Contidos:
Os medios guiados son aqueles que levan os sinais a través dunha condución. Os non guiados funcionan directamente no espazo libre (ondas electromagnéticas, luz infravermella, etc)
Os cables, ordenados de menor a maior frecuencia máxima soportada son:
As partes condutoras dun coax adoitan ser de cobre ou aluminio. As partes illantes (funda, dieléctrico entre malla e vivo) adoitan ser plásticas.
No ámbito profesional (nunha instalación de radio), os ”coax” teñen aspecto de tubos de fontanería. Son simplemente dous tubos concéntricos que non levan funda plástica xa que ese tipo de instalacións son fixas.
Existen tamén cables e conectores de doble malla, chamados triaxiais (triax). Os conectores triaxiais son moi típicos. Os cables triax só se usan en audio e vídeo profesional.
Merece mención aparte o cable coaxial radiante ou fío radiante (leaky feeder, radiating cable). Trátase dun cable coaxial que radia o sinal á vez que o transmite pola liña. Fai de cable e de antena á vez. Ten elevada atenuación dado que o efecto radiante se consegue ranurando a malla para así reducir o efecto gaiola de Faraday. Úsase en zonas de difícil propagación, onde non sale a conta poñer varias antenas, como túneles e barcos.
Na foto, por orde: cable de pares trenzados FTP (ten malla), cable coaxial xenérico, cable coaxial de malla corrugada “cellflex” con vivo oco, cable coaxial radiante, guía de ondas rectangular, fibra óptica monomodo:
| Tipos de cables de par trenzado: UTP (sen ningunha protección), FTP (con malla global, figura anterior), STP (con unha malla para cada par, 4 en total), SFTP (con pantalla global e para cada par, 5 en total). As mallas fan que sexa menos flexible. O FTP ten un bo equilibrio entre protección fronte a EMI e flexibilidade. Sempre que uses FTP/STP/SFTP deberías usar conectores RJ-45 con recubrimento de terra. |
|---|
| Ancho de banda (MHz) e velocidade de transferencia (Mbps) son conceptos que se confunden en telecomunicacións. Para non meternos en explicacións complexas, de momento podemos asumir que son directamente proporcionais. |
|---|
Razóns para modular:
Os sinais eléctricos se transportan sobre dous fíos condutores. Iso permite repartir o voltaxe de dúas maneiras distintas.
Un condutor leva todo o sinal, o outro está posto a terra (0V). Úsanse tipicamente en cables coaxiais e en PCB. O condutor interno (“vivo”) transporta o sinal, mentres que o externo (“malla”) está posto a terra (0V):
Nos coaxiais, a malla forma unha gaiola de Faraday que evita que o vivo reciba EMI de fontes próximas e que á súa vez tampouco faga de antena (emita OEM provocando atenuación eléctrica). Tamén protexe fronte a contactos eléctricos posto que se conecta á terra da edificación.
É típico de sinais electrónicos a nivel de PCB e de todo tipo de telecomunicacións coaxiais RF (telefonía móbil dixital, Bluetooth, Wi-Fi, TV)
Neste tipo de transmisións a información vai repartida entre dous cables. Cada cable leva a metade da información, cada un con signo oposto ó outro:
Para recuperar a información hai que “desbalancear” o sinal. Matematicamente faise mediante unha operación de resta, na realidade utilízase un amplificador diferencial ou ben un balun (balancer-unbalancer). Usando este método, ó desbalancear se eliminan as interferencias en modo común:
Os balun son transformadores con distintas tomas para colocar a terra. Tamén serven para adaptar impedancias axustando o número de espiras.
Nos cables de par trenzado (balanceados) non se precisa ningún condutor posto a terra. Só as variantes con blindaxe adicional (FTP, STP, SFTP) levan unha malla a maiores dos condutores para protexer fronte a interferencias.
É típico de sinais de audiofrecuencia (telefonía fixa, sonorización) e transporte de datos dixitais (Ethernet).
| Medio | Natureza do sinal | Datos | Transmisión | Tecnoloxías de acceso |
|---|---|---|---|---|
| Par e par trenzado | Electricidade | Banda base (case sempre) | Balanceada (case sempre) | FDM, TDM |
| Coaxial e coaxial radiante | Modulados (case sempre) | Non balanceada | FDM, TDM, CDM | |
| Guía de onda e medios non guiados | Ondas electromagnéticas (OEM) | Modulados | Non aplica | FDM, TDM, CDM, SDM |
| Fibra óptica | Luz | Banda base ou modulados | FDM, TDM, WDM |
No primeiro apartado explicáronse os medios guiados de “peor” a “mellor”, pero está comezando a aparecer un certo solapamento entre moitas aplicacións do par trenzado e o coaxial. Isto sucede porque as novas categorías de par trenzado (6a, 7, 8…), permiten a este condutor transmitir sinais de radiofrecuencia, chegando .
Se che interesa o tema das tecnoloxías de acceso (multiplexado), recoméndoche este artigo e este outro.
A impedancia dunha liña de transmisión é a relación entre o voltaxe e a corrente que se produce a través desa liña (Lei de Ohm en alterna):
$$Z=\frac{V}{I}$$
Usaremos o termo LT, (liña de transmisión) para referirnos ós cables e conectores que unen o transmisor/receptor coa antena:
| "Transceptor" significa transmisor e receptor. |
|---|
Outro exemplo: a recepción de televisión nunha instalación ICT:
Repara en que as impedancias dunha mesma instalación deben ser todas iguais. Utilizaremos 50Ω en case todos os casos (radioafeccionados, navegación naval, Wi-Fi, instalacións 4G…). Só se usan 75Ω en ICT e videovixilancia. Hay outras impedancias pero son máis raras (93Ω).
| IMPORTANTE: Non confundir a impedancia dos cables (Ω) coa súa atenuación (dB/m). Un cable de máis impedancia non ten porque ter máis atenuación. O que realmente afecta á atenuación do cable é o seu diámetro: canto máis gordo sexa o cable, menor atenuación (mellor, pero más caro). |
|---|
Os elementos activos (moduladores, transmisores, amplificadores) xeran un voltaxe que é independente de todo o resto da instalación.
Se conectamos unha liña de menor “Z”, como $I=\frac{V}{Z}$ estaremos facendo que o elemento activo entrega máis corrente (I) da que é capaz. Accidentes que poden variar a impedancia:
No tema 7a afondaremos na adaptación de impedancias (matching) e ROE (SWR).
| En radiofrecuencia, a impedancia da liña e da antena deben ser exactamente iguais que a do elemento activo. En sonorización, a impedancia do altofalante pode ser maior ou igual que a do elemento activoe receptor. |
|---|
As especificacións máis típicas desde a Segunda Guerra Mundial son a RG (radio guide) e a LMR. Os seguintes cables RG son os máis típicos en radiocomunicacións:
A especificación “/U” significa “universal” e “C/U” significa “militar”. Así, un cable RG-58/U será para aplicacións xenéricas. En Wikipedia tes un listaxe máis exhaustivo de cables RG e LMR.
Tampouco estaría de máis que tiveras no taller algo de cable corrugado de 1/2” (“cellflex”), de 50Ω. Na foto, cellflex con malla corrugada paralela (esquerda) e helicoidal (dereita):
A súa práctica de corte e conectorizado é interesante. Fíxose en “Comunicacións Radioeléctricas II”. En principio o de malla helicoidal é máis fácil de conectar, a menos que utilices conectores rápidos.
Como ves en radiocomunicacións traballamos case exclusivamente a 50Ω. Os cables da ICT (TV, banda ancha coaxial, videoportería) son todos de 75Ω. É interesante que non te deixes levar por nomes comerciais (“T-100”, “CXT-60”…) e utilizas a nomenclatura RG (“RG-59”, “RG-6”…).
Tes que ter claro dúas cousas:
O segundo punto é o máis importante. Un conector se pode adaptar a outro, pero a boquilla por onde entra o cable non se debe forzar xamais. Por exemplo, pediremos un conector RP-SMA femia para RG-58, ou un conector type N macho para cellflex media polgada.
Na foto: Conectores BNC para RG-174 e RG-58. Conectores N para cellflex 1/2” e para RG-58:
Na seguinte táboa tes os tipos de conectores máis relevantes en 50Ω:
| Conector | Variantes | Mala | Aplicacións |
|---|---|---|---|
| U.FL | Coaxial | Placas base de teléfono móbil, ordenador portátil (Wi-Fi), microelectrónica… | |
| MMCX | MCX (lixeiramente máis grande) e versións RP | ||
| SMA | SMB, SMC e outros. | Pequenas aplicacións de radio e telefonía móbil. | |
| RP-SMA | RP-SMA é un SMA no que o vivo da femia se usa no macho e o vivo do macho na femia. | Moi estendido en Wi-Fi doméstica. | |
| BNC | BNC de 75Ω para vídeo, TNC no router WRT54G. Versións RP | Osciloscopios, aplicacións que requieran desconectar moito. | |
| UHF | Conector dos máis antigos. Usado agora por radioafeccionados. Único desta táboa que non require crimpar. Outra nomenclatura: PL-259 (macho) e SO-239 (femia) | ||
| Type "N" | Triaxial | Aplicacións de alta potencia: Wi-Fi e estacións de radio semiprofesionais, | |
| 7-16 DIN | Aplicacións profesionais (estacións transmisoras TV, de radio, telefonía...) |
Non deixes de botarlle unha ollada ós artigos de Wikipedia de cada conector (mellor en inglés): U.FL, MMCX, SMA e RP-SMA, BNC, UHF, Type “N”, DIN 7-16. A seguinte foto foi extraída de “Introdución ás Radiocomunicacións” José Manuel Pidre, 2011:
No conectorizado, todos requiren:
Conectores de 75Ω: Non entran no alcance deste curso, pero os máis típicos serían os type “F” roscados, “F” “rápidos” (de presión) e os conectores CEI/IEC. Tamén hay algúns menos habituales, como o BNC de 75Ω para vídeo.
Un conector RP, (reverse polarity), ou conector “inverso”, é un conector coaxial no que o macho e a femia teñen características intercambiadas. Para comprendelo, o primeiro é aclarar o concepto de conector macho coaxial: Un macho coaxial é un conector que ten a rosca cara dentro. Unha femia coaxial ten a rosca cara fóra.
Como usaremos RP-SMA en sistemas de Wi-Fi, aquí tes os catro tipos de conectores posibles
Neste vídeo se explica mellor (dende 5:00 ata 6:16). Se xuntas un conector “RP” con outro “non-RP”, encaixará, pero poderías destruír os vivos.
| TRUCO: Podes cambiar un conector SMA a RP-SMA e viceversa. Basta con ter dous do mesmo tipo e intercambiar o “vivo” do macho polo da femia. Por iso, non é necesario comprar os catro tipos de conectores. Basta con comprar os máis baratos e intercambiar os vivos cando sexa preciso. |
|---|
Le este artigo no que se explica o conectorizado dun conector RP-SMA macho sobre RG-58. Algunhas imaxes do proceso:
Exercicios de conectores:
Lembra que: $\lambda=\frac{c}{f} $
Sendo $c$ a velocidade da luz, 300.000.000 m/s. Pero esa velocidade é só no baleiro. En calquera outro medio (aire, cobre, aluminio) é menor. Así que é preciso corrixila:
Relaciónanse así:
$$NVP=k\cdot c$$Para un factor de velocidade de $k=0,99$, $NVP= 0,99\cdot 3\cdot10^{8}=2,97 \cdot10^{8} m/s$
Entón, realmente:
$$\lambda=\frac{k\cdot c}{f}=\frac{NVP}{f} $$
Exercicios de cableado:
Para facer esta práctica, precisarás cables, conectores e crimpadora coaxial.
Fai fotos do proceso.
Entrega en formato PDF na páxina da tarefa. Dúbidas no foro de consultas. Non esquezas facer o cuestionario deste tema.
Creado para G1701016 – “Radiocomunicacións prácticas” por Daniel Ríos Suárez
Licenciado baixo a Licenza Creative Commons Recoñecemento Compartir igual 4.0
Este curso virtual elaborouse para ser impartido no plan anual de formación do profesorado de FP da Consellería de Cultura, Educación e Ordenación Universitaria, Xunta de Galicia
Quedan fora desta licenza os textos, imaxes, recursos... que manteñen a súa propia licenza, sinalada en cada caso.
Úsanse imaxes e recursos de producción propia, que se publican no Dominio público ou con licenza CC BY-SA, outras de dominio público, con licenza creative commons, GNU... tomados prefentemente de bancos de recursos educativos abertos. Tamén se empregan ---acolléndose ao "Dereito de cita" --- imaxes, e recursos diversos de diferentes páxinas web, e se enlaza a súa licenza ao pé dos propios recursos ou na páxina coa atribución da propiedade intelectual dos ODE empregados, dereitos reservados que manteñen integramente. Se detecta algunha imaxe, recurso... con dereitos reservados, agradecemos nos informe para retirala.