CURSO

: Laboratorio de lneas de transmisin yantenas

TEMA

:CABLE COAXIAL: MEDICIONES DE ATENUACION

PROFESOR

: Ing. Alejandro Cevallos

SECCION

: 60G

FECHA DE ENTREGA

: 19/03/12

ALUMNO

: Morales Licla, Pedro.

Crdenas Jines, Mayra.

INTRODUCCION

El desarrollo del presente informe en general trata acerca del estudio del cable coaxial, as como tambin del estudio de sus principales caractersticas y aplicaciones; sin olvidarnos de mencionar el estudio del efecto de atenuacin en dos tipos distintos de cables coaxiales (RG 6u y RG 58), muy en particular en las mediciones de las mismas. El haber aprendido ms a fondo acerca del efecto de atenuacin (mediciones) y mucho ms conocimientos acerca del cable coaxial; es muy importante para nosotros como estudiantes de ingeniera; ya que, nos va a servir de mucho en el transcurso de nuestra carrera profesional cuando necesitemos aplicarlo de forma ptima en un determinado momento; adems que refuerza a la vez los conocimientos aprendidos previamente en clases de teora. Esperamos que el presente trabajo sea de su agrado y de una considerable importancia. OBJETIVO Medicin de la atenuacin en cables coaxiales. EQUIPOS Y MATERIALES

Generador de radiofrecuencia Vg. Voltmetro de RF. 2 tipos de cables coaxiales (RG 6u y RG 58) de longitud de 10mts cada uno. Resistencia de carga de RL=50. Alicate de corte. Pelador de cables.

PARTE TEORICA Definicin del cable coaxial: El cable coaxial es un medio de transmisin muy conocido; ya que, es el ms usado en los sistemas de televisin por cable; este sirve para transmitir informacin (datos) por medio de una seal elctrica. Fsicamente es un cable cilndrico constituido por un conductor cilndrico externo que rodea a un cable conductor, usualmente de cobre. Este es un medio ms verstil; ya que, tiene ms ancho de banda (500MHz) y es ms inmune al ruido. Su nombre se debe a su estructura: Su blindaje metlico rodea a un alambre central, este blindaje protege la seal del interior contra interferencias elctricas.

Construccin del cable coaxial: La construccin de cables coaxiales vara mucho. La eleccin del diseo afecta al tamao, flexibilidad y el cable pierde propiedades. Un cable coaxial consta de un ncleo 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 distorsin de datos.

Al

cable

que

contiene

una

lmina

aislante

y

una

capa

de apantallamiento de metal trenzado se le llama cable apantallado doble. Para grandes interferencias, existe el apantallamiento cudruple. Este apantallamiento consiste en dos lminas aislantes, y dos capas de apantallamiento de metal trenzado. El ncleo de un cable coaxial transporta seales electrnicas que forman la informacin. Este ncleo puede ser slido (normalmente de cobre) o de hilos, rodeando al ncleo existe una capa aislante dielctrica que la separa de la malla de hilo. La malla de hilo trenzada acta como masa, y protege al ncleo del ruido elctrico y de la distorsin que proviene de los hilos adyacentes. El ncleo y la malla deben estar separados uno del otro. Si llegaran a tocarse, se producira un cortocircuito, y el ruido o las seales que se encuentren perdidas en la malla, atravesaran el hilo de cobre. Una cubierta exterior no conductora (normalmente hecha de goma, tefln o plstico) rodea todo el cable, para evitar las posibles descargas elctricas. El cable coaxial es ms resistente a interferencias y atenuacin que el cable de par trenzado, por esto hubo un tiempo que fue el ms usado.

Caractersticas del cable coaxial: Las principales caractersticas que presenta un cable coaxial son las siguientes: Transmite voz, vdeo y datos.

Transmitir datos a distancias mayores de lo que es posible con un cableado menos caro Ofrecer una tecnologa familiar con una seguridad de los datos aceptable. Tipos de cable coaxial ms importantes: La caracterstica principal de la familia RG-58 es el ncleo central de cobre. Tipos: RG-58/U RG-59 RG-6 : Ncleo de cobre slido. : Transmisin en banda ancha (TV). : Mayor dimetro que el RG-59 y considerado para frecuencias ms altas que este, pero tambin utilizado para transmisiones de banda ancha. : Redes ARCnet.

RG-58 A/U : Ncleo de hilos trenzados.

RG-62

nfasis a los dos tipos de cable coaxial usados en el laboratorio Cable coaxial RG 6U: El cable coaxial RG 6U es un tipo comn de cable coaxial utilizado en una amplia variedad de aplicaciones residenciales y comerciales. El trmino "RG6" en s es bastante genrica y se refiere a una amplia variedad de diseos de cables, que difieren entre s en las caractersticas de blindaje, la composicin conductor central, y el tipo dielctrico. "RG" era originalmente un indicador de la unidad ("Gua de la Radio") para la mayor frecuencia de radio (RF) de cable en los militares de EE.UU. sistema de designacin conjunta Electronics Tipo . El sufijo "/ U" significa "para uso de utilidad general." El nmero fue asignado de forma secuencial. El "RG" indicador de la unidad ya no es parte del sistema de JETDS (MIL-STD-196E) y el cable se vende hoy bajo el sello RG-6, no necesariamente cumplen con las especificaciones militares. Este es uno de los ms recientes cables coaxiales; el cual, tiene la capacidad de transportar mas informacin por tener ms ancho de banda y adems por el tipo de malla de cobre que este contiene, estos tipos de cables son utilizados para instalaciones a largas

distancias. Generalmente se usan para conexiones de antenas exteriores, antenas microondas, internet y ms. Aplicaciones. La variedad ms reconocida de la RG-6 es la televisin por cable (CATV) de distribucin de cable coaxial, que se utiliza para enviar seales de televisin por cable desde y dentro de los hogares, y RG-6 cables tipo se han convertido en el estndar para la televisin por cable, la mayora de sustitucin de la ms pequea RG-59, en los ltimos aos. Distribucin de CATV coaxial tiene tpicamente un conductor de acero revestido de cobrecentro y una combinacin de lmina de aluminio / aluminio blindaje trenzado, tpicamente con una baja cobertura (alrededor del 60%). Los cables tipo RG-6 tambin se utilizan en aplicaciones de vdeo profesional, llevando cualquiera de las seales de banda base de vdeo analgicas o interfaz digital serie (SDI) seales; en estas aplicaciones, el conductor central es normalmente de cobre slido, el blindaje es mucho ms pesado (tpicamente de aluminio lmina / 95%de cobre trenzado), y las tolerancias son ms controlado, para mejorar la estabilidad de la impedancia. Especificaciones. RG6 / U del cable coaxial en aplicaciones digitales de HDTV, televisin por cable e instalaciones de satlite para la transmisin de seales de vdeo, CCTV, CATV. Conductor: cobre sin aislamiento rgido / flexible, CCA o CCS Aislamiento: Slido Espuma de PE o PE Escudo: Papel de aluminio Cobertura trenza: 95%, 85%, 80%, cualquier cobertura trenza. Cubierta: PVC (cloruro de polivinilo) Color de Cubierta: Negro Impedancia: 75Ohm y 50ohm Rango de temperatura: de -20 a +80 C Este cable est diseado para transportar una seal de alta frecuencia o de banda ancha, como una lnea de transmisin de alta frecuencia. A veces DC cable de alimentacin se aade a la seal para suministrar el equipo en el otro extremo. Tal como en un circuito cerrado de televisin (CCTV),

Comunidad antena de televisin (CATV) y los receptores de satlite de transmisin directa

Cable 1 RG 6U estudiado en el laboratorio:

Cable coaxial RG 58: El cable coaxial RG-58 es un tipo de coaxial muy til para la construccin de redes informticas locales y en aparatos de medicin de radio industriales en conformidad con el estndar MIL-C-17. Este es un tipo de cable coaxial de uso frecuente para la seal de baja potencia y conexiones RF (Frecuencia de radio). El cable tiene una impedancia caracterstica de 50 o 52 . En general, se utiliza para la generacin de conexiones de seal que son de baja potencia. Hay varias versiones que cubren las diferencias en el material del ncleo (alambre slido o trenzado) y escudo (70% a 95% de cobertura). El dimetro exterior de la RG-58 es de alrededor de 0,2 pulgadas (5 mm). Llanura de cable RG-58 tiene un conductor central slido. El RG-58A / U ofrece un flexible 7 o 19 aos conductor de hilo central. La mayora de las radios de dos vas los sistemas de comunicacin, como la marina, radio CB (Citizen Band Radio), uso popular, polica, bomberos, antenas WLAN, etc, estn diseados para funcionar con un cable de 50 . Cable RG-58 se utiliza a menudo como un portador genrico de las seales en los laboratorios, combinado con conectores BNC que son comunes en la prueba y equipo de medicin tales como osciloscopios

Especificaciones.Tipo Impedancia Z0 () Dielctrico Tiempo de retardo (ns / m) Propagacin de velocidad (% de c) Capacitancia (pF / pie) Dimensiones exteriores (mm) dB/100ft @ 400MHz Tensin mxima (Vrms) Escudo RG-58 53,5 Polietileno slido 1,54 65,9 28,8 0,195 11,7 1900 Trenza

Cable 2 RG 58 estudiado en el laboratorio RG 58:

Estndares: La mayora de los cables coaxiales tienen una impedancia caracterstica de 50, 52, 75, o 93 . La industria de RF usa nombres de tipo estndar para cables coaxiales. En las conexiones de televisin (por cable, satlite o antena), los cables RG-6 son los ms comnmente usados para el empleo en el hogar, y la mayora de conexiones fuera de Europa es por conectores F.

Aqu mostramos unas tablas con las caractersticas: PE es Polietileno; PTFE es Politetrafluoroetileno; ASP es Espacio de Aire de Polietileno. Designaciones comerciales

Aplicaciones del cable coaxial: Las aplicaciones ms comunes de un cable coaxial se puede encontrar en las siguientes circunstancias: entre la antena y el televisor. en las redes urbanas de televisin por cable (CATV) e Internet. entre un emisor y su antena de emisin (equipos de radioaficionados). en las lneas de distribucin de seal de vdeo (se suele usar el RG59). en las redes de transmisin de datos como Ethernet en sus antiguas versiones 10BASE2 y 10BASE5. en las redes telefnicas interurbanas y en los cables submarinos.

Antes de la utilizacin masiva de la fibra ptica en las redes de telecomunicaciones, tanto terrestres como submarinas, el cable coaxial era ampliamente utilizado en en sistemas la de por transmisin de divisin de telefona analgica basados multiplexacin

frecuencia (FDM), donde se alcanzaban capacidades de transmisin de ms de 10.000 circuitos de voz. Asimismo, en sistemas de transmisin digital,basados en la multiplexacin por divisin de tiempo (TDM), se consegua la transmisin de ms de 7.000 canales de 64 Kbps. El cable utilizado para estos

fines de transmisin a larga distancia necesitaba tener una estructura diferente al utilizado en aplicaciones de redes LAN, ya que, debido a que se instalaba enterrado, tena que estar protegido contra esfuerzos de traccin y presin.

PARTE EXPERIMENTAL Experiencia 1: Estudio del cable coaxial RG 6U. Primero se armo el circuito indicado en la gua de laboratorio, considerando que el RF del generador deba de proveer 1V; para luego mover el dial del generador en diferentes frecuencias y poder tomar las muestras respectivas.CABLE 1 /RG-6U Vg VL 0.7 0.4 0.7 0.38 0.7 0.35 0.7 0.2 1 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.2 0.12 0.1 0.05 0 0 0 0

FRECUENCIA(MHZ) 0.3 0.4 0.5 1 2 3 10 20 40 60 80 100

dbL=20log(VL/Vg) -4.8607 -5.3063 -6.0206 -10.4575 -10.8814 -15.3183 -16.9019 -22.9225 infinito infinito infinito infinito

Grafica frecuencia vs atenuacin en dB

Luego de analizar el circuito equivalente del cable coaxial y darnos cuenta de los parmetros distribuidos que depende como la resistencia, capacitancia, conductancia y conductividad hallamos los siguientes valores. Donde: a (dimetro del conductor interior) = 1mm b (dimetro del conductor exterior) = 5mm C= 2 2 ro 2 ( 2.1)( 8.8542 x10 12 ) = = = ........ pF/m (1M hz - 300Mhz) b b b ln ln ln a a a

C = 72.5896pF/m

L=

b ro b (1)( 4x10 7 ) b ln == ln = ln = ......... H/m (1Mhz - 300 Mhz) 2 a 2 a 2 a

L = 3.2188x10-7 = 0.3219 uH/m Luego se calculo el efecto Skin aplicando las ecuaciones de Maxwell al conductor y tambin se calculo el valor de las resistencias del cable conductor para las diferentes frecuencias. Finalmente con estos valores obtenidos se obtuvo el siguiente cuadro de muestras.

RG-6U FRECUENCIA(MHZ) ls 0.3 3.81*10-3 0.35 3.5278*10-3 0.4 3.3*10-3 0.45 3.1113*10-3 0.5 2.95*10-3 0.6 2.6944*10-3 0.8 2.3334*10-3 1 2.0871*10-3 2 1,4758*10-3 2.5 1,32*10-3 3 1.205*10-3 3.5 1,1156*10-3 4 1,0436*10-3 5 0.9334*10-3 6 0.8521*10-3 8 0.7379*10-3 10 0.66*10-3 15 5,3889*10-3 20 0.47*10-3 40 0.33*10-3 60 0.2694*10-3 80 0.23334*10-3 100 0.20871*10-3

R 0.8643 0.9334 0.9978 1.0584 1.1162 1.2221 1.4112 1.5777 2.2312 2.4946 2.7327 2.9516 3.1554 3.5278 3.8646 4.4625 4.9891 6.1105 7.0061 9.9783 12.2229 14.1119 15.7772

Grafica de la frecuencia vs resistencia

Luego determinamos la conductividad del dielctrico mediante una frmula dada y tambin determinamos la conductancia del dielctrico para las diferentes frecuencias. Todos estos datos se obtuvieron mediante las siguientes formulas para poder obtener el siguiente cuadro de muestras.

d = 2f r o tan = 2f (2.1)(8.8542x1012 )(0.3x103 ) = 35 x1015 fG =

d ln b / a ) (

= =

d n(b / a )

=........ h s mo

/m

Grafica de la frecuencia vs conductividad RG 6U FRECUENCIA( G d MHZ) (mhos) 0.0105*10 0,3 -6 0,0205 0,0123*10 0,35 -6 0,0239 0.014*100,4 6 0,0273 0,0158*10 0,45 -6 0,0307 0.0175*10 0,5 -6 0,0342 0,021*100,6 6 0,041

0,8 1 2 2,5 3 5 6 8 10 15 20 40 60 80 100

0,028*106 0,05446 0.035*106 0,0683 0,07*10-6 0,1366 0,0875*10 -6 0,1708 0,105*106 0,2049 0,175*106 0,3416 0,21*10-6 0,4099 0,28*10-6 0,5466 0.35*10-6 0,683 0,525*106 1,0248 0.7*10-6 1,3664 1.4*10-6 2,7328 2.1*10-6 4,0992 2.8*10-6 5,4655 3.5*10-6 6,8319

Frecuencia Vs. Conductancia6 5 4 3 2 1 01 2 3 5 6 0, 3 0, 35 0, 4 0, 45 0, 5 0, 6 0, 8 2, 5 8 10 15 20 40 60 80

Experiencia 2: Estudio del cable coaxial RG 58.

Primero se armo el circuito indicado en la gua de laboratorio, considerando que el RF del generador deba de proveer 1V; para luego mover el dial del generador en diferentes frecuencias y poder tomar las muestras respectivas.

FRECUENCIA(MHZ) 0.3 0.35 0.4 0.5 1 1.5 2 2.5 3 10 20 40

Cable 2 /RG-58 Vg VL 1 0.38 1 0.25 1 0.21 1 0.2 1 0.19 1 0.18 1 0.15 1 0.12 1 0.1 1 0.05 1 0 1 0

dbL=20log(VL/Vg) -12.0412 -12.0412 -13.5556 -13.9794 -14.4249 -14.8945 -16.4782 -18.4164 -20 -26.0206 infinito infinito

Grafica frecuencia vs atenuacin en dB

Luego de analizar el circuito equivalente del cable coaxial y darnos cuenta de los parmetros distribuidos que depende como la resistencia, capacitancia, conductancia y conductividad hallamos los siguientes valores. Donde: a (dimetro del conductor interior) = 1mm

b (dimetro del conductor exterior) = 5mm 2 2 ro 2 ( 2.1)( 8.8542 x10 12 ) C= = = = ........ pF/m (1M hz - 300Mhz) b b b ln ln ln a a a C = 1.0634*10-10 = 1.0634 * 102 pF/m = 106.34 pF/m

L=

b ro b (1)( 4x10 7 ) b ln == ln = ln = ......... H/m (1Mhz - 300 Mhz) 2 a 2 a 2 a

L = 2.1972*10-7 = 0.2197 uH/m Luego se calculo el efecto Skin aplicando las ecuaciones de Maxwell al conductor y tambin se calculo el valor de las resistencias del cable conductor para las diferentes frecuencias. Finalmente con estos valores obtenidos se obtuvo el siguiente cuadro de muestras.

RG-58 FRECUENCIA(MHZ) 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.6 0.8 1 2 2.5 3 3.5 4 5 6 8 10 15 20 40 60 80 100 ls 3.81*10-3 3.5278*10-3 3.3*10-3 3.1113*10-3 2.95*10-3 2.6944*10-3 2.3334*10-3 2.0871*10-3 1,4758*10-3 1,32*10-3 1.205*10-3 1,1156*10-3 1,0436*10-3 0.9334*10-3 0.8521*10-3 0.7379*10-3 0.66*10-3 5,3889*10-3 0.47*10-3 0.33*10-3 0.26944*10-3 0.23334*10-3 0.20871*10-3 R 0.9603 1.0371 1.1087 1.0584 1.2402 1.3579 1.5679 1.5777 2.4792 2.7717 3.0363 3.2796 3.5059 3.9198 4.2939 4.9583 5.5435 6.7894 7.7845 11.0871 13.5790 15.6798 17.5302

Grafica de la frecuencia vs resistencia

Luego determinamos la conductividad del dielctrico mediante una frmula dada y tambin determinamos la conductancia del dielctrico para las diferentes frecuencias. Todos estos datos se obtuvieron mediante las siguientes formulas para poder obtener el siguiente cuadro de muestras.

d = 2f r o tan = 2f (2.1)(8.8542x1012 )(0.3x103 ) = 35 x1015 fG =

d ln b / a ) (

= =

d n(b / a )

=........ h s mo

/m

Grafica de la frecuencia vs conductividad RG-58 FRECUENCIA( d MHZ) G 0.0105*10 0.3 -6 0.030,35 0.0123*10- 0,03 6 5

0.40,45

0.014*106 0.040.0157*10 0,04 -6 5

0.50,6

0.0175*10 -6 0.050.021*10*- 0,00 6 5 0.028*10- 0,00 8 6 0.035*10-6 0.1 0.07*10-6 0,2 0.0875*10 -6 0,25 0.105*10-6 0,3 0.175*106 0,5 0.21*10-6 0,6 0.28*10-6 0,8 0.35*10-6 1 0.525*106 1,5 0.7*10-6 2 1.4*10-6 4 2.1*10-6 6 2.8*10-6 8 3.5*10-6 10

0,81 2 2,5 3 5 6 8 10 15 20 40 60 80 100

Frecuencia Vs. Conductancia12 10 8 6 4 2 00. 3 0, 35 0. 4 0, 45 0. 5 0, 6 0, 8 80 10 0 1 2 2, 5 3 5 6 8 10 15 20 40 60

CONCLUSIONES

En el primer experimento, se puede apreciar en las grficas que a medida que la frecuencia crece, la atenuacin aumenta. Significa que ambos valores son directamente proporcionales. En estas experiencias, la capacitancia y la inductancia estn ligadas directamente al valor de los dimetros del conductor y del dielctrico. Entonces mientras mayor sea el dimetro, menor es la capacitancia y mayor el valor de la inductancia. El efecto skin nos dice que a frecuencias altas, la corriente ir por la superficie. Se comprueba que a mayor frecuencia menor es la profundidad de penetracin (ls) La resistencia aumenta a medida que aumenta la frecuencia. Son directamente proporcionales. Se reafirma que a frecuencias altas, la conductividad es mayor. La conductividad del material es directamente proporcional a la frecuencia. Finalmente se puede concluir que en ambas experiencias el efecto skin (ls) se mantiene constante; es decir, para ambos casos son los mismos valores. BIBLIOGRAFIA Separatas e informacin adicional de cables coaxiales del curso de teora. http://en.wikipedia.org/wiki/RG-6 http://docente.ucol.mx/al003306/Teleprocesos2/cable %20coaxial.htm http://zatinforme.blogspot.com/2007/09/tipos-de-cables-coaxialesrg59-y-rg6.html

modul.galeon.com/aficiones1366312.html