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Fundamentos del cable con fugas: Mecanismo de radiación e integración en DAS pasivo

Funcionamiento en modo de radiación frente a modo acoplado para una distribución uniforme de señal en interiores

Los cables con fugas proporcionan cobertura interior confiable utilizando dos métodos principales de funcionamiento: modos radiante y acoplado. Cuando operan en modo radiante, estos cables tienen ranuras especialmente diseñadas cortadas en su capa exterior que liberan señales de radiofrecuencia a lo largo de todo el recorrido del cable. Esto funciona muy bien en tramos largos y rectos, como pasillos, pasajes subterráneos y escaleras de edificios. El otro modo, llamado modo acoplado, funciona de manera diferente. En lugar de emitir señales directamente, utiliza campos electromagnéticos para interactuar con antenas cercanas o superficies metálicas, permitiendo que las señales alcancen lugares que de otro modo serían difíciles de acceder sin emitir realmente desde el propio cable. Esta combinación de ambos enfoques explica por qué los cables con fugas constituyen una parte tan importante de muchos sistemas de antenas distribuidas instalados en edificios complejos. Por ejemplo, en los estadios deportivos. A menudo instalan cables radiantes alrededor de los bordes de las zonas de asientos para espectadores, pero luego extienden secciones en modo acoplado para alcanzar palcos VIP y áreas de comida rápida donde las configuraciones estándar de antenas dejarían grandes huecos en el servicio. Pruebas realizadas en condiciones reales muestran que combinar estas tecnologías puede aumentar la consistencia de la intensidad de la señal en aproximadamente un 40 por ciento en edificios construidos con múltiples materiales que bloquean las señales.

Física de la fuga controlada: geometría de la ranura, diseño de corrugado y ajuste de pérdidas por acoplamiento

El control de fugas de RF no es algo que suceda por casualidad. Depende de un cuidadoso trabajo de ingeniería electromagnética. Básicamente, hay tres factores que actúan conjuntamente para afectar el rendimiento de estos sistemas: la forma de las ranuras, la forma en que el conductor interno está corrugado y lograr la coincidencia adecuada de impedancia. Las formas reales de las ranuras pueden ser elípticas o rectangulares, espaciadas generalmente entre un cuarto y media longitud de onda, y colocadas en orientaciones específicas que determinan aspectos como los patrones de radiación, las frecuencias seleccionadas y el alcance de propagación de las señales. Cuando los conductores internos presentan estas corrugaciones, ayudan a detener los modos superiores no deseados y reducen considerablemente los molestos saltos de impedancia. Esto reduce la pérdida de señal entre 15 y 20 decibelios cada 100 metros en comparación con versiones convencionales de conductores lisos, según teorías de guías de onda respaldadas por organizaciones normativas como IEEE e IEC. La cantidad de pérdida por acoplamiento, que básicamente mide cuánta señal se transfiere desde el cable hacia áreas circundantes, depende también fuertemente de la densidad de ranuras. Si hay menos ranuras por metro (por ejemplo, de 2 a 4), las señales penetran mejor a través de materiales resistentes como paredes de hormigón armado. Más ranuras (alrededor de 6 a 8 por metro) ofrecen una mejor cobertura en espacios abiertos más amplios. Tomemos como ejemplo los diseños de corrugación helicoidal: permiten que las señales funcionen en un amplio rango, desde 698 MHz hasta 3.8 GHz, manteniendo una eficiencia de radiación superior al 85 % en todo ese espectro.

Rendimiento Multibanda: Soporta servicios de telefonía móvil, Wi-Fi y transmisión simultáneamente

Diseños de cable radiante con agilidad en frecuencia que cubren de 700 MHz a 3.8 GHz

Los cables con fugas de hoy no solo se tratan ya del ancho de banda amplio; están diseñados para una verdadera convergencia multiservicio, donde diferentes señales pueden coexistir sin causar interferencias. La magia ocurre gracias a formas de ranuras cuidadosamente diseñadas y a esos sofisticados patrones corrugados en la superficie del cable. Estos permiten que funcionen desde señales de 700 MHz utilizadas por FirstNet y emisiones de televisión digital hasta redes 5G en bandas sub-6 GHz e incluso frecuencias de 3,8 GHz. Esto cubre prácticamente todas las bandas importantes existentes, incluyendo redes de telefonía móvil, comunicaciones de seguridad pública, Wi-Fi 6/6E a 5 GHz, así como también canales de transmisión tradicionales. Cuando los ingenieros eligen entre ranuras rectas que recorren la longitud del cable o ranuras en forma espiral envueltas alrededor de este, en realidad ajustan la cantidad de señal que se filtra. Esto ayuda a mantener los niveles de radiación dentro de una diferencia de aproximadamente 1,5 dB en todas esas frecuencias distintas. Y esta pequeña ventana hace una gran diferencia en lugares saturados de señales inalámbricas, como estaciones de tren muy concurridas o complejos de apartamentos altos, donde las antenas normales necesitarían filtros complicados y técnicas de separación para funcionar adecuadamente.

Validación de Coexistencia en el Mundo Real: LTE-A, 5G NR, Wi-Fi 6 y DVB-T en Edificios de Uso Mixto

Las pruebas en entornos reales respaldan lo que sugiere la teoría. Los edificios con estructura de acero utilizados para espacios minoristas y comerciales tuvieron cables con fugas que manejaban múltiples señales simultáneamente. Estas incluían LTE-A en 2,1 GHz, 5G NR a 3,5 GHz, Wi-Fi 6 operando alrededor de 5 GHz, además de señales DVB-T a 700 MHz. El sistema mantuvo conexiones estables en todas estas frecuencias con una pérdida de señal general ligeramente inferior al 1,3 %. Lo que hace que este sistema funcione tan bien es la forma en que el cable emite señales selectivamente, basándose en patrones de onda controlados, en lugar de transmitir todo por igual. Esto evita que los diferentes servicios interfieran entre sí. Incluso cuando las redes celulares estaban congestionadas, las conexiones Wi-Fi perdieron menos del diez por ciento de un porcentaje de paquetes de datos. Los vídeos de transmisión continuaron reproduciéndose sin interrupciones mientras personas cercanas realizaban llamadas de voz sobre LTE. Las configuraciones tradicionales necesitan antenas separadas, cables, filtros y amplificadores de potencia para cada tipo de servicio. Pero esta única solución reduce aproximadamente en un 40 % las necesidades de equipo, ahorrando dinero durante la instalación. Además, el mantenimiento resulta más sencillo, y añadir nuevas capacidades posteriormente no requiere desmontar todo el sistema.

Eliminación de Zonas Muertas: Penetración y Fiabilidad de Cobertura en Entornos Interiores Difíciles

Resiliencia de la señal a través de hormigón armado, acero estructural y vidrio de baja emisividad

Materiales de construcción modernos como el hormigón armado, los entramados de acero estructural y esos elegantes vidrios de bajo emisivo son bastante buenos para detener las señales de radiofrecuencia, a veces generando pérdidas entre 20 y 40 dB. Vemos estas obstrucciones de señal todo el tiempo en lugares como ascensores, áreas subterráneas, salas de imágenes médicas y esos edificios de oficinas súper eficientes con sus fachadas elegantes. Los cables fugadores abordan este problema de forma diferente a simplemente aumentar los niveles de potencia. En su lugar, trasladan el punto de radiación directamente hacia donde están los obstáculos. La forma en que funcionan estos cables es bastante ingeniosa: sus emisiones en línea recta logran sortear superficies reflectantes y conectarse bien con áreas cercanas. Dado que la señal se distribuye a lo largo de toda la longitud del cable, permanece fuerte y constante en diferentes espacios, incluso al atravesar paredes gruesas. Las pruebas de campo han demostrado que los cables coaxiales fugadores mantienen menos de 3 dB de pérdida al pasar a través de paredes de hormigón de 40 cm de espesor, lo que supera a las antenas convencionales montadas en techos en aproximadamente 15 dB en circunstancias similares.

Estudio de caso: Lograr una uniformidad de cobertura del 99,2 % en un hospital de 12 pisos con cable coaxial irradiante dual

Un hospital urbano de 12 pisos instaló recientemente sistemas de cable radiante de doble banda para solucionar graves problemas de comunicación en áreas críticas como salas de resonancia magnética, estacionamientos subterráneos y laboratorios con protección contra radiación. La instalación gestionó tanto la red FirstNet a 700 MHz como las nuevas señales 5G NR a frecuencias de 2,5 GHz mediante un único sistema coaxial. Tras completar la instalación, las pruebas mostraron que el 99,2 % del edificio contaba con cobertura constante. Las lecturas de intensidad de señal fueron superiores a -95 dBm en todos los pisos y departamentos, llegando incluso a zonas donde anteriormente no había absolutamente ninguna recepción. Cuando los equipos de emergencia probaron el sistema durante ejercicios reales, descubrieron que sus radios funcionaban sin fallos, con solo problemas menores durante las transiciones entre diferentes secciones del cable. Lo que hace destacar esta solución es su excelente rendimiento en comparación con métodos tradicionales. Una planificación adecuada según la arquitectura del edificio y una comprensión del comportamiento de las frecuencias permiten a los hospitales alcanzar estándares de comunicaciones fiables que los sistemas antiguos de antenas distribuidas, pasivos o activos, simplemente no pueden igualar.

Preguntas frecuentes

¿Cómo funcionan los cables con fugas?

Los cables con fugas operan mediante modos radiante y acoplado. El modo radiante emite señales directamente a través de ranuras en el cable, mientras que el modo acoplado utiliza campos electromagnéticos para transmitir señales sin emisiones directas.

¿Cuál es la ventaja de los cables con fugas en edificios complicados?

Los cables con fugas pueden mejorar la intensidad y consistencia de la señal, especialmente en edificios construidos con materiales que normalmente bloquean las señales, aumentando la fiabilidad en aproximadamente un 40 %.

¿Qué materiales y características en el diseño de los cables con fugas ayudan a reducir la pérdida de señal?

La forma de las ranuras, el diseño corrugado del conductor interno y la densidad de ranuras son factores cruciales. Estos elementos ayudan a gestionar los patrones de radiación, la selección de frecuencias y limitan la pérdida de señal.

¿Cómo permiten los cables con fugas soportar múltiples servicios como telefonía celular y Wi-Fi?

Los cables con fugas utilizan diseños adaptables a diferentes frecuencias que acomodan un rango amplio (de 700 MHz a 3,8 GHz), lo que permite soportar simultáneamente diversos servicios sin interferencias.

¿Pueden los cables con fugas ayudar a mejorar la cobertura en áreas con desafíos estructurales?

Sí, al posicionar puntos de radiación dentro de obstáculos, los cables con fugas garantizan una distribución de señal fuerte incluso a través de barreras de materiales como hormigón y acero.