Las estaciones base requieren cables que mantengan la integridad de la señal en frecuencias de hasta 6 GHz, resistiendo al mismo tiempo agentes agresivos ambientales como cambios de temperatura y humedad. Estos sistemas exigen una pérdida de retorno <20 dB e impedancia estable de 50 ohmios para evitar reflexiones de señal, lo cual es esencial para una transmisión fiable de voz y datos en redes celulares.
El diseño estratificado de los cables coaxiales RF combina conductores de precisión con materiales dieléctricos avanzados para equilibrar flexibilidad y eficiencia de apantallamiento. A diferencia de las guías de onda rígidas, las variantes coaxiales se adaptan a curvas ajustadas en instalaciones de torres mientras ofrecen una atenuación de <0,3 dB/m a 3,5 GHz, cumpliendo así criterios clave de rendimiento para despliegues 5G NR.
Los operadores reportaron un 38 % menos de visitas a sitios al utilizar cables coaxiales RF doblemente apantallados en celdas pequeñas mmWave durante pruebas de campo en 2023. Esta mayor fiabilidad proviene de innovaciones como dieléctricos con inyección de espuma, que ayudan a minimizar picos de latencia bajo cargas máximas de tráfico.
| Criterio | El sistema de control de la presión | Guía de onda | Fibra |
|---|---|---|---|
| Costo de Instalación | $12/m | $45/m | $28/m |
| Rango de frecuencia | DC 110 GHz | 1 100 GHz | N/D (basado en luz) |
| Resistencia a la intemperie | Alta | Moderado | Bajo |
| Los cables coaxiales dominan las conexiones de último tramo debido a su relación costo-rendimiento en entornos de RF, especialmente donde ya existen conductos metálicos. Aunque la fibra destaca en aplicaciones de backhaul, su susceptibilidad a la oxidación de los conectores hace que el coaxial sea la solución preferida para enlaces orientados a antenas. |
Los cables coaxiales RF sufren pérdidas de señal principalmente debido a tres factores. Primero está la absorción dieléctrica, donde aproximadamente entre el 0,8 y el 1,5 por ciento de la energía se pierde en esos materiales estándar de PE espumado. Luego tenemos la resistencia del conductor, que puede llegar a reducir hasta un 25 % la intensidad de la señal en cables de cobre trenzado. Y finalmente, una mala blindaje provoca también pérdidas por radiación. Sin embargo, un informe reciente del Instituto de Estándares de Telecomunicaciones reveló algo interesante. Su investigación de 2023 mostró que las estaciones base modernas de alta frecuencia que operan entre 3,5 y 28 GHz degradan la señal aproximadamente un 23 % más rápido en comparación con los sistemas antiguos por debajo de 6 GHz cuando se combinan todos estos factores. Esto es muy relevante para los operadores de red que intentan mantener conexiones de calidad a través de diferentes frecuencias.
Los cables coaxiales RF estándar tienden a perder intensidad de señal a una tasa de alrededor del 18 % por cada GHz de aumento en frecuencia. La mayoría de los modelos comunes pierden más de 3 dB después de solo 100 pies cuando operan a frecuencias de 6 GHz. Sin embargo, en el extremo inferior los resultados son mucho mejores, ya que las señales por debajo de 1 GHz normalmente experimentan menos de medio decibelio de pérdida en la misma distancia. Para combatir estas pérdidas, los ingenieros diseñan cables con características de impedancia estables. Los cables de alta calidad pueden mantener su valor nominal de 50 ohmios dentro de más o menos 1 ohmio desde corriente continua (DC) hasta 40 GHz, lo que los hace confiables en una amplia gama de aplicaciones donde la integridad de la señal es crítica.
Por cada 50 pies adicionales de cable, la intensidad de la señal disminuye aproximadamente entre 0,75 y 1,2 dB en esas redes 4G y 5G. Esto es realmente bastante significativo si recordamos que la FCC exige una pérdida inferior a 2 dB en esas conexiones finales justo en el extremo del cliente. La mayoría de los profesionales en campo sugieren mantener los cables más cortos que 150 pies cuando trabajan con frecuencias sub-6 GHz. También suelen emplear algunos sofisticados trucos de adaptación de impedancia que aparentemente reducen alrededor de dos tercios esas molestas pérdidas por reflexión. La Wireless Infrastructure Association mencionó esto en su informe de 2022, por lo que definitivamente es algo a lo que los profesionales están prestando atención en la actualidad.
Una gran compañía de telecomunicaciones de una ciudad logró reducir la pérdida de señal en macroceldas de aproximadamente 4,2 dB a solo 1,8 dB tras reemplazar los cables RG-8 estándar por estas nuevas versiones con dieléctrico espumado y lleno de nitrógeno. Los resultados también fueron bastante impresionantes. Las velocidades de descarga aumentaron alrededor de un 41 % en esas zonas céntricas congestionadas donde todos compiten por el ancho de banda. Y además, cada estación base consumió 18 vatios menos en cada ubicación de celda. Eso puede no parecer mucho hasta que te das cuenta de que equivale a un ahorro de aproximadamente 2.100 dólares anuales en facturas de electricidad por cada torre que operan.
El setenta y ocho por ciento de los operadores móviles ahora priorizan cables de ultra baja pérdida (<0,5 dB/100 pies a 28 GHz) para despliegues de mmWave, impulsados por los requisitos de ancho de banda del canal 5G NR. El Informe de Redes Móviles 2024 destaca un aumento interanual del 290 % en la adopción de conductores plateados, que mejoran la conductividad en altas frecuencias en un 27 % en comparación con diseños estándar de cobre.
Los cables coaxiales RF obtienen su fiabilidad de la forma en que están construidos capa por capa mediante ingeniería de precisión. En su interior encontramos conductores de cobre macizos o trenzados que transmiten las señales de manera eficiente. Entre estos se encuentra lo que se llama un material aislante dieléctrico, como PTFE o a veces polietileno espumado, que mantiene el funcionamiento fluido sin interferencias. Luego está la parte de apantallamiento, generalmente hecha de cobre trenzado o lámina de aluminio, que bloquea aproximadamente entre el 90 y el 95 por ciento de las interferencias electromagnéticas. Y finalmente, envuelto alrededor de todo, hay una cubierta exterior, típicamente hecha de PVC resistente a los rayos UV, para proteger contra condiciones climáticas y otros factores ambientales. Pruebas en condiciones reales han encontrado que estos diseños multicapa fallan mucho menos frecuentemente que las opciones más simples de una sola capa, aproximadamente un 25 % menos según datos de campo recopilados con el tiempo.
La última generación de cables coaxiales RF está causando un gran impacto gracias a importantes innovaciones en la ciencia de materiales que les permiten cumplir con las exigencias de las redes 5G. En cuanto a conductividad, las aleaciones de cobre de alta pureza están reduciendo la pérdida de señal en aproximadamente un 18 % en comparación con los conductores comunes, según un estudio publicado por Ponemon en 2023. Mientras tanto, esos sofisticados dieléctricos inyectados con nitrógeno y espumados en el interior de estos cables han logrado aumentar su factor de velocidad hasta aproximadamente 0,85, lo que significa que las señales pueden viajar a través de ellos mucho más rápido que antes. La capa exterior tampoco se queda atrás. Las fundas de polietileno irradiado de doble capa resisten condiciones climáticas extremas alrededor de un 40 % mejor que los modelos anteriores, por lo que estos cables duran más de 15 años incluso en entornos urbanos difíciles donde son comunes los extremos de temperatura. Todas estas mejoras coinciden perfectamente con lo observado en el Informe de Materiales para Telecomunicaciones 2024, donde expertos señalaron que actualizar los materiales no es solo deseable, sino absolutamente esencial si las operadoras quieren mantener ese casi perfecto tiempo de actividad de red del 99,999 por ciento en el que todos confían.
Un estándar de impedancia de 50 ohmios ayuda a reducir esas molestas reflexiones de señal porque mantiene la constante dieléctrica muy estable, con una variación de aproximadamente el 1,5 %. Cuando los ingenieros cometen errores en campo, las cosas se complican rápidamente. Según pruebas realizadas, desajustes de impedancia pueden aumentar la pérdida de retorno hasta en 6 decibelios, lo que provoca problemas en aproximadamente cuatro de cada cinco configuraciones de estaciones base, según la investigación del New England Labs del año pasado. Las técnicas modernas de producción ahora mantienen el alineamiento de los conductores con una separación inferior a 0,1 milímetros. Esto es muy importante cuando los cables deben doblarse en ángulos rectos sin perder sus características de rendimiento. El resultado: una calidad de señal mucho mejor, con alrededor de un 32 por ciento menos de distorsión de fase en esas altas frecuencias mmWave, en comparación con los cables fabricados fuera de estos estándares.
| El factor | Cobre Corrugado | Aluminio |
|---|---|---|
| Conductividad | 100% IACS | 61% IACS |
| Peso | 8,96 g/cm³ | 2.70 g/cm³ |
| Resistencia a la corrosión | Excelente (con recubrimiento) | Bueno (variantes anodizadas) |
| Flexibilidad | 30 % más ciclos de flexión | 15 % mayor rigidez |
El cobre es preferido para despliegues urbanos macrocelulares de alta potencia, mientras que la reducción de peso del aluminio en un 63 % lo hace ideal para instalaciones aéreas. Los diseños corrugados aumentan la resistencia a la compresión en un 22 % en ambos materiales en comparación con las alternativas de pared lisa.
Las estaciones base actuales deben lidiar con todo tipo de interferencias electromagnéticas procedentes de antenas cercanas, líneas eléctricas que recorren todos los lugares y además innumerables dispositivos IoT que circulan por todas partes. ¿La solución? Los cables coaxiales RF con un buen apantallamiento funcionan maravillas en este caso. Estos cables actúan como barreras contra el ruido no deseado de radiofrecuencia que, de otro modo, interrumpiría las señales. Según una investigación reciente publicada en el Informe de Efectividad del Apantallamiento RF 2024, cuando los operadores invierten en materiales de apantallamiento de calidad, observan una caída drástica en las interrupciones del servicio provocadas por interferencias. En zonas urbanas concurridas donde la interferencia electromagnética (EMI) puede superar los 100 voltios por metro, estas mejoras reducen los problemas en casi dos tercios. Eso supone una gran diferencia para mantener comunicaciones fiables en entornos urbanos saturados.
Para combatir la EMI de alta frecuencia en las bandas 5G, los fabricantes utilizan arquitecturas de blindaje multicapa que combinan materiales de lámina, trenzado y compuestos:
| Tipo de blindaje | Cobertura de frecuencia | Atenuación de EMI (dB) | Flexibilidad |
|---|---|---|---|
| Trenzado simple | Hasta 6 GHz | 40 50 dB | Alta |
| Lámina + Trenzado | Hasta 40 GHz | 70 85 dB | Moderado |
| Blindajes cuádruples | 60 GHz+ | 90 110 dB | Bajo |
Los diseños de múltiples capas superan en 2,5 veces a los cables con blindaje simple en bandas mmWave, según un estudio comparativo de blindaje que analizó 120 sitios celulares.
Aunque el blindaje mejora la resistencia a las EMI, una terminación inadecuada puede provocar intermodulación pasiva (IPM), donde conectores corroídos o uniones flojas generan señales no deseadas. Estudios del sector indican que el 31 % de las fallas en campo en redes densas se deben a la IPM y no a defectos del blindaje, lo que subraya la importancia de un ensamblaje preciso.
En pruebas realizadas en 2023, la implementación de cables coaxiales RF doblemente blindados en estaciones base macrocelulares redujo las retransmisiones relacionadas con EMI en un 42 %. Las redes que utilizaron cables con blindaje de 90 dB lograron relaciones señal-ruido un 12 % más altas que aquellas con diseños estándar de 60 dB, demostrando así su eficacia en zonas de alta interferencia como estadios y centros de transporte.
Los cables coaxiles RF mantienen un rendimiento constante en todo el rango de frecuencia que se encuentra en las estaciones base actuales, cubriendo todo, desde las bandas sub-6 GHz alrededor de 3,3 a 7,1 GHz hasta los rangos de onda mm de alta frecuencia entre 24 y 40 GHz. Estos cables tienen materiales especiales dentro que minimizan la pérdida de señal y mantienen esa resistencia exacta de 50 ohmios necesaria para transmitir energía de manera eficiente incluso cuando se trata de señales poderosas que alcanzan hasta 5 kilovatios en grandes instalaciones de torres celulares. Cuando se trata específicamente de aplicaciones de onda mm, los fabricantes recurren cada vez más al aislamiento de polietileno de espuma lleno de nitrógeno en lugar del material PTFE normal. Según los hallazgos recientes publicados el año pasado en el Informe de Infraestructura Inalámbrica, este cambio reduce la pérdida de señal en alrededor de un 17 por ciento, haciendo que estos cables sean mucho más adecuados para manejar las difíciles transmisiones de alta frecuencia.
En entornos urbanos que manejan más de 50,000 conexiones simultáneas, los cables coaxiles de RF con doble blindaje mantienen la integridad de la señal del 98.6% bajo cargas pico. Su construcción resistente a la curvatura permite una ruta compacta en bandejas de cables y torres que ofrecen una clara ventaja sobre las soluciones de guía de onda rígidas.
Cada vez más operadores de red recurren a cables coaxiales RF de banda ancha que funcionan en el rango de 1,7 a 7,5 GHz. Estos cables les permiten combinar sus redes 4G, 5G y LTE en una única línea de alimentación en lugar de varias. Los ahorros de costos con esta configuración pueden ser bastante significativos, alrededor del 23 por ciento según el informe de la Mobile Broadband Alliance de 2023. Además, deja espacio para crecimiento, ya que estos sistemas pueden manejar frecuencias de hasta 10 GHz en el futuro. Mirando aún más hacia adelante, está ocurriendo algo interesante con diseños de cables híbridos que utilizan dieléctricos espaciados con aire. Estos nuevos cables están comenzando a aparecer en aplicaciones que requieren conexiones de retroalimentación mmWave ultraanchas por encima de frecuencias de 28 GHz.
¿Para qué se utilizan los cables coaxiales RF?
Los cables coaxiales RF se utilizan para transmitir señales de radiofrecuencia en infraestructuras de telecomunicaciones, incluyendo redes celulares y estaciones base.
¿Por qué se prefieren los cables coaxiales frente a la fibra en las conexiones de último tramo?
Los cables coaxiales son preferidos frente a la fibra en las conexiones de último tramo debido a su relación costo-rendimiento y resistencia a las condiciones climáticas.
¿Qué rango de frecuencia cubren los cables coaxiales de RF?
Los cables coaxiales de RF cubren un rango de frecuencia desde DC hasta 110 GHz, lo que los hace adecuados para diversas aplicaciones.
¿Cuál es el impacto de una terminación inadecuada en los cables coaxiales de RF?
Una terminación inadecuada puede provocar intermodulación pasiva (PIM), generando señales no deseadas y reduciendo la fiabilidad.
¿Cómo afectan los diseños de apantallamiento al rendimiento en entornos de RF densos?
Los diseños de apantallamiento con múltiples capas (lámina, trenzado, materiales compuestos) reducen los problemas de interferencia y mejoran la resistencia a la EMI en entornos de RF densos.
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