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Cable coaxial, conectores y pasivos de red Capacitación – Gerencia Técnica Página 1

Cable Coaxial,

Conectores

y Pasivos de RED

Circuito equivalenteCircuito equivalente


TEMARIO

INTRODUCCIÓN AL CABLE COAXIAL

PARTES Y MATERIALES QUE LO COMPONEN

PARÁMETROS ELÉCTRICOS Y MECANICOS DEL CABLE COAXIAL

EFECTOS CLIMÁTICOS SOBRE EL CABLE

PASIVOS DE RED

DIVISORES

ACOPLADORES

DERIVADORES DE SEÑAL (TAPS)

ECUALIZADORES DE LÍNEA

INSERTORES DE POTENCIA

CARACTERÍSTICAS Y TIPO DE CONECTORES

DIFERENTES TIPOS DE CONECTORES Y ADAPTADORES DE RED

TÉCNICAS DE ARMADO DE CONECTORES

SELLADO DE CONECTORES


Introducción al cable coaxial

Fundamentos de su uso: Un cable coaxial consiste en dos conductores: Conductor central: Transporta la señal de RF (radio frecuencia) Conductor externo: Es un tubo que rodea al conductor central, y está referido a tierra actuando como blindaje. Ambos conductores están separados por un material aislante conocido como dieléctrico, y por tener un eje común se los conoce como coaxiales.

La principal ventaja del coaxial frente a otros cables es que el conductor externo no permite que se irradie señal hacia el medio ambiente, o que absorba interferencias o señales espurias al mismo. Para lograr el efecto de blindaje se utiliza un mallado que puede formarse con filamentos de cobre o aluminio trenzados, o un tubo rígido. De acuerdo a la densidad del mallado, será mayor o menor el blindaje. Como para realizar la red exterior (de distribución) se necesita una malla de máxima aislación, se utiliza un tubo de aluminio. Como el mismo posee cierta rigidez, da origen al nombre de cable rígido. En la red domiciliaria es importante la flexibilidad, por lo tanto aquí se utilizan cables flexibles, los que tienen como conductor externo a una malla de filamentos metálicos. El material que separa el conductor central del externo, se denomina dieléctrico y sirve como aislante. La cubierta del cable, o jacket, es por lo general de PVC en cables flexibles y Polietileno en cables rígidos.

Portante Aislante (dieléctrico)

Conductor externo

Conductor centralCobertura

Portante Aislante (dieléctrico)

Conductor externo

Conductor centralCobertura


Cables rígidos: Existen 3 versiones según su construcción y varios tamaños: P3 (CommScope, TFC y Badar) .412 .500 .750 Dieléctrico de espuma (Foam) Tubo de pared gruesa sin costura QR (CommScope) .540 .860 Dieléctrico de espuma (Foam) Tubo de pared fina con costura MC2 (Trilogy) .500 .750 Dieléctrico de aire (celdas aire) Tubo de pared gruesa con costura (este cable prácticamente está en desuso) Los cables rígidos se caracterizan por tener por conductor externo, un tubo de metal que ofrece un excelente blindaje contra radiación o ingreso de señales. Estos cables se construyen con un conductor central de aluminio cobreado (copper clad), un aislante tipo espuma de polietileno (Foam) o cámaras de aire, un conductor externo de aluminio (tubo), y una cobertura de Polietileno como protección a la intemperie. Cables rígidos sin costura: Por el método de fabricación, el tubo tiene mayor espesor (pared) de aluminio, por lo cual el cable pierde flexibilidad. Cable tipo P3. Cables rígidos con costura: (Cable QR) Con este sistema se logra disminuir el espesor del aluminio y darle mayor flexibilidad al cable. Es frágil y debe tratarse con cuidado. Cables rígidos con dieléctrico tipo Foam: (QR, P3) El Foam es simplemente una espuma de polietileno con la que se busca tener el conductor central perfectamente centrado. Cables rígidos con dieléctrico de aire: (MC2) En este caso se utilizan anillos de polietileno para mantener centrado el conductor, formando cámaras estancas entre ellos en las cuales hay aire. Con este método se logra una menor atenuación pero el cable es más frágil. Este tipo de cable en la actualidad prácticamente está en desuso.


Partes y materiales que componen un cable rígido Las partes más importantes que lo componen son:

Conductor central: Cumple la función de transporte de la señal Dieléctrico: es un material aislante que cumple la función de separar mecánicamente el conductor central del exterior. Conductor externo: Cumple la función de mantener la señal dentro del cable y evitar el ingreso de señales espurias. Cubierta externa: Se utiliza para proteger el cable del medio ambiente. Detalle de cada parte: Conductor central (puede estar conformado por): Cobre electrolítico: Por su baja resistividad se lo usa en cables flexibles de Cabezal. Cobre electrolítico plateado: Mejora las características anteriores en alta frecuencia. Acero cobreado: (Copperweld) Se conforma de un alma de acero, y una fina capa de cobre en su exterior. Se consigue buena resistencia a la tracción y bajas pérdidas. El conductor central construido de esta forma no es apto para la circulación de corrientes elevadas de baja frecuencia (50 Hz), por esto se lo utiliza únicamente en cables flexibles para la red domiciliaria o el cabezal. Importante: Debido a que el conductor central del cable RG11 es de este tipo de compuesto, no debe ser usado para transportar alimentación eléctrica de los amplificadores de red, solo debe transportar señal. Aluminio cobreado: (Copperclad) Se conforma de un alma de aluminio, y una fina capa de cobre en su exterior (apto para transmisión de corrientes de 50 Hz). Se lo utiliza en cables rígidos para la red de distribución.

Conductor central Aislante

Conductor externo Gel (solo en cables flexibles)

Cubierta externa

Portante


Aislante Polietileno macizo: Se lo utiliza muy poco actualmente debido a que genera perdidas elevadas. Cámaras de aire: En este caso también se usa polietileno macizo, pero a modo de discos separadores entre el conductor central y el externo. Se logra disminuir las pérdidas pero el cable es frágil. Foam (polietileno expandido): Es el material mas utilizado por su reducida constante dieléctrica, y buenas características mecánicas. Se usa en cables rígidos y flexibles. Conductor externo Malla de cobre trenzado: Se utiliza en cables flexibles de cabezal . Malla de aluminio trenzado con agregado de film de aluminio: Se utiliza en cables flexibles con un grado mayor de protección contra el ingreso de señales no deseadas . Tubo rígido de aluminio: Se utiliza en cables del tipo rígido que son de baja maniobrabilidad, pero ofrecen una excelente aislación respecto al ingreso de señales indeseadas. Gel Este compuesto se lo utiliza para evitar la migración de la humedad por el interior del cable, y se encuentra en los cables flexibles (malla trenzada). Cubierta externa Polietileno: Se utiliza en cables rígidos, dada su mayor resistencia mecánica. PVC (cloruro de polivinilo): Es el más utilizado en la actualidad. Este material plástico es blando, y se usa en los cables flexibles. Portante 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).


Cables flexibles: Existen 2 versiones según su construcción (simple y doble malla) y varios tamaños: Tamaños: RG 59, 6, 7 y 11

Estos cables tienen como malla un tubo trenzado de finos hilos de aluminio, con el agregado de un film de aluminio para mejorar el blindaje. Simple malla: Se construye con un film de aluminio y sobre él una malla de hilos de aluminio. Simple malla + film de aluminio: (trishield) Se construye con un film de aluminio, sobre éste una malla trenzada de aluminio, y sobre este otro film de aluminio. Doble malla (quadshield) Utiliza dos mallas superpuestas como las descriptas en el cable simple malla. Este cable del tipo flexible, es el que brinda el mayor nivel de blindaje.

Simple malla (film aluminio + malla)

Simple malla

(film al. + malla + film al.)

“trishield”

Doble malla

(film al. + malla +

film al. + malla)


Parámetros eléctricos del cable coaxial

Impedancia característica: Hablar de “impedancia característica” de un cable es hablar de la circulación de señales, cuyas frecuencias son superiores a los 500 Khz. En señales de audio (20 Khz) o tensión de alimentación (50 Hz) hablamos solo de “impedancia” o “resistencia” en la carga, pues las longitudes de onda de estas frecuencias bajas son extremadamente largas comparadas con las longitudes de los cables involucrados en transportar audio o alimentación eléctrica. La impedancia característica de un cable coaxial se simboliza con la letra Z. Los valores más comunes de impedancia característica en cable coaxial son de 50 ohm y 75 ohm. En CATV se utiliza el de 75 ohm, y este valor es independiente del tipo de cable (rígido o flexible, y de su diámetro exterior). La impedancia define la relación entre la corriente y la tensión que circulan por un determinado circuito. Veámoslo sobre un circuito equivalente: Elementos que componen el circuito: R: Es el valor de resistencia eléctrica al paso de la corriente y esta dada por la resistencia por metro del conductor central. G: Es la conductancia que se genera debido a que el aislante no es ideal. L: Es la inductancia en Henrios por metro del cable. C: Es la capacidad en faradios por metros del cable (la capacidad depende del tipo de aislante, y la distancia del núcleo al conductor externo. Definimos a la impedancia característica como Zo: Zo = L/C

R L

C G


La formula para determinar la impedancia de un cable coaxial es la siguiente:

Donde: Z = Impedancia característica del cable. D = Diámetro del conductor externo. d = Diámetro del conductor central. K = Constante dieléctrica del aislante. Notar que el valor de Zo (75 ohm) depende únicamente de los diámetros, por lo tanto podemos sacar 2 conclusiones: 1. Cualquier alteración de alguno de sus diámetros significará un cambio

de Zo. Cualquier aplastamiento, doblez o abolladura hace variar el valor de Zo y por lo tanto la señal se atenúa (explicado mas adelante).

2. Mientras se mantenga esa relación, el grosor del cable puede ser mayor o

menor. A mayor grosor, menor atenuación de la señal. Sistemas adaptados: En estos sistemas la impedancia de carga es similar a la impedancia del cable, y en esta situación se produce la máxima transferencia de energía a la carga.

d

D

KZ log

138

dd DD

Zo

Z

o Zo

Fuente

Carga

Z=Zo

Zo

Zo

Zo

Máx. transferencia de energía =>Sist. Adaptado

Fuente, cable y carga tienen = Z0

Fuente

Cable

Carga


Sistema adaptado => no se generan reflexiones => casi toda la energía de la fuente llega a la carga.

Nivel de la señal uniforme a lo largo del cable.

La amplitud de todos los canales de TV disminuye gradualmente con la atenuación del cable.

Sistemas desadaptados:

Sistema desadaptado => se generan reflexiones =>parte de la energía no llega a la carga y rebota hacia atrás.

Nivel de la señal no uniforme a lo largo del cable.

La amplitud de algunos canales de TV disminuye más que otros con la atenuación del cable.

Por motivos no deseados se producen desadaptaciones, ya sea por aplastamientos, cortes, dobleces, etc. Esto provoca el efecto conocido como desadaptación de impedancia y la consecuencia es el reflejo de parte de la señal transmitida (señal incidente). La señal que vuelve hacia el origen se llama señal reflejada.

Zo

Z Zo

Fuente

Cable

Carga

Z#Zo

vientre nodo


Pérdidas de retorno estructural (P.R.E.) El P.R.E. es un índice de la calidad de la construcción del cable. A mayor valor, mejor es el cable (menores reflexiones de la señal tiene). Estas reflexiones se producen por imperfecciones en el cable generadas durante el proceso de fabricación. En la actualidad y en cables de muy buena calidad, estas reflexiones son muy bajas, pero pueden incrementarse luego de que el cable haya sido tendido y sufrido diversas deformaciones.

En la Fig. 1 podemos analizar lo que sucede en un cable en buen estado, con un valor de P.R.E. de 30 dB. La señal avanza en una determinada dirección

(izq. a der.) y se encuentra con una variación de Zo (ZZo), por lo cual se genera una reflexión de la señal. La señal reflejada (der. a Izq.) tiene una potencia muy inferior a la incidente (30dB menor). Con estos niveles, la pérdida de potencia es mínima y despreciable. Si en algún tramo del cable se produce una deformación geométrica, dejamos de tener Zo=75 ohm, por lo tanto el P.R.E. disminuye a por ejemplo 15 o 20 dB, aumentando de esta forma la señal reflejada. El incremento de pérdidas se deben en general a que no se respetan los radios mínimos de curvatura especificados por el fabricante, el mal trato en general o por el ingreso de humedad al dieléctrico. Las reflexiones se incrementan cuando la impedancia Z deja de ser 75 ohm, es decir, cuando en la siguiente ecuación varían D/d y K.

Causas de variaciones en simetría cilíndrica (D/d)

1. Variación de diámetro por abolladuras. 2. Variación de diámetro por radios de curvatura inferiores al mínimo.

Causas de variaciones en el dieléctrico (K)

1. Ingreso de humedad por el conector.

S incidente S reflejada es 30 dB

menor que S incidente Fig. 1

d

D

KZ log

10

138


2. Ingreso de humedad en cables flexibles por deterioro de la cobertura de PVC.

Radios mínimos de curvatura En la Fig. 2, podemos observar cuales son los radios de curvatura mínimos para cada tipo de cable rígido. Podemos observar que 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. En la figura siguiente podemos observar que si el cable flexible se ha doblado en reiteradas ocasiones, su estructura se ha visto resentida y por lo tanto debemos respetar radios de curvatura mayores. En la Fig. 4 se muestra como varían los niveles de los canales cuando un cable se encuentra aplastado o con agua (desadaptado). Si la desadaptación es muy grande, la señal reflejada es elevada y producen fantasmas en la imagen de televisión, como así también variaciones de los niveles medidos en los diferentes canales.

.500 P3 = 15.24 cm .540 QR = 10.16 cm .750 P3 = 20.32 cm

.860 QR = 17.78 cm

Fig. 2

00

22

44

66

88

1100

1122 En centímetros

F 59 F 6 F 7 F 11

Doblado único Doblados repetitivos

Fig. 3


Tracciones máximas tolerables Las tracciones máximas tolerables por los cables son informadas por los fabricantes y parten de los ensayos realizados por ellos. Estos niveles máximos de tracción deben ser respetados en forma estricta, para evitar daños en los mismos. Los valores de máxima tracción para cada tipo de cable rígido son los siguientes: Cable rígido sin portante

QQRR 554400 110000 kkggff

QQRR 886600 220044 kkggff

PPIIIIII 550000 113366 kkggff

PPIIIIII 775500 330066 kkggff Cable rígido con portante Con mensajero de un solo filamento (alambre), se obtienen tracciones máximas de hasta 800 Kilogramos fuerza (Kgf). Con mensajero multifilamento (linga), se obtienen tracciones máximas de hasta 3000 Kgf. En un tendido de red típico, las tracciones sobre el cable deben estar entre los 200 y 400 Kg. Estos son valores promedio, pero el apoyar una escalera sobre el mismo, se pueden duplicar o triplicar estos valores. Por este motivo y para evitar daños, el cable sin portante se utiliza solo en redes devanadas. Para cables flexibles los valores de tracción máxima son: Cable sin portante

RRGG 5599 SSeerriieess 5577 KKggff




CCaabbllee ddoobbllee 112233 KKggff

CCaabbllee ccoonn ppoorrttaannttee

CH2 CH116

Amplitud

(dB)

Frecuencia

(Hz)

Fig. 4


Portante 1.29 mm. ( 82 Kgf ) (RG 59, 6) Portante 1.82 mm. (166 Kgf) (RG 59, 6, 7, 11) Portante 2.77 mm. (818 Kgf) (RG 7, 11)

Blindaje: Propiedad del conductor externo (apantallamiento) para evitar ingreso o fugas de señales. El blindaje de un cable coaxial se mide en decibeles. En los cables flexibles varia según las mallas y los dobleces que sufra. Cuanto mayor sea el valor mejor propiedad de blindaje ofrecerá el cable.

Cable sin doblar (dB) doblado (dB)

RG59 67% malla 90-100 80-90

RG59 95% malla 95-105 85-95

RG59 doble malla 105-115 100-110

RG6 60% malla 80-90 70-80

RG6 90% malla 85-95 75-85

RG6 doble malla 110-120 95-105

RG11 60% malla 80-90 45-55

RG11 doble malla 100-115 80-90

A tener en cuenta en los cables flexibles:

El blindaje aumenta al subir % y cantidad de mallas.

El blindaje disminuye después de doblar el cable varias veces.

El blindaje disminuye con radios de curvatura menores a los recomendados.

El film de aluminio contribuye al blindaje en frecuencias altas (banda media hacia arriba)

La malla de aluminio contribuye al blindaje en frecuencias bajas (retorno y banda baja)

Resistencia de lazo cerrado En los casos de redes coaxiales del tipo HFC y Troncal, utilizadas para TV por cable, es usual que la alimentación de los elementos activos de la misma (amplificadores) se realice a través del cable coaxial. Es por este motivo que la resistencia del lazo debe ser tenida en cuenta para el calculo de tensiones y corrientes, de manera que a cada activo le llegue una tensión que esté dentro del rango de funcionamiento del mismo.


Observando la Fig. 5, por una cuestión de secciones, Ri es bastante mayor que Re, por lo cual la mayor caída de tensión se produce en el conductor interno.

Puesta a Tierra La puesta a tierra no solo tiene la función de mantener un potencial constante en la malla del cable, o proteger a los usuarios de posibles descargas eléctricas que se produzcan sobre los componentes de la red. También ofrece un camino alternativo a la corriente de alimentación de los equipos activos, disminuyendo la corriente del lazo, y por lo tanto la caída de tensión y la potencia disipada. La tensión mínima de funcionamiento de los amplificadores es de 38 a 40 Volt.

Esquema Eléctrico equivalente

Ri

Rlazo = Ri + Re

Conductor Interno

Conductor Externo

Para medir la R lazo se cortocircuita un extremo del cable

Re Fig. 5

Re // Rt < Re

Fuente de

Alimentación

Amplificador

Re

Ri

Rt

Ie Ii

It


Atenuación según la frecuencia La ecuación que define el comportamiento del cable con la frecuencia puede analizarse en la Fig. 6: La atenuación esta dada por la siguiente ecuación: Donde: At: atenuación de la señal R: resistencia por unidad de longitud Zo: Impedancia característica G: Conductancia del dieléctrico F: Frecuencia de la señal Los valores de R y G aumentan al subir la frecuencia, por lo tanto, a mayor frecuencia mayor atenuación. Para un dado tramo de cable, los canales altos se atenúan más que los bajos. El aumento de la resistencia con la frecuencia se debe al efecto pelicular. Efecto Pelicular: El aumento de la frecuencia de la señal transportada por el cable, provoca que la misma tienda a circular por la periferia del conductor central (Fig. 7). Este efecto produce una disminución del área efectiva, y por lo tanto un incremento de la resistencia. Al aumentar la resistencia se produce un incremento de la atenuación. Es por este motivo que los cables rígidos tienen su conductor central de aluminio recubierto con cobre electrolítico, pues solo por el cobre circula la señal.

Si F (R y G) =>At At = 1

2 ( R

Z0 + G . Z0 )

Circuito equivalente

Fig. 6


Importante: No dañar la capa de cobre del conductor central con la trincheta u otro elemento cortante al armar los conectores. El conductor central es el elemento predominante en cuanto al incremento de la atenuación con la frecuencia. De ahí el extremo cuidado que le debemos prestar. En la siguiente gráfica podemos observar como varia la atenuación del cable con la frecuencia:

Distribución uniforme de

corriente

La corriente migra a

la superficie

Centro de AL o de Acero no

afecta a la conductividad

Fig.7


Efectos climáticos sobre el cable Efectos de la temperatura La variación de la temperatura produce dos efectos en el cable coaxial:

1. Variación en la atenuación y variación de longitud. 2. Variación de la atenuación con la temperatura

La variación en la atenuación responde a una variación de la resistencia del cable, la cual responde a la siguiente ecuación: Donde: R: Resistencia del cable a 20 grados centígrados G: Conductancia = (1/R) del aislante (dieléctrico). El elemento variable predominante es R, por lo cual el efecto es lineal con la temperatura, y la resistencia crece con esta. La variación de la atenuación en dB, es del orden del 1,8 % cada 10 grados centígrados de variación de temperatura del cable. Para compensar este efecto los amplificadores traen un AGC (automatic control gain). Ahora veamos con un ejemplo como esta variación de la atenuación con la temperatura no es pareja entre canales altos y bajos: Efecto del incremento de temperatura sobre canales bajos y altos (2 - 116) Ejemplo: Tomamos 1000 mts de cable .500 Foam y le aplicamos un salto térmico de 20 Grados centígrados.

Canal 2 a 20°C => 18 dB de atenuación

Canal 116 a 20°C => 71 dB de atenuación La pendiente resultante es: 18 - 71 = -53 dB a 20°C

Canal 2 a 40°C => 18.3 dB de atenuación

Canal 116 a 40°C => 73.7 dB de atenuación Pendiente resultante: 18.3 - 73.7 = -55.4 dB 40°C Conclusión: La pendiente crece 2.4 dB entre la generada por el cable a 2200°°CC y la generada a 40°°CC.. Debido a que los canales altos son proporcionalmente mas afectados que los bajos, también se debe compensar la pendiente. Para ello los amplificadores también poseen un ASC (automatic slope control).

A = 1

2 (

R

Z0 +

G . Z0 ) R = K . F . temp


Variación de la longitud con la temperatura (dilatación y contracción) 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 (Fig. 8). Para un salto térmico de 30 grados centígrados 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. Coeficientes de expansión: (α)

L = L0*α* T (variación de longitud) El coeficiente para el acero (Linga de acero) es: α = 25 x 10-6 El coeficiente para el aluminio (conductor externo) es: α = 50 x 10-6

En vanos de 30 m. y con T=30°C la longitud del cable cambia 4,5 cm y la del portante 2,25 cm, es decir, en una proporción de 2 a 1. Efectos de la humedad La humedad produce degradación del cable por oxidación de los metales, y por cambios en las características del dieléctrico (aumento de atenuación). La oxidación puede hacer que desaparezca la fina capa de cobre que recubre el conductor central, aumentando la atenuación para frecuencias altas. Otro efecto no deseado del oxido, es su capacidad como aislante, lo cual lleva a producir falla en los contactos entre cable y conector, causante principal del efecto CPD (en otro curso se verá en profundidad este efecto) En cables rígidos, el ingreso de humedad se produce generalmente en los conectores por falla en los sellos. Otra opción es que ingrese a través de los equipos mal cerrados. En los cables flexibles no tenemos un tubo que produzca contención contra la humedad, por lo cual se recurre a productos siliconados (gel) que evitan la migración del agua y la humedad, en caso de rotura de la cobertura de PVC.

El bucle absorbe diferencias de hasta 7 cm en el caso de

variaciones térmicas extremas

Fig. 8


En lo que se refiere a la humedad, en ambientes salitrosos, el efecto del agua salada genera una fuerte corrosión de todas las partes metálicas y una rápida destrucción del cable que no ha sido correctamente protegido. Efecto del viento Entre los elementos naturales más perjudiciales, podemos mencionar el viento, que puede fatigar y vencer la resistencia mecánica de la cubierta y el conductor externo. Esta fatiga mecánica puede romper el conductor externo, haciendo que el cable pierda sus propiedades eléctricas. Este efecto se manifiesta de esta forma en los cables rígidos de red. La forma de evitarlo es ceñirnos a la flecha y tensiones recomendadas en el manual de construcción de redes. En los cables flexibles, lo perjudicial es la disminución del blindaje por el desacomodamiento de la malla, por los sucesivos doblados del cable. También debemos tener en cuenta el rozamiento del cable contra elementos abrasivos que puedan deteriorar la cubierta y permitan el ingreso de humedad. Efectos de la radiación ultravioleta Los efectos de la radiación ultravioleta deterioran rápidamente la resistencia mecánica de la cubierta de PVC o polietileno, lo que puede generar problemas en el caso de los cables con portante ya que el mismo puede desprenderse del mismo y cortarse. Las cubiertas están compuestas por PVC o Polietileno con el agregado del compuesto denominado “negro humo”. El negro humo produce una pantalla de protección, evitando que los rayos penetren profundo en la estructura molecular del plástico y la degrade.

Pasivos de red

Los pasivos tienen la capacidad de poder distribuir la señal de manera adecuada según diseño y necesidad, además de admitir y/o controlar mediante fusibles (según el modelo) el paso de corriente hacia los activos. Consisten en una carcaza de dos partes, una donde se alojan los terminales para conectores y otra donde se encuentra una plaqueta de impreso con el circuito pasivo de RF y tensión Se utilizan para generar derivaciones de señal según sea el propósito: dividir, acoplar, derivar, controlar un ancho de banda completo de señal al ecualizarlo, o permitir


insertar potencia desde una fuente de red. Las Características generales de los pasivos son:

No proveen ganancia, generan atenuación.

No requieren para su funcionamiento estar alimentados con tensión.

Usualmente deben tener capacidad para permitir el paso de AC a través de ellos.

Divisores de red Un divisor por dos es un dispositivo que divide la energía de RF en dos partes iguales. Conviene caracterizarlo por su pérdida de inserción en dB. Hablar de la mitad de potencia en dB, es hablar de – 3 dB. Este valor es teórico, ya que en la práctica el valor típico de pérdida que se obtiene (inserción) es de 3,5 dB para los 220 / 330 MHz y de 4.5 dB para 750 MHz. Estos valores representan la perdida entre la entrada y cualquiera de las dos salidas. Utilizando la combinación de divisores de dos vías, se construyen divisores de tres y cuatro vías. Los divisores se pueden utilizar como combinadores de señal ingresando señal por sus salidas físicas. Los divisores de red poseen una carcaza estanca, sellada, apta para intemperie y con la capacidad de conexión a 90° en cada terminal. Parámetros técnicos de los divisores Los parámetros normalmente especificados en los divisores son:

Numero de salidas: Cantidad de salidas en que se ha dividido la señal de entrada.

Ancho de banda [MHz] Indica la capacidad de transporte de señal en MHz: 600, 750 o 1GHz

Pérdida de retorno [dB] Se denomina pérdida de retorno, a la energía o potencia que retorna a la fuente cuando la impedancia de la carga es diferente respecto de la impedancia de la fuente.

Aislación entre salidas [dB] Aislación entre bocas si se ingresa una señal por una de ellas.

Capacidad de manejo de corriente [A] Límite en Amperes que soporta el pasivo. Valor típico 15 Amp. a 90 VAC.

Aislación de RF [dB] Capacidad de blindaje que posee el pasivo para no permitir el egreso e ingreso de señales no deseadas. Valor típico >110 dB.

Concepto de Pérdida de retorno en los pasivos


Es un índice de la calidad (en este caso del pasivo) de tener exactamente en su entrada o salida el valor de impedancia de 75 ohm. Cuando la señal que viene por un cable de 75 ohm (señal incidente) llega a un pasivo que NO tiene exactamente 75 ohm, se encuentra con una pequeña desadaptación y por lo tanto se produce un pequeño rebote de la señal hacia atrás (señal reflejada). Cuanto mayor es el valor de perdida de retorno, menos señal reflejada existirá. Un valor de 20 dB significa que la señal incidente rebotará hacia atrás atenuada en 20 dB. Ejemplo: ENTRADA: +36 dBmV PERDIDA DE RETORNO DEL TAP R = 20 dB SEÑAL REFLEJADA +16 dBmV SALIDA ENTRADA +40 dBmV +36 dBmV Pérdida de -4 dB (cable) retorno Tap R = 20 Niveles de señal reflejada: +12 dBmV +16 dBmV -8 dBmV -12 dBmV

Divisores: Aislación entre salidas La aislación entre salidas de un divisor es la atenuación en dB que se genera en el nivel de una señal medida en una de sus salidas cuando esta ingresa por otra salida. Debe ser lo mas alta posible y así prevenir que señales no deseadas en una salida se manifiesten en la otra o en la entrada.

Salida 1 Ingreso con 30 dBmv

Entrada Aislación entre salidas 20 dB

salen 27 dBmv Salida 2 Salen 10 dBmv


Acopladores direccionales Un acoplador direccional se emplea cuando solo una fracción de la energía principal de RF necesita ser dirigida en una salida secundaria. Al seleccionar el valor en dB del acoplador, estamos diciendo cuantos dB por debajo de esa energía principal estamos extrayendo para la segunda salida. Debido a esta extracción sobre la salida principal, la misma se verá afectada (atenuada) en 1 o 2 dB. Esta diferencia entre la entrada y la salida se denomina perdida de inserción. Típicamente para un acoplador de –8 dB, este valor de inserción es aproximadamente 2 dB. Cuanto mayor es la potencia derivada, mayor será la perdida de inserción del acoplador.

Atenuación en derivación, es la atenuación en [dB] entre el terminal de entrada y la salida atenuada TAP.

Pérdida de inserción, es la atenuación de señal que se produce entre el terminal de entrada IN y la salida OUT en [dB]

Una de las principales características de este dispositivo, es la alta direccionabilidad. Supongamos que ingresamos señal por la salida pasante (OUT), la señal presente en la salida derivada (TAP) será ahora muy baja, idealmente nula. De igual manera, señales ingresantes por la salida derivada verán mucha aislación en el terminal de salida pasante. Así también debido a sus características constructivas posee una alta aislación entre sus salidas.

Gracias a estas características de direccionabilidad, se utilizan acopladores direccionales que proveen un importante grado de aislación, en la suma o combinación de canales dentro del Cabezal. La Planicidad de respuesta, es la relación pico valle que se produce en todo el ancho de banda entre el terminal de entrada IN y salida OUT y entre el terminal de entrada IN y la salida atenuada TAP. Es del orden de 0,25 a 0,5 dB. Los acopladores de red poseen la capacidad de controlar el paso de corriente alterna mediante fusibles o pasos de alterna. Ejemplo Tabla de datos de Acopladores Direccionales Philips 1GHz:

Ingreso por salida 32 dBmV

Salida por la entrada

30 dBmV

Salida Tap 10 dBmv

10 dBmv

10 dBmV 24 dBmV

32 dBmV

Aislación entre salidas

22 dB 8 dB


Derivadores de red (Multitaps) Una combinación entre los elementos anteriores (acoplador y divisores) da lugar al Tap. Este dispositivo es el nexo entre la red de distribución y el abonado, y en él se conecta la bajada del cable coaxial hasta la conexión del abonado y el receptor de TV. El acoplador direccional garantiza baja inserción en sentido pasante y alta aislación entre derivaciones y salidas y viceversa. Así también los divisores presentan importantes valores de aislación entre salidas disponibles para abonados. A continuación se puede apreciar el esquema de un tap de 4 salidas, y a la derecha el esquema de derivación de AC entre la entrada y salida de red. Se caracterizan por el valor de atenuación en la boca de conexión de instalación y la cantidad de bocas. Poseen una identificación que marca el sentido de circulación de la señal de RF.

9-TFC Series Directional Couplers Specifications

9-TFC-8 9-TFC-12 9-TFC-16 Units

Bandwidth 5-1000 5-1000 5-1000 MHz

Insertion Loss (input/output)

5 MHz 1.7 0.9 0.7 dB

30 MHz 1.6 0.8 0.7 dB

54 MHz 1.5 0.8 0.6 dB

112 MHz 1.8 1.0 0.9 dB

330 MHz 1.8 1.0 0.9 dB

450 MHz 1.9 1.1 0.9 dB

550 MHz 2.0 1.1 0.9 dB

600 MHz 2.1 1.3 1.1 dB

750 MHz 2.4 1.5 1.2 dB

862 MHz 2.6 1.8 1.4 dB

1000 MHz 3.0 2.0 1.6 dB

Tap Loss

5 - 19 MHz 8.5 12.5 16.6 dB

20 - 899 MHZ 8.2 11.9 16.0 dB

900 - 1000 MHz 8.3 12.2 16.1 dB

Especificaciones dadas por el fabricante solo para propósitos de diseño.

AislaciónTap

salida

Entrada Salida

Perdida de

inserción

Perdida al tap

Aislación entre salidas

Salidas a clientes

RF+ AC

Derivación de AC

Rf + AC

RF


Ecualizadores de línea Los ecualizadores de línea se caracterizan por un valor en dB ejemplo: 8 u 11 dB de cable y una frecuencia máxima de trabajo: 550, 750 MHz o 1 GHz. Para un caso típico compensa 8 dB de cable (5 dB de tilt), atenuado las frecuencias bajas respecto de las frecuencias altas al limite de ancho de banda (BW) especificado. A continuación se muestra un ejemplo con análisis de valores de entrada a un tap, y los niveles en sus bocas, antes y después de intercalar un ecualizador de línea.

CH2= 27dB CH2= 27dB CH2= 20 dB CH60= 24 dB CH60= 24 dB CH60= 23 dB

CH2= 16 dB CH2= 9 dB

CH60= 13 dB CH60= 12 dB Diferencia = 3 dB Diferencia = - 3 dB

Aumentamos los niveles de inserción en el sistema en beneficio de una señal más plana en el televisor del cliente. Si el canal 2 está muy por encima de los canales altos, este se verá con saturación o los altos con lluvia. El ecualizador de línea corrige este problema atenuando los canales bajos. Un ecualizador de línea es un elemento pasivo, alojado en una carcaza de acoplador direccional con un terminal de entrada y otro de salida. Permite el paso de corriente entre extremos. Este dispositivo tiene la función de corregir la pendiente de la señal de línea generando un tilt positivo que atenúe los niveles de los canales bajos. Se colocan cuando la pendiente en boca de tap excede el máximo permitido para llegar con una correcta pendiente a la casa del abonado. Esto se consigue a expensas de una atenuación de la señal en la línea. Los taps que se encuentren conectados luego de este pasivo tendrán una señal más plana. Algunos modelos controlan de manera independiente la directa y la reversa. El modelo de “ecualizador intercambiable” utiliza los mismos ecualizadores que los utilizados en los amplificadores. Existen 2 modelos: Ecualizadores fijos (Taps modificados sin bocas). Ecualizadores intercambiables en un cuerpo de pasivo. Insertores de potencia Un insertor de potencia de línea es un elemento pasivo, alojado en una carcaza similar al acoplador direccional, con un terminal de entrada RF y AC, un terminal de salida RF y AC y un tercer terminal para ingreso de tensión de fuente (60 o 90 Volt).

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El insertor de potencia se utiliza para insertar 60 o 90 Volt en un cable tipo troncal por el que circula la RF. Por medio de fusibles (no barritas ni pasos de alterna) se direcciona la corriente a una o ambas salidas de RF. Indicación Importante: Nunca se deben usar pases de alterna o barritas, pues la idea es que la rama en corto circuito sea la que quede fuera de servicio (con la actuación del fusible) y no que la fuente salga de servicio (perjudicando a la otra rama). La inserción de potencia eléctrica en red esta destinada a la alimentación de los activos de red y/o activos domiciliarios de ser necesario. La señal de RF solo circula a través del impreso entre los extremos IN y OUT, de ahí que la pérdida en dB de RF entre extremos del "Power Insert" sea prácticamente nula. En los terminales de entrada y salida no debe haber tensión presente que provenga de otras fuentes ya que podrían diferir en amplitud y fase, pudiendo ocasionar serios trastornos eléctricos al exceder la tensión y corriente máxima permitidas.

Esquema de un insertor de potencia

Conectores Conectan todos los pasivos y activos de red. Los conectores son el vínculo entre los distintos tipos de cables que conforman una red con los activos y pasivos de la misma. Hay diferentes tipos según la necesidad de uso . Existen conectores para las 3 familias de cables rígidos y sus respectivos tamaños. Los cables coaxiales de red se encuentran en tres tipos según arquitectura de construcción:

Foam PIII / T10, dieléctrico de espuma de poliuretano expandido.

Foam QR, dieléctrico de espuma de poliuretano expandido y caño de aluminio delgado.

Celular MC², dieléctrico de aire con separación de celdas por anillos de plástico. Los tamaños de cable en uso de nuestras redes son .412 .500 .540 .750 .860. La siguiente tabla relaciona el tipo de cable y su tamaño en uso.

FAMILIA .412 .500 .540 .750 .860

FOAM P III / T 10 X X X

FOAM QR X X

CELULAR MC2 X X X

1 IN RF RF 2 OUT AC AC Choque Choque RF RF

Fusible 3 AC IN Fusible


Características generales Los conectores de red se caracterizan por ciertos parámetros eléctricos y mecánicos que deben presentar para desempeñarse correctamente en una red de CATV.

• Impedancia característica, ZO = 75

• Perdida de retorno, 30dB @ 1 GHz • Perdida por inserción, 0.2 dB @ 1 GHz • Capacidad de corriente, 15 Amperes continuos • Reutilizables, 5 a 7 veces Conector de red pasante (Feed Thru) Este conector puede usado solamente en redes troncales cuyas frecuencias máximas son 550 Mhz. (no en las HFC de 750 o 860 Mhz). Es un conector de red de 2 cuerpos. Se utilizan solamente en los cables rígidos .412, .500, y QR .540. La característica principal de este conector es que el pin es el conductor central del cable. Debido a esto su frecuencia máxima de utilización es 550 Mhz. El conductor central de los cables rígidos es de aluminio rodeado por una capa de cobre. El mismo (por ser blando) se deforma bastante cuando es aplastado por el tornillo (en el sistema de aprisionamiento del pin) en los taps y carcazas. En dicha deformación, la capa de cobre se debilita o desaparece, provocando una seria atenuación a las frecuencias que estén por encima de 550 Mhz. Conector de red con pin Este conector, al tener pin propio, se utiliza en todos los cables rígidos.


El pin es de bronce, revestido con níquel fósforo, lo que le brinda una dureza superficial elevada. Debido a esta dureza es que no se deforma demasiado cuando es aprisionado (aplastado por un tornillo) en un tap o carcaza. Por ello su frecuencia máxima de utilización es de 1 GHz. Es el estándar de uso para redes HFC. Según la longitud del pin, se puede clasificar en 3 grupos, adecuados al tipo de equipo a conectar. Usos según largo del pin:

• Pin largo (50 mm.): Nodos Texscan

• Pin corto (32 mm.): Mayoría de taps y carcazas

• Pin súper corto (19 mm.): Taps “capillita”, reducción a F, conector extensión y curvas 90° y 180° Conector de red con extensión pin Se lo utiliza en todos los cables rígidos y debe usarse solamente para reparaciones, cuando el cable no llega al dispositivo a conectar, luego de una rotura. Viene de 2 formas: ya armado o para armar. Para armarlo hace falta un conector alargue y un conector pin (súper corto), acorde a la familia y tamaño de coaxial que se use en la red. (No debe utilizarse en obra nueva) Conector de red de empalme (splice)

Se

utiliza cuando

es necesario unir

dos cables del mismo tamaño y familia, es una solución transitoria cuando se corta el cable y es necesario repararlo de forma urgente. Las características y uso son similares al conector de red con pin. Se utilizan en todos los cables rígidos. (Nunca se usa en obra nueva).


Conector de red adaptador curva 90° y 180° Los conectores curva 90º y 180º se utilizan para los casos donde realizar una conexión de cable directa a la carcaza del activo o pasivo compromete las características mecánicas del cable (radio de curvatura mínimo en un pedestal). También en casos de emprolijamiento (muchos cables que acceden a un nodo), o cuando se forma un bucle (loop) excesivo y poco estético, o con riesgo de ser alterado por otro prestador de servicio en el poste (como el mantenimiento de energía eléctrica). En obra nueva se permite el uso solamente de la curva a 90º. Los conectores a 180° tienen la desventaja de tener más piezas de conexión y elementos de sujeción, por lo que la perdida de retorno es menor y su atenuación mayor. Además si no se tiene la suficiente precaución de ajustar todas las partes correctamente, con el tiempo, los vientos y las vibraciones que sufre la red, harán que algunas de sus partes se aflojen, causando falsos contactos e ingresos de humedad. Por ello solo deben usarse en reparaciones posteriores al armado de la red.

Conector de red adaptador doble pin

Este tipo de conector se utiliza para conectar entre sí la diversidad de carcazas de pasivos y activos que se utilizan: tap con tap, amplificador con divisor, etc. Al tener la capacidad de rotación en la tuerca central se simplifica el armado. Recordar que los pines se ajustan al final, luego de ajustar sus partes móviles. Aquí también se debe prestar especial atención en el ajuste de todas sus partes, para evitar futuros falsos contactos e ingresos de humedad.


Conector carga de red terminal de 75

Este conector tiene la característica de cargar con 75 ohm cualquier terminal de salida de carcaza no conectado a la red, como la salida de línea de un divisor, tap o amplificador. Posee un bloqueo de alterna por lo que puede igual conectarse si existe tensión de 60 o 90 Volt. Los taps finales (por ejemplo 8 dB de 4 bocas) ya vienen cargados internamente por lo tanto su uso en ellos no es necesario. El pin del conector se ajusta al tornillo dentro de la carcaza.

Conector adaptador F hembra a pin macho Este conector permite la conexión de cualquier tipo de cable flexible a un terminal de 5/8”, que es la entrada de un conector de red en un amplificador o tap (entrada o salida KS). Permite el paso de una corriente máxima de 5 Amp. Se utilizan para conectar amplificadores y taps con cables flexibles (Amplificadores de edificio). El pin del conector se ajusta al tornillo dentro de la carcaza; en el otro extremo se conecta un conector “F” macho. Conector adaptador F hembra a pin hembra (reductor a F)

Este conector permite la conexión de cualquier conector con pin y transformarlo en un conector F hembra. Permite el paso de corriente (5 Amp.). Viene de 2 formas: ya armado o para armar. Para armarlo hace falta un conector adaptador y un conector pin (súper corto), acorde a la familia y tamaño de coaxial que se use en la red.


Técnicas de armado de conectores Los beneficios de un correcto uso de las herramientas y preparación del cable garantizan: 1. Correcto acople y conectorizado 2. Cumplir con las características eléctricas y mecánicas entre cable y conector 3. Evitar el ingreso de humedad 4. Elevar el blindaje de las señales de RF 5. Proporcionar un mayor esfuerzo a la tracción Para cada tipo de conector se debe consultar o disponer del procedimiento de armado del fabricante, poseer las herramientas adecuadas y respetar las normas de seguridad e higiene de la empresa. Armado de conectores de red y herramientas necesarias

Recordar las consideraciones básicas de preparación de cable rígido y las herramientas que se deben disponer. 1. Al pelar la vaina de plástico (si no se dispone de herramienta pela vaina) se deben

evitar las marcas transversales en el cable al usar la trincheta. Sino queda marcado el caño de aluminio, debilitándose su estructura.

2. Los restos de Foam que quedan sobre el conductor central (luego de usar el saca

bocado) deben ser retirados con la herramienta pela pin, nunca con elementos metálicos filosos (trincheta o similar). Sino se corre el riesgo de quitar el recubrimiento de cobre que posee el conductor central, lo que atenúa la señal de RF.

Contar con las siguientes herramientas y materiales: • Cortadora o sierra • Pela vaina • Trincheta • Vaciadora (saca bocado) • Corta caño (para cable mc2) • Limpiador de conductor central • Llaves francesas, llaves t, destornillador, alicate • Termocontraible, pistola de aire caliente o soplete a propano

Generalidades para el armado de los conectores de red con pin y sin pin (feed thru) A continuación se indican los largos de corte y pelado, en función de la familia y tipo de cable, y tipo de conector. Las cotas A, B, C marcan los distintos largos de partes del cable para un correcto armado del conector. La vaina del cable tipo QR queda dentro del conector.


TIPO DE CABLE FIGURA DIMENSIONES

A B C

PIN S/PIN PIN S/PIN PIN S/PIN

500 T10 / PIII 1 25 73 22 22 51 70

625 T10 / PIII 1 25 73 22 22 51 70

565 TX 1 25 73 22 22 51 70

440 MC2 1 25 73 22 22 51 70

500 MC2 1 25 73 22 22 51 70

540QR 2 25 73 32 32 13 70

Mal armado de conectores Los problemas usuales que se generan por un mal armado son: Conector flojo (Implica perdida de la integridad de tierra): 1. Disminuye el blindaje de RF 2. Disminuye el contacto eléctrico (aumenta la resistencia a la corriente de

alimentación) 3. Ingreso de humedad y concentración de agua Pin o conductor central flojo o corto: 1. Sin señal en canales bajos por el falso contacto 2. Disminuye el contacto eléctrico (aumenta la resistencia a la corriente de

alimentación) 3. Formación de C.P.D. (Batidos de canales de directa caen sobre la banda de

retorno) Evitar el ajuste desproporcionado del pin, debido a que se puede partir el conductor central Pin o conductor central más largo de lo permitido (Implica formación de antena dentro del tap): 1. Generación de fantasmas en la señal 2. Formación de C.P.D.


Sellado de conectores Termocontraible

Es un tubo de PVC, con resina en su interior, que disminuye su diámetro a la mitad cuando se le aplica calor. El adhesivo interno (resina) se pega de manera muy efectiva a la cobertura plástica del cable protegiéndolo de las contracciones y dilataciones respecto del conector.

La finalidad del mismo es: 1. Proteger al conector del medio ambiente 2. Evitar condensación de humedad e ingreso de agua 3. Proporcionarle mayor rigidez mecánica

Se lo utiliza para sellar la mayoría de los conectores de red (feed thru, con pin, empalmes de red y otros)


Método de aplicación: 1. La longitud del tubo debe ser tal que cubra todo el caño de aluminio sin vaina

(incluyendo 2 cm. sobre la vaina) hasta el buje de la carcaza. 2. Calentarlo de manera uniforme en sentido circular y axial (con un soplete a propano

o pistola de aire caliente) desde un extremo hacia el otro. 3. El proceso concluye cuando la resina fluye por los extremos (sale del interior) y las

rayas termocromáticas cambian de color. 4. Advertencia: Si la fuente de calor esta muy cerca o por mucho tiempo puede

perjudicar el foam del cable. Cuando ello sucede, el Foam se derrite y el conductor central se deforma (se dilata) y se acerca a la parte interna del conductor externo,

perdiendo su impedancia de 75 y hasta puede formarse un corto circuito.

Cinta autovulcanizante

Es una cinta de caucho de fusión por contacto en frío, sin resina. Esta cinta tiene la propiedad de reaccionar químicamente con su superficie realizando la soldadura del material. La cinta se utiliza en lugares donde se hace imposible colocar un tubo termocontraible debido al espacio acotado, como ser conectores KS-KS, curvas 90° y 180°, empalmes domiciliarios H-H y conectores F de pasivos. Su aplicación es sencilla: Se encinta el conector cubriendo la mitad del ancho en cada vuelta ejerciendo tensión y presión sobre el conector a proteger.

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