¿Qué es la calculadora de impedancia de cable coaxial?
Esta herramienta calcula la impedancia característica (Z₀) de una línea de transmisión coaxial. La Z₀ es la impedancia que «percibe» una señal al viajar por el cable, independientemente de su longitud. Adaptar las impedancias de la fuente, la línea y la carga (normalmente 50 Ω o 75 Ω) minimiza las reflexiones, las ondas estacionarias y las pérdidas de señal en los sistemas de RF y de vídeo.
Cómo utilizarla
Introduce tres valores: D, el diámetro interior del conductor exterior (la malla o blindaje) en milímetros; d, el diámetro del conductor interior; y εr, la permitividad relativa (constante dieléctrica) del aislante que los separa. El aire ≈ 1,0, el PTFE macizo ≈ 2,1 y el polietileno ≈ 2,3. Las unidades de D y d se cancelan, así que puedes usar cualquier unidad de longitud siempre que sea la misma para ambos.
La fórmula explicada
La aproximación estándar en ingeniería es Z₀ = (138 / √εr) · log₁₀(D/d). El término √εr del denominador refleja cómo el dieléctrico ralentiza la onda y reduce la impedancia, mientras que log₁₀(D/d) recoge la geometría de los conductores concéntricos. Ten en cuenta que aquí se emplea el logaritmo en base 10; la forma equivalente con logaritmo natural utiliza la constante 60 en lugar de 138.
Ejemplo resuelto
Para un cable con D = 7,25 mm, d = 2,0 mm y εr = 2,3: D/d = 3,625, log₁₀(3,625) = 0,55919, 138/√2,3 = 90,999, de modo que Z₀ = 90,999 × 0,55919 ≈ 50,88 Ω, una línea coaxial típica de 50 ohmios.
Constantes Dieléctricas de Aislantes Coaxiales Comunes
La constante dieléctrica (permitividad relativa, \(\varepsilon_r\)) del material aislante entre los conductores interior y exterior escala directamente la impedancia característica: \(Z_0\) es proporcional a \(1/\sqrt{\varepsilon_r}\). Una \(\varepsilon_r\) menor (como dieléctrico espumado o lleno de aire) aumenta la impedancia para la misma geometría y también incrementa el factor de velocidad. Los valores a continuación son rangos típicos utilizados en el diseño de cables coaxiales.
| Material Dieléctrico | Permitividad Relativa \(\varepsilon_r\) | Notas |
|---|---|---|
| Aire (ideal/referencia de vacío) | ~1.00 | Factor de velocidad más alto; utilizado en líneas espaciadas por aire |
| Polietileno espumado / celular (PE espumado) | ~1.3 – 1.6 | PE con inyección de gas; baja pérdida, factor de velocidad alto |
| PTFE espumado | ~1.4 – 1.7 | Dieléctrico de cable de microondas de baja pérdida |
| FEP (propileno fluorinado etileno) | ~2.1 | Cable plenario/alta temperatura |
| PTFE / Teflón (sólido) | ~2.05 – 2.1 | Alta temperatura, baja pérdida |
| Polietileno sólido (PE) | ~2.25 – 2.35 | Dieléctrico sólido más común |
| Polipropileno | ~2.25 | Similar al PE sólido |
Tipos de Cables Coaxiales Estándar y su Impedancia
Los cables coaxiales se fabrican con impedancias nominales estándar — más comúnmente 50 \(\Omega\) para transmisión de RF y 75 \(\Omega\) para distribución de video y CATV. La tabla enumera tipos de cables ampliamente utilizados con su \(Z_0\) nominal, dieléctrico y aplicaciones típicas.
| Tipo de Cable | \(Z_0\) Nominal | Dieléctrico | Uso Típico |
|---|---|---|---|
| RG-58 | 50 \(\Omega\) | PE sólido | RF general, cables de laboratorio/prueba, Ethernet delgado |
| RG-59 | 75 \(\Omega\) | PE sólido | Video analógico, CCTV, banda base |
| RG-6 | 75 \(\Omega\) | PE espumado | CATV, satélite, video de banda ancha |
| RG-8/U | 50 \(\Omega\) | PE sólido | RF de mayor potencia, línea de alimentación de radio amateur |
| RG-174 | 50 \(\Omega\) | PE sólido | Puentes RF en miniatura, instrumentación |
| RG-213 | 50 \(\Omega\) | PE sólido | Línea de alimentación de RF de baja pérdida, transmisores |
| LMR-400 | 50 \(\Omega\) | PE espumado | Línea de alimentación de antena de baja pérdida, celular/Wi-Fi |
Preguntas frecuentes
¿Por qué 50 Ω y 75 Ω? Los 50 Ω equilibran la capacidad de manejo de potencia con bajas pérdidas, ideal para equipos de RF y de medida; los 75 Ω minimizan la atenuación y son el estándar para vídeo y televisión por cable.
¿Influye la longitud? No. La impedancia característica depende únicamente de la geometría y del dieléctrico, no de la longitud del cable.
¿Qué constante dieléctrica debo usar? Utiliza el valor que indica el fabricante; los valores habituales son aire ~1,0, PE espumado ~1,5, PE macizo ~2,3 y PTFE ~2,1.
