En el año 1880 el cable coaxial fue patentado en Inglaterra por Oliver Heaviside, aunque su aplicación no fue extendida hasta la década de los 30. Se trata de un cable eléctrico utilizado para transportar señales de alta frecuencia, en especial aquellas útiles para el transporte de datos.
Físicamente su construcción se basa en 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 (o masa) y retorno de las corrientes.
Entre ambos conductores se encuentra una capa aislante dieléctrica, 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.
El cable coaxial es equivalente a una línea de transmisión, así para la construcción del cable se utiliza el modelo general de las líneas de transmisión, cambiando los parámetros de dicho modelo en función de las características finales deseadas.
Los parámetros físicos principales en los que se basa el cable coaxial son los siguientes:
- Diámetro exterior del conductor interno, d.
- Diámetro interior del protector, D.
- Constante dieléctrica del aislante, ε. Se expresa a menudo mediante la constante dieléctrica relativa εr, que permite obtener la constante dieléctrica a través del producto con la constante dieléctrica del espacio libre (ε0): ε = εrε0.
Cuando la capa aislante está compuesta de diversos materiales dieléctricos (por ejemplo la espuma de polietileno, compuesta por una mezcla de polietileno y aire), a menudo se utiliza la constante dieléctrica eficaz: εeff.
- Permeabilidad del aislante, μ. De manera similar a la constante dieléctrica, la permeabilidad del aislante también se expresa a menudo mediante la permeabilidad relativa μr. Así pues, se obtiene la permeabilidad del aislante mediante el producto con la permeabilidad del espacio libre (μ0): μ = μrμ0. La permeabilidad relativa habitualmente será 1.
- Capacitancia por unidad de longitud, expresada en faradios por metro.
- Inductancia en serie por unidad de longitud, expresada en henrios por metro.
- Impedancia característica, expresada en ohmios Ω, viene determinada por la capacitancia por unidad de longitud (C) y la inductancia por unidad de longitud (L). Su expresión simplificada es la siguiente.
En la construcción del cable coaxial estos parámetros vienen determinados principalmente por la ratio entre el diámetro exterior del conductor interno, d, i el diámetro interior del protector, D:
Aplicaciones
Los cables coaxiales tienen diversas aplicaciones según los distintos parámetros escogidos en el momento de su fabricación. Para el uso comercial se suelen utilizar aquellos de 50, 52 o 75 Ω, ya que se ha demostrado que resulta un buen compromiso entre la atenuación de la señal y la capacidad del mismo, aunque también es posible encontrar cables con otras impedancias para aplicaciones específicas.
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.
El cable coaxial se usa comúnmente para conectar equipos de vídeo doméstico o televisión y en conexión de equipos de medición electrónica.
Son de utilidad para cualquier tipo de transporte de información o comunicación, especialmente en la instalación de ciertos tipos de sistemas domóticos como por ejemplo en la instalación de porterías automáticas. No obstante, debido a la diversidad de cables utilizados en diversos sistemas, a menudo resulta necesario utilizar mecanismos adaptadores para intercomunicar diferentes redes de datos permitiendo así su integración.
Además, 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.