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Calculadora de Pérdida de Cable Coaxial

Calcula la atenuación RF para cables coaxiales comunes (LMR-400, RG-58, RG-213 y más).

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Fórmula

Loss=α(f)×L100\text{Loss} = \alpha(f) \times \frac{L}{100}

Referencia: Times Microwave LMR cable datasheets; Belden cable catalog

α(f)— Atenuación del cable a la frecuencia f (dB/100m)
L— Longitud del cable (m)

Cómo Funciona

La calculadora de pérdidas coaxiales calcula la pérdida de potencia de la señal para cualquier tipo de cable, longitud de recorrido y frecuencia: los ingenieros de RF, los diseñadores de sistemas de transmisión y los instaladores de antenas lo utilizan para calcular los presupuestos de los enlaces y seleccionar el cable adecuado para su rango de frecuencias. La pérdida total combina la pérdida de conductor (proporcional a sqrt (f) debido al efecto piel) y la pérdida dieléctrica (proporcional a f debida al calentamiento dieléctrico) : alpha_total = alpha_c sqrt (f) + alpha_d f, según la ITU-R P.525 y la teoría de líneas de transmisión de «Microwave Engineering» de Pozar (4ª ed.).

En las frecuencias de alta frecuencia (3-30 MHz), la pérdida de conductor domina: una carrera de 100 m del RG-58 pierde 4,2 dB a 30 MHz frente a 1,3 dB a 3 MHz. Por encima de 1 GHz, la pérdida dieléctrica se vuelve significativa: el polietileno sólido ( (tan_delta = 0.0002) añade 0,8 dB/100 m a 1 GHz, mientras que el PTFE (tan_delta = 0.0001 (solo 0,0001) añade 0,4 dB/100 m. Los cables de bajas pérdidas, como el LMR-400, utilizan polietileno espumado (er = 1.5, tan_delta = 0.0001) y alcanzan los 6,8 dB/100 m a 1 GHz, frente a los 21,5 dB/100 m del RG-58.

El factor de velocidad VF = 1/sqrt (er) se correlaciona directamente con la pérdida: los dieléctricos de espuma (VF = 0,85) tienen una pérdida entre un 30 y un 40% menor que el PE sólido (VF = 0,66) a la misma frecuencia porque el campo electromagnético atraviesa más aire. La temperatura aumenta la pérdida en aproximadamente un 0,2% /C en los conductores de cobre debido al aumento de la resistividad.

Ejemplo Resuelto

Problema: Calcule la pérdida total de un LMR-400 de 75 m a 915 MHz (frecuencia LoRa) y determine la potencia suministrada a la antena desde un transmisor de 1 W (30 dBm).

Solución que utiliza las especificaciones del fabricante y la metodología ITU-R:

  1. Atenuación del LMR-400 a 900 MHz: 6,0 dB/100 m (hoja de datos de Times Microwave)
  2. Pérdida de cable: 6.0 * (75/100) = 4.5 dB
  3. Añada pérdidas de conector: 2 conectores tipo N a 0,15 dB cada uno = 0,3 dB
  4. Pérdida total del sistema: 4,5 + 0,3 = 4,8 dB
  5. Potencia en la antena: 30 - 4,8 = 25,2 dBm = 331 mW
  6. Eficiencia: 10^ (-4,8/10) = 33,1%, aceptable para una carrera de 75 m

Comparación: el RG-58 a 915 MHz tiene una pérdida de 22 dB/100 m, lo que produce una pérdida total de 16,5 dB y solo un 2,2% de eficiencia (22 mW en antena). El LMR-400 ofrece 15 veces más potencia en la misma instalación.

Consejos Prácticos

  • ✓Seleccione un cable en el que la pérdida total de funcionamiento sea inferior a 3 dB para los sistemas de transmisión (50% de eficiencia energética) y < 1 dB para los sistemas de recepción en los que cada dB afecte directamente a la cifra de ruido
  • ✓Para recorridos de más de 30 m en UHF (más de 400 MHz), actualice del RG-58/RG-8X al LMR-400 o equivalente; la diferencia de coste de 3 a 4 veces se justifica por una pérdida de 3 a 4 veces menor
  • ✓Utilice la línea dura (7/8 pulgadas o 1-5/8 pulgadas) para instalaciones permanentes de más de 50 m a frecuencias celulares o de microondas: el LDF4-50A de Andrew alcanza 1,6 dB/100 m a 900 MHz, frente a los 6,0 dB del LMR-400

Errores Comunes

  • ✗Si se utilizan especificaciones de temperatura ambiente para instalaciones exteriores, la pérdida de cable aumenta un 0,2% /C; a 60 °C a temperatura ambiente, añade un 8% a los valores de la hoja de datos. Un margen de enlace de 10 dB puede reducirse a 9,2 dB en un día caluroso
  • ✗Ignorando las pérdidas de conectores en el presupuesto de enlaces: cada conector N añade entre 0,1 y 0,15 dB a 1 GHz, el SMA añade entre 0,15 y 0,2 dB y el PL-259 (UHF) añade entre 0,3 y 0,5 dB. Cuatro conectores en una instalación típica añaden entre 0,5 y 1,0 dB
  • ✗Sin tener en cuenta la pérdida de desajuste de VSWR además de la pérdida de cable: un VSWR de 2:1 añade una pérdida de desajuste de 0,51 dB; con la pérdida de cable, esto se agrava: pérdida de cable de 3 dB + VSWR 2:1 = 3,51 dB en total, no 3 dB
  • ✗Comparación de cables con diferentes unidades de longitud: normalice siempre a dB/100 m o dB/100 pies; el LMR-400 a 4,69 dB/100 m suena mejor que a 1,43 dB/100 pies hasta que se dé cuenta de que son el mismo cable

Preguntas Frecuentes

En HF (< 30 MHz), ambos cables tienen una pérdida similar por debajo de 2 dB/100 m; la actualización proporciona un beneficio mínimo. En VHF/UHF, la diferencia es enorme: a 450 MHz, el LMR-400 mide 4,7 dB/100 m frente al RG-213 a 10,5 dB/100 m. En una carrera de 30 m, el LMR-400 pierde 1,4 dB, mientras que el RG-213 pierde 3,2 dB; esa diferencia de 1,8 dB duplica la potencia de transmisión efectiva. Regla empírica: actualízalo cuando la frecuencia* longitud (MHz * metros) supere los 10 000.
Agregue la pérdida por conector según la frecuencia y el tipo de conector. A 1 GHz: 0,1 dB, SMA 0,15 dB, BNC 0,2 dB, PL-259/SO-239 (UHF) 0,3-0,5 dB. Las pérdidas aumentan con la frecuencia: a 6 GHz, el tipo N es de 0,2 dB y la SMA de 0,25 dB. Para realizar mediciones de precisión, la pérdida de pares acoplados debe verificarse según la norma IEEE 287-2007. Los conectores desgastados o contaminados pueden añadir más de 0,5 dB; inspecciónelos y límpielos antes de realizar operaciones críticas.
A 2,4 GHz, las pérdidas son altas en todos los cables. LMR-200:26 dB/100 m (si se mantiene en funcionamiento por debajo de los 5 m, se pierde menos de 1,3 dB). LMR-400:11,5 dB/100 m (aceptable hasta 10 m). LMR-600:8,0 dB/100 m (aceptable hasta 15 m). Para recorridos de más de 15 m, utilice el LMR-900 (5,5 dB/100 m) o instale el punto de acceso más cerca de la antena. Con una conexión WiFi de 5 GHz, las pérdidas son entre un 40 y un 50% más altas, es decir, la mitad de las distancias máximas indicadas anteriormente.
La pérdida de cable entre la antena y el LNA se suma directamente a la cifra de ruido del sistema: NF_system = NF_cable + NF_LNA. A Pérdida de cable de 3 dB antes de que el LNA degrade la sensibilidad en 3 dB (reduce a la mitad la potencia de señal detectable). Para aplicaciones críticas de recepción (radioastronomía, radioaficionados con señales débiles, GPS), monte el LNA en el punto de alimentación de la antena y utilice corriente continua para alimentar el cable coaxial. Un LNA de 0,5 dB en la antena seguido de una pérdida de cable de 10 dB produce NF_system = 0.5 + 10/10 = 1,5 dB. El mismo LNA después del cable produce NF_system = 10 + 0.5 = 10.5 dB.

Metodología y referencias

Referencias

  • Microwave Engineering, 4th ed. — David M. Pozar (2011), Chapter 3.4 — Coaxial line loss
  • Times Microwave LMR Coaxial Cable Datasheet — Times Microwave Systems (2020), Application Note AN-107

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