TIPOS DE LINEAS

Las líneas de transmisión se pueden dividir en dos grandesgrupos: bifilares y coaxiales.

Línea bifilar

Consiste en dos hilos conductores paralelos separados, bien sea por un material dielectrico continuo o bien por separadores cada cierta distancia (figura 05 a y b).

Figura 05. Línea bifilar con espaciadores

La impedancia de una línea de este tipo viene definida aproximadamente por la siguiente fórmula:

Zo = 276 log (d/r)

donde d es la distancia entre centros de conductores, r el radio de un conductor; d y r deben ser unidades homogéneas.

Fig. 06. Normas para el montaje de líneas bifilares.

Esta fórmula es lo bastante aproximada para usos prácticos, siempre que d/r sea mayor que 4.

Actualmente casi ninguna de las líneas de hilos paralelos o líneas planas que se comercializan en España sirven para transmisión. Los agentes atmosféricos, la exposición al Sol y los

cambios térmicos, así como la polución que se deposita sobre ellas, hace que una línea de este tipo mantenga durante muy poco tiempo sus características iniciales y que sus pérdidas aumenten considerablemente debido al deterioro del material plástico que hace de soporte.

Si por cualquier motivo se necesitara una línea de este tipo, es más práctico y duradero confeccionársela uno mismo. Mediante la fórmula se pueden calcular los diámetros y separaciones para una impedancia característica determinada. Los espaciadores, que se suelen poner cada 30 centímetros, se pueden hacer con nilón o teflón que son excelentes dieléctricos; tienen una estabilidad ante los agentes atmosféricos casi infinita y la suciedad que pueda depositarse en ellos se elimina con la primera lluvia fuerte, ya que a estos materiales no se les pega nada.

Supongamos que se necesita una línea de 300 y unos 20 metros de longitud. Tomando dos hilos de 2 mm de diámetro y una separación de 12 mm entre centros, según la fórmula se tendrá:

Zo = 276log (12/1) 1 2 = 298

que es prácticamente la impedancia deseada.

Poniendo un espaciador cada 30 centímetros, serán necesarios unos 67 de ellos para 20 m de línea (2000 cm/30 cm = 67). Se toma placa de nilón o teflón de espesor igual o mayor a 1 mm y de 1 cm de ancho por 2 de largo. Las tiendas especializadas suelen tener tiras de este tipo de bastante longitud.

Las plaquitas se perforan uniformemente. Las perforaciones deben ser muy justas para que el hilo pase con cierta dificultad. Si ésto no es posible, las piezas se pueden pegar al hilo con pegamento para que no se muevan.

El hilo debe ser de cobre plateado, ya que la plata tiene la ventaja de que sus óxidos son conductores y por tanto no se pierde sección de hilo al oxidarse. 

La línea se debe montar de tal forma que quede simétrica respecto a cualquier objeto próximo y a ser posible no se debe doblar (figura 06)

Ventajas de las líneas planas

La primera ventaja es su bajísimo nivel de pérdidas, incluso para frecuencias elevadísima.

La segunda ventaja es que podemos realizarla para cualquier impedancia (mediante la fórmula), y para cualquier potencia, por grande que sea, aumentando el diámetro del conductor o en casos extremos utilizando tubos de cobre.

Desventajas de las líneas planas

Siempre existe una cierta radiación a lo largo de la propia línea, debido a que los campos de cada conductor no se cancelan exactamente, sobre todo a pequeñas distancias de la línea, lo que puede causar problemas de interferencia a la televisión u otros servicios.

Si la línea no está equilibrada y existe una ROE fuerte en ella, estos problemas pueden ser muy graves. Las líneas planas tienden a captar ruidos eléctricos de los sitios por donde pasan. En las ciudades o edificios con muchos vecinos, el nivel de ruido eléctrico es muy alto debido a la gran cantidad de electrodomésticos existentes. Si una línea tiene que pasar por esas zonas, su captación de ruido será muy alta.

El último inconveniente, es que, las líneas planas se las debe construir uno mismo.

Línea coaxial

Esta línea es la que más se utiliza actualmente, sobre todo desde que se fabrica en grandes cantidades y a precios asequibles.

Figura 07. Cable coaxial

El cable coaxial consta de un conductor interno rodeado de un material plástico (politeno o poliuretano, según los casos). Encima del plástico va una malla conductora y, todo ello, cubierto con una capa de polivinilo o caucho que lo protege del exterior (figura 07). Se fabrican muchos tipos de línea coaxial, se puede curvar con facilidad y por tanto es muy fácil de instalar.

Ultimamente ha aparecido en el mercado un tipo de líneas que no tiene el material plástico, o sea, con dielectrico de aire. Este tipo de líneas tienen unas pérdidas muy inferiores a las de tipo plano. El conductor central se mantiene en posición por pequeños anillos aislantes cada cierta distancia, o bien por una espiral que sustituye al aislador macizo. Para que no se quiebre, la malla externa es sustituida por un tubo de cobre muy fino, lo que hace que la línea sea muy poco flexible. Este tipo de línea coaxial es muy caro y sólo en los casos en que, reducir las pérdidas al mínimo sea importante (líneas muy largas o frecuencias muy elevadas), vale la pena emplearlas.

La impedancia de una línea coaxial con dielectrico de aire viene dada por la siguiente fórmula:

Zo= 138 (de/di)

donde de, es el diámetro interno del conductor externo y di el diámetro del conductor interno.

Si en vez de aire hay un dielectrico, debe multiplicarse la fórmula por 1/ raíz (K) ; siendo K un factor dependiente del dielectrico.

De todas formas, salvo pequeños trozos construidos por uno mismo que se pueden emplear en casos especiales, las líneas que se utilizan normalmente llevan grabado en la cubierta exterior el tipo de cable, la impedancia característica y el nombre del fabricante. Estas especificaciones constituyen un certificado de la calidad del cable por lo que, cualquier cable que no lleve esas indicaciones debe ser desechado.

CARACTERISTICAS DE LAS LINEAS DE TRANSMISION REALES

Longitud

Toda línea de transmisión tiene una longitud física. Ahora bien, como por ella va a circular una corriente de radiofrecuencia, en muchos casos resulta imprescindible determinar su longitud eléctrica.

Por una línea real, la corriente eléctrica no se desplaza a la velocidad de la luz sino que lo hace a velocidad menor.

Al cociente entre la velocidad real y la velocidad de la luz se le llama coeficiente de velocidad;

se representa normalmente con la letra V y siempre es menor que la unidad.

La longitud de onda, en el espacio libre, de una onda de radiofrecuencia viene dada, 

=300/f

es la longitud de onda en metros si la frecuencia está expresada en megahercios.

Si esta misma onnda se propaga por una línea de transmisión se tendrá:

l = x V =  (300/f) x V

Siendo l la longitud de la onda en la línea, y V el coeficiente de velocidad.

Cada línea de transmisión tiene un factor de velocidad que depende de su tipo y de los materiales con los que se ha fabricado. En la tabla 1 se puede ver los factores de velocidad de algunas líneas estandard.

Como se puede observar, cuanto menos dielectrico haya, mayor es la velocidad de propagación.Suponiendo que se quiera cortar una línea, con dielectrico de politeno, para que tenga media longitud de onda a la frecuencia de 10 M Hz, tendremos:

1/2 l = 1/2   x V = (1/2) x (300/f)  x V = 9.9 metros

o sea, mucho más corta que los 15 metros correspondientes a media onda en el espacio libre para esa frecuencia.

TABLA  1

Tipo de líneaDenominación mas corriente 

o marca

Impedancia característica

Zo (Factor de velocidad

V

 

 

Coaxial con dieléctricode politeno

 

 

 

Coaxial con dieléctricode espuma

RG-58RG-58a

RG-58A/U

RG59RG59A

RG59A/U

RG-8RG-8A

RG-8A/URG-213

RG-11

RG-17

RG-58

RG-59

RG-8

52

 

75

 

52

75

52

52

75

52

0,66

 

0,66

 

0,66

0,66

0,66

0,79

0,79

0,80

Coaxial con dieléctrico de aire"POPE"

"BAMBOO"75 0,82

Línea plana de hilos desnudos ------ Variable 0,97

Línea plana tipo televisióncon diléctrico continuo

------ 200-300 0,82

Nota: Si bien las líneas con dieléctrico de politeno y con dieléctrico de espuma de poliuretano tienen las mismas denominaciones , es muy fácil distinguirlas ya que el politeno es bastante duro y cuesta cortarlo, mientras que el de espuma de poliuretano es blando es fácil de cortar.

Pérdidas

Toda línea de transmisión tiene pérdidas, parte de la energía que transporta se transforma en calor y por tanto no es utilizable.

Las pérdidas se producen por dos motivos: resistencia óhmica y pérdidas en el dielectrico.

Resistencia óhmica

Todo conductor tiene una resistencia. Al circular corriente eléctrica por él, una parte de la potencia es disipada en calor por esa resistencia. Cuanto más larga sea la línea, mayor será la resistencia y mayores las pérdidas. Las pérdidas resistivas son fijas e independientes de la frecuencia.

Pérdidas en el dielectrico.

Cualquier dielectrico a pesar de ser un aislante tiene un cierto grado de pérdidas. Las pérdidas en el dielectrico dependen de su espesor, tipo y de la frecuencia a la que se emplee. Cuanto más fino sea el dielectrico y más alta la frecuencia, mayores serán las pérdidas. El mejor dielectrico es el aire, tiene unas pérdidas muy bajas.

Tabla 2. Pérdidas en líneas de transmisión en dB. por cada 100 m.

Las pérdidas en una línea se expresan en decibelios por unidad de longitud. La longitud que suele tomarse como referencia es de 100 pies ( aproxim 30 m), ya que casi todos los cables son de fabricación estadounidense. De todas formas, muchos fabricantes empiezan a dar las pérdidas de los cables, tomando como referencia 100 metros (tabla 2).

Cuando se comparan dos cables se debe tener en cuenta este dato.

Las conclusiones que se pueden obtener de las tablas 1 y 2 son:

a) Cuanto mayor sea el diámetro de una línea coaxial, menores son las pérdidas.

b) Cuanto mejor es el dielectrico, menores son las pérdidas. La espuma de poliuretano es mejor que el politeno y el aire, mejor todavía.

Las líneas de hilos paralelos tienen una atenuación muchísimo más baja que cualquiera de las coaxiales.

¿Qué significado tienen las pérdidas?

Supóngase una instalación en un edificio de viviendas. Para llegar del primer piso a la antena necesitamos 40 metros de línea. El transmisor tiene una potencia de 100 watios y trabaja entre 27 y 28 M Hz (banda ciudadana, CB, y banda de aficionados de 10 metros). Si se coloca una línea de RG-58 con dielectrico de politeno, las pérdidas serán de 3 dB o sea, a la antena llegan

sólo 50 watios.

Colocando una línea de RG-8 con dielectrico de poliuretano, las pérdidas serán de 1,2 dB y la potencia que llega a la antena será de 75 watios.

O sea, poniendo un cable mejor se ha conseguido una mejora de 25 watios sin tocar el equipo, y además, se habrá conseguido una mejora equivalente en la recepción ya que las pérdidas actúan en los dos sentidos. Si la prueba se hace en la banda de 144 MHz de los Radioaficionados, las potencias que llegarían a la antena serían de 18 watios en el primer caso y 51 watios en el segundo, la diferencia es bien significativa de lo que suponen las pérdidas en una línea de transmisión.

En general, se recomienda utilizar cable del tipo RG-8 o similares y, emplear los cables de tipo RG-58 o similares sólo para conexiones cortas o como mucho para frecuencias inferiores a 10 megahercios. Utilizar cables finos en frecuencias superiores a 10 M Hz, es desperdiciar potencia gratuitamente. 

Influencia de la ROE en las pérdidas de una línea

Las pérdidas indicadas se refieren siempre a las líneas equilibradas. Cuando en una línea existe ROE, las pérdidas aumentan.

Para valores de ROE moderados (hasta 2:1), este incremento de pérdidas puede ser despreciado, ya que sólo alcanza algunas décimas de decibelio. Para valores de ROE elevados, el incremento de las pérdidas aumenta espectacularmente, pudiendo ser superior al valor de las pérdidas de la línea cuando está equilibrada.

Supóngase que mediante un acopiador de antena conseguimos introducir 100 watios a una línea que tiene unas pérdidas de 3 dB y una ROE de 7:1. Las pérdidas a añadir a causa de la ROE serían de otros 3 dB, o sea, que en la antena sólo habría 25 watios, aun suponiendo que el acoplador no absorbe una parte de la potencia debido a sus propias pérdidas.

Por lo tanto y salvo casos especiales, resulta muy práctico mantener la menor ROE posible en la línea