Cómo probar un cable coaxial

Porque los cables se miden en tramos medios-largos (100 metros):

Las medidas eléctricas especialmente a altas frecuencias requieren mucha más atención de la que uno podría imaginar y es frecuente encontrarse con valores incorrectos que pueden crear confusión. Dejando de lado los métodos de medida conformes a las distintas normas (ECM, EN, IEC, etc.) que requieren instrumentos certificados "LAT" y medidas realizadas en atmósfera controlada, veamos cómo obtener resultados fiables con instrumentos comunes.

 

Preparación del banco de pruebas:

El instrumento (calibrado) debe encenderse al menos 20 minutos antes de la medición, el ambiente a unos 20°C debe tener una humedad relativa < 45% según la norma ISA-TR52.00.01. Conexiones tanto del instrumento como de los cables de lanzamiento y kit de calibración perfectamente limpio.

El cable a analizar:

Para la medición de las pérdidas de inserción (atenuación), la muestra bajo examen debe tener una longitud tal que lleve el valor en cuestión dentro del rango óptimo para el instrumento, generalmente entre -5 y -30 dB, es decir, lejos de 0 (cero) y ruido de fondo. Mientras que en el segundo caso el error es claramente visible en la pantalla del instrumento y nos obliga a tomar las precauciones necesarias, en las mediciones cercanas a cero se esconden errores que pueden alterar significativamente la medición si no que en algunos casos la hacen completamente incorrecta. Esto se debe a que los datos proporcionados por el instrumento incluyen, además de las pérdidas del cable, las pérdidas introducidas por las conexiones (variable que puede pesar hasta 0,3 dB para conectores no profesionales), la atenuación por Return Loss de los conectores mismos y la incertidumbre del instrumento que puede llegar hasta 0,2 dB para instrumentos profesionales, 0,7 para dispositivos semiprofesionales hasta 1 dB para aficionados. El valor de la suma de estos tres factores es completamente desconocido y extremadamente variable. Por eso es importante alejarse lo más posible de él para que "contamine" lo menos posible el valor que nos interesa: la pérdida del cable. Por ejemplo, si tiene que medir un cable a una frecuencia de 10 MHz donde el valor esperado es 1,0 dB/100m, es recomendable realizar la medición en un tramo de 500m de largo para llevar la lectura a -5dB, donde un hipotético error introducido de 0,3 dB (0,1 dB del instrumento + 0,2 dB de las conexiones) pesaría sólo un 6% frente al 30% de la misma medida realizada sobre una longitud de 100 metros. Por el contrario, sería inapropiado tomar la atenuación a frecuencias muy altas por encima de los 500 metros, el valor caería más allá de -80 dB donde el ruido de fondo cubriría la medición misma. La misma medida tomada con un instrumento no profesional con una incertidumbre de 0,5 dB daría un error a 10 MHz/100 m del 70%, que bajaría al 14% si pasamos a -5 dB. Normalmente, las pruebas de funcionalidad se realizan en banda ancha, por ejemplo. 1,8 MHz / 8 GHz y se toman en longitudes que van desde los 50 a los 200 metros, lo que ofrece un compromiso aceptable para lo anterior.
Declarar una medida < 1,0 dB sin saber exactamente el alcance del "ruido introducido" no tiene sentido.

Cómo medir:

una vez limpias las conexiones con productos adecuados como alcohol isopropílico, evite tocarlas con las manos descubiertas ya que el sudor puede tener un efecto oxidante y aislante. No es casualidad que en los últimos vídeos de montaje de conectores hayamos introducido el uso de guantes especiales. El instrumento se reinicia con el kit de calibración directamente en sus puertas o en los terminales de los cables de lanzamiento. Incluso al ensamblar los conectores, es útil evitar tocar directamente las partes metálicas del cable y los conectores. Finalmente, los propios conectores deben apretarse con una llave dinamométrica para que el contacto macho/hembra sea lo más constante posible. Un error frecuente es tomar una medida en una longitud extremadamente corta y relacionarla con 100 metros. Esto solo puede dar una indicación de la funcionalidad del cable, pero no puede ser una medida de referencia. Por ejemplo, si medimos la atenuación de un cable como el Hyperflex 13 que a 144 MHz pierde 3,6 dB/100 m en una longitud de 15 metros, en condiciones ideales deberíamos leer 0,56 dB. (3,6/100 *15). Seguramente no tendrás esta medida, ya que al valor de 0,56 se le sumarán las pérdidas vistas anteriormente. ¡Un error hipotético introducido por un instrumento de medición económico podría incluso ser igual a la atenuación misma! Si das esta variable, p. un valor de 0,4, el instrumento dará el dato de 0,96 dB. Ahora con el procedimiento inverso (0.96/15*100) obtienes 6.4 dB casi el doble de la atenuación efectiva del cable. Esto se debe a que, además de la pérdida efectiva de la línea de transmisión, el error de 0,4 introducido en la medida se multiplicó por un factor de 7. El mismo error en una sección de 100 m tendría consecuencias menores y sería insignificante en longitudes más largas. En mediciones realizadas fuera de laboratorio, es recomendable verificar también la temperatura del cable bajo prueba, ya que esto afecta directamente la atenuación. Es útil recordar que siendo el dB la medida logarítmica entre dos magnitudes, en el caso de la potencia, una pequeña variación del valor en dB provoca importantes variaciones en Watts.

S11 “Reflexión” medidas:

dado que la impedancia y la Pérdida de Retorno son independientes de la longitud del cable, es posible realizar estas medidas en cualquier sección, sin embargo es preferible realizar la prueba en secciones ligeramente largas, especialmente en cables con muy baja atenuación. También en este caso juegan un papel importante las conexiones, sobre todo las masas y los aprietes que, si no son perfectos, crean desajustes de impedancia con las consecuentes ondas reflejadas que alteran la propia medida. Estos son más "vistos" por el instrumento de medición, cuanto menor es la atenuación. Es recomendable mover el cable y comprobar que la medida no cambia, de lo contrario habría que comprobar las conexiones.
La incertidumbre del instrumento en este tipo de medida es casi siempre despreciable ya que el valor siempre está en el rango óptimo del propio instrumento.

 

MÉTODOS DE MEDICIÓN PARA PRUEBAS DE CABLES COAXIALES
Al realizar una prueba, es un procedimiento normal proporcionar la siguiente información:
1) declarar el modelo y número de serie del Vector Network Analyzer a utilizar, por ejemplo Rohde & Schwarz Model...., Agilent (HP), etc.
2) Se crearon VNA económicos para tareas elementales y diferentes, y los técnicos de laboratorio deben asistir a cursos específicos de medición en los fabricantes y distribuidores de equipos de medición. Pensar que se puede hacer lo mismo con un VNA barato que con un Rohde & Schwarz parece demasiado optimista.
3) proporcionar el certificado de calibración del instrumento que, para ser considerado confiable, debe realizarse cada año de acuerdo con las normas ISO 9001.
4) describir el kit de calibración (caro), así como su certificado de calibración anual.
5) Efectuar la prueba a una temperatura entre 20°C. y no más tarde de 24° c. (cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la atenuación como se explica en la página 33 de nuestro catálogo actual).
6) La medición debe realizarse estrictamente con conectores "N" conectados al instrumento, (ya que los conectores UHF(PL) son un compromiso inaceptable para los fines de las mediciones). Para ello, es útil consultar las instrucciones de montaje correctas paso a paso en nuestro sitio web.
7) Antes de cada medida, se deben calibrar los tres parámetros (Atenuación, Pérdida de retorno, Constancia de impedancia), restableciendo los valores. (Procedimiento de calibración)
8) Nuestra empresa lee 1000 puntos para la banda de 100 KHz - 8 GHz.
9) Por razones de practicidad, los fabricantes normalmente realizan las pruebas directamente en la bobina o bobina empaquetada, lo que empeora ligeramente los valores de atenuación dentro de niveles aceptables. La condición óptima es desenrollar el cable en el suelo, teniendo cuidado de no pisarlo y de no crear nudos (ver imágenes a continuación). La creación de nudos es uno de los mayores peligros al tender un cable, especialmente si los cables se desenrollan desde el centro de la madeja, formando un helicoide. El desenrollado correcto consiste en colocar el antebrazo apoyándolo en el centro de la madeja, y luego desenrollarlo en línea recta. Un nudo equivale a un daño severo al cable y ya no es recuperable. Probar un cable que se haya dañado previamente al pisarlo o anudarlo invalida cualquier resultado. Los cables ultraflexibles han sido diseñados con la intención de conseguir la mayor flexibilidad posible, garantizando al mismo tiempo la mejor atenuación posible. Por otro lado, los cables son más susceptibles a daños si se usan incorrectamente o se abusa de ellos. Los cables como nuestro Airborne 10, que tienen una cubierta de polietileno, son tan resistentes como los tanques, a costa de una menor flexibilidad.
Es como con los autos: puedes tener un descapotable, una camioneta, un SUV o un cupé. Todos son autos pero con diferentes roles y especializaciones. En cuanto a la publicación del ensayo, el editor o quien se haga cargo del artículo deberá cumplir con las siguientes condiciones, teniendo siempre presente lo que es legalmente posible y lo que no lo es. El titular de la marca registrada, cuyo producto se somete a la medición, deberá ser informado previamente del lugar y fecha de la prueba realizada. El mismo tiene derecho a participar en la prueba ya repetirla con su propio equipo como contraprueba. Se debe declarar el modelo, marca y número de serie del equipo y la fecha de un certificado de calibración válido, emitido por un laboratorio acreditado. Por ejemplo, TUV, Accredia, IMQ, etc. La copia del certificado debe estar a disposición de quien lo solicite.
Debe declararse y demostrarse explícitamente el estado de conservación del objeto sometido a la prueba, todo ello para evitar que detrás de la publicación no se pretenda desacreditar a una empresa o una marca en favor de otras...