestas pérdidas por capacitancia hasta en un 40 % en comparación con el polietileno sólido convencional, pues impiden que los electrones se dispersen tanto dentro del aislamiento. Si constituye una preocupación la interferencia electromagnética, las configuraciones de blindaje cuádruple —con múltiples capas de lámina de aluminio y blindaje trenzado— son la opción más recomendable. Estas mantienen la fuga de señal por debajo del 1 %, lo que las convierte prácticamente en equipamiento estándar en aplicaciones serias de radiofrecuencia (RF). Y tampoco olvide la estabilidad de la impedancia: los cables de calidad mantienen su impedancia dentro de un margen de ±2 ohmios en distintas frecuencias, lo que garantiza que las señales permanezcan limpias y consistentes, independientemente de la banda en la que operen.

Selección precisa de terminaciones y conectores: eliminación de discontinuidades de impedancia y corrosión en los enlaces de cable coaxial

Hacer bien las conexiones evita la mayoría de esas molestas reflexiones de impedancia que alteran las mediciones de VSWR. Los conectores de tipo compresión mantienen una unión firme con una tolerancia de aproximadamente medio milímetro cuando se instalan correctamente, lo que ayuda a conservar esa impedancia crítica de 50 u 85 ohmios en toda la conexión. El chapado en oro de las superficies de contacto también es muy importante, ya que previene la oxidación, especialmente grave en zonas húmedas, donde la resistencia tiende a aumentar entre un 15 y un 20 % anual, según algunos estudios. Para instalaciones expuestas a condiciones severas o al aire libre, resulta conveniente optar por conectores de acero inoxidable con juntas estancas clasificadas IP68, ya que impiden la entrada de agua —una causa frecuente de esos frustrantes fallos intermitentes que todos detestamos—. Antes de finalizar cualquier proyecto, conviene verificar la calidad de las terminaciones mediante equipos de prueba TDR (Reflectometría en el Dominio del Tiempo), capaces de detectar defectos mínimos a escala micrométrica que, de otro modo, podrían derivar en problemas mayores una vez que todo el sistema se encuentre definitivamente desplegado.