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Comprensión de los cables de alimentación RF: funciones principales y tipos

¿Qué son los cables de alimentación RF y cómo funcionan en las redes celulares?

Los cables de alimentación RF transportan esas señales de radiofrecuencia de ida y vuelta entre partes importantes de las redes celulares, como antenas y unidades de banda base. La mayoría de los diseños coaxiales tienen cuatro partes principales en su interior: comenzando con un cable de cobre en el centro, luego envuelto en un material dieléctrico que actúa como aislante. Alrededor de este se coloca una protección metálica para bloquear interferencias no deseadas, todo protegido por una cubierta exterior contra daños físicos. La parte de apantallamiento es bastante crítica porque evita que el ruido electromagnético cause problemas, mientras que el dieléctrico ayuda a mantener todo funcionando correctamente al conservar las propiedades eléctricas adecuadas. Cuando hablamos específicamente de 5G, estos cables de baja pérdida se vuelven absolutamente necesarios, ya que deben manejar esas ondas milimétricas de frecuencia extremadamente alta sin perder demasiada potencia de señal en el trayecto.

Tipos comunes de cables coaxiales: serie RG frente a serie LMR

Los operadores de telecomunicaciones despliegan principalmente dos tipos de cables coaxiales de alimentación:

Serie	Atenuación (dB/100ft @ 2GHz)	Caso de uso
Rg	6.8–9.1	Enlaces internos de corta distancia
LMR	2.2–3.7	Despliegues exteriores de baja pérdida

Los cables LMR ofrecen aproximadamente un 23 % menos de pérdida de señal a altas frecuencias que las variantes estándar RG, lo que los hace más adecuados para sitios macro 5G que requieren recorridos de cable largos de más de 100 pies.

Impedancia explicada: 50 Ohmios frente a 75 Ohmios en aplicaciones de telecomunicaciones

Cuando existe una incompatibilidad de impedancia en el sistema, las señales se reflejan hacia atrás en lugar de propagarse correctamente, lo que afecta negativamente la eficiencia del funcionamiento de las redes. La mayoría de las personas que trabajan en televisión de radiodifusión aún utilizan cables de 75 ohmios porque funcionan bien para esa aplicación. Pero cuando se trata de torres de telefonía celular y otra infraestructura inalámbrica, casi todos prefieren actualmente cables de 50 ohmios. Estos soportan mucha más potencia que sus homólogos de 75 ohmios, a veces tan alta como 5 kilovatios, mientras pierden menos intensidad de señal en el trayecto. Según un informe reciente del sector de principios de 2024, alrededor de 9 de cada 10 empresas de telecomunicaciones instalan cables de 50 ohmios entre las antenas y sus unidades de radio remotas (RRU). Esta preferencia es lógica dadas las exigencias de las redes celulares modernas.

Minimización de la Atenuación de Señal: Longitud del Cable, Grosor y Pérdida por Frecuencia

Cómo Aumenta la Pérdida de Señal con la Distancia y la Frecuencia

A medida que las señales viajan más lejos y operan a frecuencias más altas, naturalmente pierden intensidad. La pérdida suele estar entre 0,2 y 1,5 dB por cada 100 pies de cable, aunque esto varía según el tipo de cable y el rango de frecuencia en el que opere. Tomemos por ejemplo 900 MHz: los cables coaxiales comunes presentan una caída de señal de aproximadamente 11 dB tras solo 100 pies, mientras que esos nuevos cables de baja pérdida reducen esta pérdida a unos 8 dB. Las cosas empeoran al subir a frecuencias más altas. Si observamos la tecnología 5G operando en bandas de 3,5 GHz en comparación con las señales 4G anteriores por debajo de 2 GHz, la tecnología más reciente sufre casi 2,5 veces más pérdida de señal. En realidad, existen dos formas diferentes en que se comportan estas pérdidas. Cuando hablamos de la longitud del cable, la señal se debilita en proporción directa a la distancia recorrida. Pero la frecuencia funciona de manera distinta: no es simplemente un poco peor, sino que empeora exponencialmente a medida que aumenta. Por lo tanto, si alguien intenta duplicar la longitud de su cable, también duplicará la pérdida de señal. Y ni se piense en extenderlo mucho más sin enfrentar problemas serios de señal.

Equilibrio entre el diámetro del cable y la atenuación para un rendimiento óptimo

Los cables de mayor diámetro reducen la atenuación pero aumentan la rigidez y el costo. Por ejemplo, un cable de 0,5 pulgadas reduce la pérdida de señal en un 40 % en comparación con una versión de 0,25 pulgadas a 3 GHz. Sin embargo, los cables más gruesos son más difíciles de instalar en espacios confinados. Los operadores suelen evaluar los compromisos utilizando los siguientes criterios:

Diámetro (pulgadas)	Clasificación de flexibilidad	Atenuación a 3 GHz (dB/100 pies)
0.25	Alta	6.8
0.5	Moderado	4.1
0.75	Bajo	2.9

Características de pérdida dependientes de la frecuencia en las bandas 4G y 5G

La infraestructura de red actual necesita manejar señales a través de un amplio espectro de frecuencias que va desde 600 MHz hasta 40 GHz. La tecnología 4G LTE más antigua, que opera entre 700 y 2600 MHz, generalmente experimenta una degradación de señal de alrededor de 3 a 8 dB por cada 100 pies con instalaciones de cable convencionales. Las cosas se complican al considerar tecnologías más recientes. La banda media de 5G a 3.5 GHz enfrenta pérdidas significativamente mayores, llegando incluso a 12 dB en la misma distancia. Y luego están las ondas milimétricas de alta frecuencia en el rango de 24 a 40 GHz, que exigen absolutamente cables ultra de baja pérdida solo para mantener la intensidad de la señal por encima de niveles peligrosos de caída de 15 dB. Estas diferencias son muy importantes para las decisiones de despliegue en el mundo real.

Mejores prácticas para reducir la degradación de señal en líneas de alimentación

1. Minimizar los tramos de cable : Reducir la longitud en 50 pies puede disminuir la pérdida de señal entre un 30 % y un 55 %, dependiendo de la frecuencia
2. Utilizar cables preconectorizados : Los ensamblajes terminados en fábrica minimizan los riesgos de Intermodulación Pasiva (PIM) durante la instalación en campo
3. Evite dobleces bruscos : Mantenga el radio de curvatura igual o superior a 10 veces el diámetro del cable para evitar interrupciones de impedancia
4. Elija materiales de baja pérdida : Los núcleos dieléctricos de espuma ofrecen un rendimiento de alta frecuencia 18-22 % mejor que el polietileno sólido

Al alinear las especificaciones del cable con la distancia de despliegue, la frecuencia y las condiciones ambientales, los operadores pueden reducir hasta en un 67 % las interrupciones relacionadas con atenuación, manteniendo al mismo tiempo la relación señal-ruido (SNR) por encima de los umbrales operativos.

Garantizar la compatibilidad de frecuencia y ancho de banda para redes modernas

Compatibilidad con LTE 4G y NR 5G: Requisitos de rango de frecuencia

Las redes de comunicación actuales necesitan cables de alimentación que puedan manejar tanto los rangos de frecuencia 4G LTE de 700 a 2600 MHz como las nuevas señales 5G NR que llegan hasta 7,125 GHz. Al analizar diferentes partes del espectro, el rango Sub-6 GHz sigue siendo muy importante para lograr ese punto óptimo entre una buena cobertura y una capacidad de datos suficiente. Luego están las frecuencias de onda milimétrica entre 24 y 47 GHz, que requieren cables especiales con prácticamente ninguna pérdida de señal, ya que funcionan mejor a distancias cortas pero ofrecen un potencial de ancho de banda masivo. Para los operadores de red que intentan mantenerse al día con las demandas cambiantes, tener cables que soporten múltiples bandas de frecuencia tiene sentido, ya que les permite aprovechar al máximo los recursos del espectro disponible a medida que la infraestructura continúa evolucionando con el tiempo.

Demandas de ancho de banda en las telecomunicaciones de alta velocidad de datos

los canales 5G requieren anchos de banda de 100 a 400 MHz por portadora, muy por encima del límite de 20 MHz de LTE. Para mantener la fidelidad de la señal, los cables de alimentación deben mantener relaciones VSWR inferiores a 1.5:1, minimizando las reflexiones que podrían interrumpir la transmisión de video 4K y flujos masivos de datos IoT.

Equilibrar el soporte de redes heredadas con un rendimiento preparado para el futuro

Los operadores deben mantener la compatibilidad con los servicios 3G y 4G existentes mientras se preparan para 5G-Advanced, que tiene como objetivo velocidades máximas de hasta 10 Gbps. Los cables de alimentación con estabilidad de fase y propiedades dieléctricas consistentes garantizan un rendimiento confiable en entornos de frecuencias mixtas, reduciendo la distorsión de fase en aplicaciones MIMO y formación de haces.

Evaluación de cables de alimentación multibanda para la flexibilidad de la red

Los cables alimentadores de doble banda y triple banda pueden reducir los costos de infraestructura hasta en un 30 % en zonas de transición entre áreas rurales y urbanas. Los diseños óptimos permiten la transmisión simultánea a 600 MHz (LTE) y 3,5 GHz (5G), con una atenuación no mayor a 0,3 dB/m a 40 °C, garantizando un funcionamiento eficiente bajo cargas térmicas reales.

Mantenimiento de la Integridad de Señal: Rendimiento PIM y Factores de Instalación

Comprensión de la Intermodulación Pasiva (PIM) en Sistemas Celulares

La intermodulación pasiva, o PIM por sus siglas en inglés, ocurre cuando esos puntos no lineales en componentes pasivos comienzan a generar estas señales armónicas molestas que nadie desea. Hemos visto que este problema ha empeorado considerablemente en las redes 5G últimamente. El salto a frecuencias más altas alrededor de 3,5 GHz agrava aún más la situación, provocando aproximadamente un 15 a 20 por ciento más de distorsión que la observada con la antigua tecnología 4G. Los ingenieros de campo se encuentran con varios culpables habituales al solucionar problemas de PIM. Las conexiones corroídas son una causa importante, al igual que los acoplamientos sueltos que nadie se molestó en apretar correctamente después de la instalación. Y tampoco debemos olvidar los conjuntos de cables que simplemente no son compatibles entre sí. Todos estos pequeños problemas generan interferencias que afectan el rendimiento de la red y reducen progresivamente la capacidad general.

Cómo afecta el PIM a la capacidad de la red y la calidad de las llamadas

La investigación realizada en entornos reales durante 2023 indica que cuando ocurre interferencia por intermodulación pasiva (PIM), esta puede reducir el rendimiento de la red hasta en un 40 por ciento en torres celulares urbanas concurridas durante las horas pico. Cuando múltiples operadores trabajan en espacios reducidos, estos problemas empeoran aún más, provocando llamadas caídas y conexiones a internet exasperantemente lentas para los usuarios. Los operadores de red que utilizan cables de alimentación donde las mediciones de PIM superan los -140 dBc suelen registrar un aumento del 30 % en reclamaciones de servicio al cliente por problemas de baja calidad de audio en llamadas y conexiones inestables. Este no es simplemente un problema abstracto para ingenieros; afecta directamente la experiencia del usuario final en áreas densamente pobladas.

Selección e instalación de cables de alimentación de bajo PIM para entornos densos

Los cables de alimentación de bajo PIM con conectores chapados en plata reducen la intermodulación en un 85 % en comparación con interfaces estándar de aluminio. Las prácticas críticas de instalación incluyen:

• Apriete controlado por par (25–30 N·m para conectores tipo N)
• Evitar curvas más ajustadas que 10 veces el diámetro del cable
• Aplicar gel anti-oxidación en terminaciones exteriores

En despliegues de 5G de onda milimétrica, los cables clasificados con PIM ≤ -155 dBc mejoran las relaciones señal-ruido en 12 dB, extendiendo el radio de cobertura efectiva en un 18 %. La realización periódica de pruebas de PIM cada 6–12 meses ayuda a mantener el cumplimiento con los estándares 3GPP TS 37.145 para el control de interferencias.

Durabilidad Ambiental y Fiabilidad a Largo Plazo de Cables de Alimentación

Desafíos en Instalaciones Exteriores: UV, Humedad y Extremos de Temperatura

Los cables de alimentación instalados al aire libre deben soportar todo tipo de condiciones adversas. La exposición prolongada a la luz UV es un gran problema, que a menudo provoca que las cubiertas de polietileno se deterioren aproximadamente un 40 por ciento en solo cinco años. Luego están los extremos cambios de temperatura, desde -40 grados Celsius hasta 85 grados Celsius, además de lluvias torrenciales que a veces superan los 100 milímetros por hora y que pueden afectar gravemente a sellos deficientes en los cables. Cuando estos cables se instalan cerca de zonas costeras, la situación empeora aún más porque la niebla salina provoca problemas de corrosión. Los conectores comienzan a fallar más rápido y las señales disminuyen considerablemente si no están adecuadamente protegidos contra este entorno marino.

Características Clave de Protección: Resistencia a los Rayos UV, Bloqueo del Agua y Estabilidad Térmica

Para resistir condiciones severas, los cables de alimentación modernos incorporan:

• Cubierta con estabilización UV (ensayada según UL 1581 MW 1100) que conserva ≥90 % de la resistencia a la tracción tras 3.000 horas de exposición
• Protección contra el agua en triple capa combinando tecnología de núcleo seco con armadura de aluminio soldado para evitar la entrada de humedad
• Diélectricos térmicamente estables manteniendo una ROE <1,3:1 en un rango de temperaturas desde -55°C hasta +125°C

Estas características garantizan un rendimiento eléctrico constante a pesar de las condiciones ambientales cambiantes.

Normas industriales para cables de alimentación duraderos y aptos para exteriores

El cumplimiento con Telcordia GR-13-CORE garantiza una vida útil mínima de 20 años en entornos exteriores exigentes. Las certificaciones esenciales incluyen:

Estándar	Requisito clave	Relevancia para los cables
IEC 60754-1	Emisión de humo libre de halógenos	Instalaciones seguras en túneles/sótanos
EN 50288-7-1	Resistencia a la radiación UV/intemperie	Exposición directa a la luz solar
ETSI EN 302 066	Protección contra inmersión IP68	Sitios de celda propensos a inundaciones

Preguntas frecuentes sobre cables de alimentación RF

¿Para qué se utilizan los cables de alimentación RF?

Los cables de alimentación RF se utilizan para transportar señales de radiofrecuencia entre componentes clave, como antenas y unidades de banda base en redes celulares.

¿Qué tipos de cables coaxiales se usan comúnmente en telecomunicaciones?

Los operadores de telecomunicaciones utilizan principalmente cables coaxiales RG y LMR, siendo el LMR el que ofrece menores pérdidas de señal a frecuencias más altas.

¿Por qué las empresas de telecomunicaciones prefieren los cables de 50 ohmios?

los cables de 50 ohmios son preferidos porque manejan más potencia de manera eficiente con menos pérdida de señal en comparación con los cables de 75 ohmios.

¿Cómo afecta el diámetro del cable a la atenuación de la señal?

Los cables de mayor diámetro reducen la atenuación de la señal, pero aumentan la rigidez y el costo, lo que requiere una evaluación cuidadosa de los compromisos.

¿Cómo se puede minimizar la degradación de la señal en las líneas de alimentación?

La degradación de la señal se puede minimizar reduciendo la longitud del cable, utilizando cables preconectorizados, evitando curvas bruscas y eligiendo materiales de baja pérdida.

¿Qué desafíos ambientales enfrentan los cables de alimentación exteriores?

Los cables de alimentación exteriores enfrentan desafíos como la exposición a los rayos UV, la humedad, temperaturas extremas y la corrosión en entornos marinos.