Nueva tecnología en cables para estudios en el mundo digital y HD Miércoles 03 de Noviembre de 2010 19:00

En los dos casos (audio y video), la construcción era sencilla. Consistía en un conductor de cobre (desnudo o estañado) de calibre suficiente para minimizar las pérdidas y un blindaje adecuado para el ambiente. Los cambios han afectado hasta las cámaras usando cables triaxiales y multicore, y los cables viejos pueden funcionar hasta una cierta distancia o posiblemente no funcionar.

Hoy en día, las normas SMPTE para video y AES/EBU para audio, especifican una serie de parámetros críticos que tenemos que respetar. Para empezar, hay que calcular las distancias del sistema total entre estudios, entre paneles, y del equipamiento en ambos lados. Ese cálculo debe incluir cada punto de conexión porque cada uno contribuye no solamente a las pérdidas totales, sino también a la reflexión total. Es interesante recordar que un solo conector mal hecho, hecho con una herramienta equivocada, o con defecto de construcción, puede afectar la señal.

En el caso de video, se necesita un cable que posea no solamente bajas pérdidas hasta el límite de la banda de ancho de la señal, sino también uno que tenga baja reflexión y una impedancia de 75 ohmios muy constante para esa banda de frecuencia. Es verdad que es posible usar algunos de los cables viejos analógicos para señales digitales, pero solamente con distancias cortas. Sin embargo, se pueden usar cables digitales con señales analógicas sin problema. En la tabla 1, se pueden ver las distancias aproximadas para varios cables típicos con señales de normas comunes. Para señales de HD 1080p, un cable típico de RG6 como Nemal #1580 o Belden 1694A no pasa más de 100 metros. Por eso, la solución obvia en ese caso será usar cables de fibra óptica. Con cables de fibra monomodo, se pueden transmitir señales HD por kilómetros, casi sin pérdida. Es realmente el cable del futuro, pero todavía el precio del equipamiento puede ser costoso.

Los cables coaxiales diseñados para digital y HD son distintos de la generación vieja en varios aspectos como el tipo de conductor, el tipo de dieléctrico, el tipo de blindaje,y la cubierta. Todos esos factores afectan uno al otro y la selección del cable, en muchos casos, es un compromiso de estas variables. Por ejemplo, las pérdidas de un cable más grande normalmente son menores, pero el cable es más pesado, ocupa más espacio, y sale más caro. Para llegar a las pérdidas mínimas posibles, usamos un dieléctrico hecho de polietileno con inyección de gas. Con esa tecnología, aumentamos la velocidad de propagación de 66% a 83% (típico), dando una gran reducción en pérdidas y en capacitancia. Al mismo tiempo, ese dieléctrico es mucho más flojo que el polietileno sólido, y más susceptible a daños en la instalación.

Un cable que pasa de un piso para el otro, en muchos casos, debe cumplir con los códigos eléctricos del estado contra fuego y humo. El blindaje es más crítico con las señales digitales y por eso en vez de una o dos mallas de cobre desnudo, como en el pasado, la construcción típica ahora es de una malla de cobre estañado y una cinta de aluminio. Eso sirve para proteger el cable de la interferencia RF (principalmente con la cinta arriba de 10 MHZ) y también de la interferencia debajo de 10 MHZ como motores y otros aparatos eléctricos, (principalmente con la malla). El conductor de un cable coaxial digital es generalmente de cobre desnudo sólido para mantener las bajas pérdidas por la banda total de frecuencias. Es diferente de algunos cables RF que son de cobre con centro de acero. El acero da más fortaleza pero también más resistencia a las señales de frecuencia baja que viajan en el centro. Las señales de RF no muestran ese problema porque viajan principalmente en la superficie del conductor “skin effect”.

Con cables para uso en movimiento, hay construcciones con conductores de cobre trenzado. Eso da una vida más larga y hace el cable más flexible, pero aumenta las pérdidas. Con cualquiera de los conductores, es indispensable mantener la posición exactamente en el centro del cable. Con dieléctrico de espuma, es más difícil, pero hay procesos de producción para minimizar ese problema.

Otro dilema común en la instalación de cables coaxiales para HD, es el uso de abrazaderas. Una instalación muy bonita con abrazaderas en intervalos fijos con demasiada tensión va a crear una reflexión en una frecuencia en particular, dependiendo del intervalo. Es un problema difícil de encontrar y varios ingenieros han empleado mucho tiempo y energía buscando problemas en el equipamiento que realmente no existen. Todo eso significa que hay que tener más cuidado en la instalación de cables digitales.

En el caso de audio, hay dos opciones principales. Primero, se pueden usar cables coaxiales digitales con transformadores de 110 para 75 ohmios en ambos lados. Eso da el lujo de tener un tipo de cable, conector y herramienta, y normalmente ahorra el tiempo de montar los conectores. En muchos casos, se usa un color especial para diferenciar los cables de audio de los de video. Sin embargo, el costo es más alto. La otra opción es utilizar un cable de audio digital, típicamente de un par de calibre 24, línea balaceada, blindado con cinta de aluminio. Este cable tiene algunas de las mismas limitaciones físicas que el cable de video. La norma AES/EBU es para una impedancia de 110 ohmios y tiene un ancho de banda dependiendo del ritmo de la señal “sampling rate”. La norma tiene una tolerancia de 20% (88 hasta 132 ohmios). Otra posibilidad es usar, en ciertos sistemas, cable de categoría 5e/6.

Los cables de fibra óptica (Norma SMPTE 424M), ofrecen un desempeño no imaginable con cables de cobre. Por ejemplo, la reflexión en un cable digital de cobre puede ser de 15-20db y en un cable de fibra llega hasta más de 40db. Las pérdidas son muy bajas pero el cable puede ser frágil. Hasta un poco de polvo en el conector puede parar la señal. La norma SMPTE para cables de cámara HDTV es para un cable híbrido con 2 fibras monomodo de 9 milésimas de pulgada para video y 4 conductores de cobre para data y alimentación. El diseño del cable ha mejorado mucho en los últimos años, pero todavía no tiene la fortaleza de los cables triaxiales. La instalación de los conectores no es fácil, y requiere entrenamiento y herramientas especiales.

El mundo digital de HDTV esta aquí y con un poco de preparación y planeamiento en la selección e instalación de cables, podemos ofrecer una calidad de señales nunca antes posible.