En cualquier sistema de radiofrecuencia (RF) o microondas, el cable coaxial es la autopista esencial que transporta señales entre antenas, receptores y transmisores. Sin embargo, esta autopista no carece perfectamente de fricción. A medida que la señal de RF viaja a través del cable, pierde energía. Esta reducción en la intensidad de la señal se conoce como pérdida de cable coaxial o atenuación.
Comprender qué causa esta pérdida y cómo mitigarla es una habilidad fundamental para cualquier ingeniero de RF que calcule el presupuesto de enlace de un sistema.
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Las causas principales de la pérdida del cable coaxial
La atenuación de la señal en un cable coaxial no ocurre por una sola razón. Es el resultado acumulativo de tres fenómenos físicos distintos:
1. Pérdida del conductor (El efecto pelicular)
A altas frecuencias, la corriente eléctrica no fluye uniformemente a través de toda la sección transversal del conductor de cobre central. En cambio, es forzada a la superficie más externa (la «piel») del cable. Esto se conoce como efecto pelicular. Debido a que el área efectiva que transporta la corriente se reduce drásticamente, la resistencia aumenta, convirtiendo parte de su valiosa energía de RF en calor.
2. Pérdida dieléctrica
Entre el conductor central y el blindaje exterior hay un material aislante llamado dieléctrico (a menudo teflón o espuma de polietileno). A medida que la corriente alterna de alta frecuencia cambia rápidamente el campo electromagnético, las moléculas del material dieléctrico vibran. Esta fricción molecular continua absorbe energía de RF y la convierte en calor.
3. Pérdida radiada y fugas
Si el blindaje trenzado exterior o la cubierta sólida del cable están mal fabricados o dañados, parte de la energía electromagnética puede simplemente filtrarse al entorno circundante, actuando como una antena diminuta e ineficiente.
Cómo superar la alta atenuación del cable
La pérdida del cable aumenta linealmente con la longitud del cable y exponencialmente con la frecuencia de la señal. Entonces, ¿cómo solucionamos esto?
La solución más sencilla es utilizar cables más gruesos y de mayor calidad (que tienen menor resistencia y mejores dieléctricos) y mantener los tramos de cable lo más cortos posible. Sin embargo, en aplicaciones del mundo real (como una antena parabólica en un techo alto que se conecta a una sala de servidores en el sótano), los tendidos de cables largos son inevitables.
Para superar la grave degradación de la señal causada por cables largos, los ingenieros suelen instalar amplificadores de bajo ruido directamente en el punto de alimentación de la antena. Al amplificar la señal recibida extremadamente débil antes de que ingrese al cable largo y con pérdidas, el sistema preserva la relación señal-ruido (SNR) y garantiza que el receptor obtenga una señal limpia y utilizable.
FAQ
Q: ¿La pérdida del cable coaxial aumenta con la frecuencia?
A: Sí. A medida que aumenta la frecuencia de la señal, tanto el efecto pelicular (pérdida del conductor) como la vibración molecular en el aislante (pérdida dieléctrica) se vuelven mucho más severos, lo que lleva a una mayor atenuación total.
Q: ¿Cuál es la diferencia entre la pérdida de inserción y la pérdida de retorno en un cable?
A: La pérdida de inserción se refiere a la energía perdida a medida que la señal viaja a través del cable (debido al calor y las fugas). La pérdida de retorno se refiere a la energía que se refleja hacia la fuente debido a desajustes de impedancia (como un conector mal engarzado).