ET542- Comunicaciones 1 - 2026

1 Introducción al cable coaxial

El cable coaxial es un medio de transmisión guiado formado por dos conductores que comparten el mismo eje geométrico. De allí proviene el término “coaxial”: ambos conductores están dispuestos de manera concéntrica.

A diferencia del par trenzado, donde la señal se propaga por dos conductores entrelazados, en el coaxial existe un conductor central rodeado por un dieléctrico, una malla o blindaje conductor y una cubierta exterior protectora.

Su estructura típica es:

1. Conductor central: Transporta la señal eléctrica principal.
2. Dieléctrico: Material aislante que separa el conductor central del blindaje exterior. Sus propiedades influyen directamente en la impedancia característica, la velocidad de propagación y la atenuación.
3. Blindaje o malla exterior: Actúa como retorno de señal y como protección frente a interferencias electromagnéticas externas.
4. Cubierta exterior: Protege mecánicamente al cable frente a humedad, abrasión, manipulación e instalación.

El cable coaxial puede transportar señales de radiofrecuencia, video, datos, señales de instrumentación y servicios de banda ancha. Aunque fue desplazado en muchas redes LAN modernas por el par trenzado y la fibra óptica, sigue siendo muy importante en:

• redes de televisión por cable;
• cablemódem;
• redes HFC;
• radiofrecuencia;
• antenas;
• CCTV analógico;
• distribución de señales de video;
• instrumentación de laboratorio;
• conexiones de corto alcance entre equipos electrónicos.

Desde el punto de vista de comunicaciones, el coaxial debe entenderse como una línea de transmisión. Esto significa que, cuando la longitud del cable es comparable con la longitud de onda de la señal, ya no alcanza con analizarlo como un simple conductor. Deben considerarse fenómenos como impedancia característica, adaptación, reflexiones, atenuación, retardo de propagación y pérdida de retorno.

2 Coaxial de banda base

El coaxial de banda base se utilizó históricamente para transmisiones digitales, especialmente en las primeras redes Ethernet.

En banda base, el canal se utiliza como un único medio compartido para transportar una señal digital. No se divide el espectro en múltiples canales independientes, como ocurre en los sistemas de banda ancha.

Características principales del coaxial de banda base:

• transmisión digital;
• canal único;
• propagación bidireccional;
• uso histórico en LAN;
• operación típica de 10 Mbps en redes Ethernet antiguas;
• necesidad de terminadores en los extremos;
• topologías tipo bus;
• sensibilidad a derivaciones, conectores defectuosos y malas terminaciones.

Ejemplos históricos:

Estas tecnologías fueron importantes en la evolución de Ethernet, pero hoy se consideran obsoletas para nuevas instalaciones LAN. Fueron reemplazadas por Ethernet sobre par trenzado y fibra óptica, que ofrecen mayor velocidad, menor complejidad de instalación, topologías más flexibles y mejor administración.

Terminación de línea

En una red coaxial de banda base, los extremos del cable deben estar correctamente terminados con una impedancia igual a la impedancia característica del cable. Si esto no ocurre, aparecen reflexiones.

La condición ideal es:

$Z_L = Z_0$

Donde:

$Z_L$ es la impedancia de carga.
$Z_0$ es la impedancia característica del cable.

Si se cumple esta condición, idealmente no hay onda reflejada.

Coeficiente de reflexión

$\Gamma = \frac{Z_L - Z_0}{Z_L + Z_0}$

Donde:

$\Gamma$ es el coeficiente de reflexión.
$Z_L$ es la impedancia de carga.
$Z_0$ es la impedancia característica.

Si:

$Z_L = Z_0$

Entonces:

$\Gamma = 0$

Esto indica adaptación ideal.

Si:

$Z_L \neq Z_0$

Entonces aparece una onda reflejada que puede distorsionar la señal.

3 Coaxial de banda ancha

El coaxial de banda ancha se utiliza para transportar señales analógicas o señales moduladas en radiofrecuencia. A diferencia del coaxial de banda base, el espectro disponible se divide en múltiples canales.

Esto permite transmitir simultáneamente:

• video;
• audio;
• datos;
• televisión;
• servicios de Internet;
• telefonía sobre cable;
• señales de control;
• canales descendentes y ascendentes.

El ejemplo más importante es la red de televisión por cable y cablemódem, donde el coaxial forma parte de una arquitectura llamada HFC, del inglés Hybrid Fiber-Coaxial. En estas redes, la fibra óptica se utiliza en la red troncal y de distribución principal, mientras que el coaxial se utiliza en el tramo de acceso hacia los usuarios.

Características principales del coaxial de banda ancha:

• gran ancho de banda;
• transmisión por canales;
• uso de modulación;
• transporte simultáneo de múltiples servicios;
• uso en CATV y cablemódem;
• alcance de varios kilómetros con amplificación;
• necesidad de planificación de espectro;
• mayor complejidad de operación y mantenimiento.

Multiplexación por división de frecuencia

En sistemas de banda ancha se utiliza el principio de FDM, o multiplexación por división de frecuencia. Cada servicio o canal ocupa una banda de frecuencias diferente.

La idea general puede expresarse como:

$B_{total} = \sum_{i=1}^{n} B_i + B_{guardas}$

Donde:

• $B_{total}$ es el ancho de banda total utilizado.
• $B_i$ es el ancho de banda de cada canal.
• $B_{guardas}$ representa las bandas de guarda entre canales.
• $n$ es la cantidad de canales.

Las bandas de guarda reducen interferencias entre canales adyacentes, aunque disminuyen la eficiencia espectral.

4 Características de transmisión del coaxial

El cable coaxial presenta mejor comportamiento frente a interferencias que el par trenzado, debido a su estructura blindada. La malla o conductor exterior ayuda a confinar el campo electromagnético dentro del cable y a reducir el acoplamiento de señales externas.

Sin embargo, el coaxial no es perfecto. Su desempeño depende de:

• impedancia característica;
• atenuación;
• frecuencia de operación;
• calidad del dieléctrico;
• diámetro del conductor;
• calidad del blindaje;
• conectores;
• curvaturas;
• humedad;
• temperatura;
• adaptación de impedancias;
• pérdida de retorno.

Impedancia característica

La impedancia característica es uno de los parámetros más importantes del cable coaxial. Representa la impedancia que “ve” una señal que se propaga por una línea infinitamente larga o correctamente terminada.

En RF y video son comunes dos valores:

Para una línea ideal de bajas pérdidas, la impedancia característica puede aproximarse mediante:

$Z_0 = \sqrt{\frac{L}{C}}$

Donde:

• $Z_0$ es la impedancia característica.
• $L$ es la inductancia por unidad de longitud.
• $C$ es la capacitancia por unidad de longitud.

Para una geometría coaxial ideal:

$Z_0 \approx \frac{138}{\sqrt{\varepsilon_r}} \log_{10}\left(\frac{D}{d}\right)$

Donde:

• $Z_0$ es la impedancia característica en ohms.
• $\varepsilon_r$ es la permitividad relativa del dieléctrico.
• $D$ es el diámetro interior del conductor externo.
• $d$ es el diámetro del conductor interno.

Esta fórmula muestra que la impedancia depende de la geometría del cable y del material dieléctrico.

Atenuación

La atenuación es la pérdida de potencia de la señal a medida que se propaga por el cable. En coaxial, la atenuación aumenta con la frecuencia y con la longitud del cable.

Se expresa habitualmente en:

$dB/m$

o

$dB/100m$

También es común encontrarla en hojas de datos como:

$dB/100ft$

La atenuación total puede calcularse como:

$A_{total} = \alpha \cdot L$

Donde:

• $A_{total}$ es la atenuación total en dB.
• $\alpha$ es la atenuación por unidad de longitud.
• $L$ es la longitud del cable.

Si la atenuación está expresada en dB cada 100 m:

$A_{total} = \alpha_{100m} \cdot \frac{L}{100}$

Potencia de salida

Si se conoce la potencia de entrada y la atenuación del cable, puede calcularse la potencia de salida:

$P_{out} = P_{in} \cdot 10^{-\frac{A_{dB}}{10}}$

Donde:

• $P_{out}$ es la potencia de salida.
• $P_{in}$ es la potencia de entrada.
• $A_{dB}$ es la atenuación total en dB.

Pérdida de retorno

La pérdida de retorno, o return loss, indica cuánta señal se refleja hacia la fuente por desadaptación de impedancias. Es un parámetro crítico en RF, video, CATV y mediciones con analizadores de red.

$RL_{dB} = 10 \log_{10}\left(\frac{P_{incidente}}{P_{reflejada}}\right)$

Donde:

• $RL_{dB}$ es la pérdida de retorno.
• $P_{incidente}$ es la potencia incidente.
• $P_{reflejada}$ es la potencia reflejada.

Un valor mayor de return loss indica mejor adaptación.

También puede expresarse en función del coeficiente de reflexión:

$RL_{dB} = -20 \log_{10}|\Gamma|$

Relación de onda estacionaria

La ROE o VSWR, del inglés Voltage Standing Wave Ratio, mide la relación entre máximos y mínimos de tensión en una línea con ondas estacionarias.

$VSWR = \frac{1 + |\Gamma|}{1 - |\Gamma|}$

Donde:

• $VSWR$ es la relación de onda estacionaria.
• $|\Gamma|$ es el módulo del coeficiente de reflexión.

Una línea perfectamente adaptada tiene:

$\Gamma = 0$

$VSWR = 1$

En la práctica, mientras más cercano a 1 sea el VSWR, mejor será la adaptación.

Retardo de propagación

La señal no viaja instantáneamente por el coaxial. Su velocidad depende del dieléctrico y se expresa mediante el factor de velocidad.

$v = VF \cdot c$

Donde:

• $v$ es la velocidad de propagación en el cable.
• $VF$ es el factor de velocidad.
• $c$ es la velocidad de la luz en el vacío.

$c \approx 3 \times 10^8 m/s$

El retardo de propagación se calcula como:

$t_p = \frac{L}{v}$

Donde:

• $t_p$ es el retardo de propagación.
• $L$ es la longitud del cable.
• $v$ es la velocidad de propagación.

Longitud de onda en el cable

La longitud de onda dentro del cable es menor que en el vacío debido al factor de velocidad.

$\lambda = \frac{v}{f}$

Como:

$v = VF \cdot c$

Entonces:

$\lambda = \frac{VF \cdot c}{f}$

Donde:

• $\lambda$ es la longitud de onda en metros.
• $VF$ es el factor de velocidad.
• $c$ es la velocidad de la luz en el vacío.
• $f$ es la frecuencia en Hz.

Este cálculo es importante cuando el cable se comporta como una línea de transmisión y no como una simple conexión eléctrica.

5 Aplicaciones del cable coaxial

El cable coaxial fue utilizado en numerosas aplicaciones de telecomunicaciones y redes. Algunas siguen vigentes y otras fueron reemplazadas por tecnologías más modernas.

Distribución de televisión

Una de las aplicaciones más importantes del coaxial es la distribución de señales de televisión. En sistemas CATV, el coaxial permite transportar múltiples canales modulados sobre distintas bandas de frecuencia.

En instalaciones residenciales, se utilizan habitualmente cables de 75 Ω, como RG-6, junto con conectores tipo F.

Cablemódem y redes HFC

En redes HFC, la fibra óptica llega hasta nodos de distribución y el coaxial completa el tramo final hacia los usuarios. Sobre esa infraestructura se implementan tecnologías DOCSIS para acceso a Internet de banda ancha.

El coaxial sigue siendo relevante porque permite aprovechar una infraestructura existente muy extendida, especialmente en zonas donde los operadores de TV por cable migraron hacia servicios de datos.

CCTV y video analógico

El coaxial se utilizó ampliamente para cámaras de seguridad analógicas, especialmente con cables RG-59 o similares. Aunque muchas instalaciones migraron a cámaras IP sobre UTP o fibra, el coaxial continúa presente en sistemas existentes y en tecnologías de video HD sobre coaxial.

Radiofrecuencia y antenas

En RF, el coaxial es fundamental para conectar transmisores, receptores, analizadores, antenas, filtros, combinadores y medidores.

En estas aplicaciones suele usarse coaxial de 50 Ω, porque ofrece un equilibrio adecuado entre manejo de potencia y baja pérdida para sistemas de radio.

Instrumentación y laboratorio

En laboratorios de electrónica y comunicaciones, el coaxial se usa para conectar:

generadores de funciones;
osciloscopios;
analizadores de espectro;
analizadores vectoriales de red;
frecuencímetros;
cargas adaptadas;
acopladores;
dispositivos bajo prueba.

El conector BNC es muy frecuente en este contexto.

Redes LAN antiguas

El coaxial fue importante en las primeras redes Ethernet, especialmente con 10BASE5 y 10BASE2. Estas redes utilizaban una topología de bus compartido y requerían terminación correcta en los extremos.

Actualmente, estas tecnologías tienen valor histórico y didáctico, pero no se recomiendan para nuevas redes LAN.

Comparación entre coaxial de banda base y banda ancha

Ejercicios propuestos

Ejercicio 1: atenuación total de un cable coaxial

Un cable coaxial tiene una atenuación de:

$\alpha = 6 ; dB/100m$

La longitud instalada es:

$L = 50 m$

Calcular la atenuación total.

Fórmula:

$A_{total} = \alpha \cdot \frac{L}{100}$

Resolución:

$A_{total} = 6 \cdot \frac{50}{100}$

$A_{total} = 3 dB$

Resultado:

$A_{total} = 3 dB$

Ejercicio 2: potencia de salida

Un transmisor entrega al cable:

$P_{in} = 10 mW$

La atenuación total del cable es:

$A_{dB} = 3 dB$

Calcular la potencia de salida.

Fórmula:

$P_{out} = P_{in} \cdot 10^{-\frac{A_{dB}}{10}}$

Resolución:

$P_{out} = 10 \cdot 10^{-\frac{3}{10}}$

$P_{out} \approx 5.01 mW$

Resultado:

$P_{out} \approx 5.01 mW$

Ejercicio 3: coeficiente de reflexión

Un cable coaxial de:

$Z_0 = 75 ; \Omega$

se conecta a una carga de:

$Z_L = 50 ; \Omega$

Calcular el coeficiente de reflexión.

Fórmula:

$\Gamma = \frac{Z_L - Z_0}{Z_L + Z_0}$

Resolución:

$\Gamma = \frac{50 - 75}{50 + 75}$

$\Gamma = \frac{-25}{125}$

$\Gamma = -0.2$

Resultado:

$\Gamma = -0.2$

El signo negativo indica inversión de fase en la onda reflejada.

Ejercicio 4: return loss

Con el coeficiente de reflexión del ejercicio anterior:

$|\Gamma| = 0.2$

Calcular la pérdida de retorno.

Fórmula:

$RL_{dB} = -20 \log_{10}|\Gamma|$

Resolución:

$RL_{dB} = -20 \log_{10}(0.2)$

$RL_{dB} \approx 13.98 dB$

Resultado:

$RL_{dB} \approx 14 dB$

Ejercicio 5: VSWR

Con:

$|\Gamma| = 0.2$

Calcular el VSWR.

Fórmula:

$VSWR = \frac{1 + |\Gamma|}{1 - |\Gamma|}$

Resolución:

$VSWR = \frac{1 + 0.2}{1 - 0.2}$

$VSWR = \frac{1.2}{0.8}$

$VSWR = 1.5$

Resultado:

$VSWR = 1.5:1$

Ejercicio 6: retardo de propagación

Un cable coaxial tiene:

$L = 100 m$

y un factor de velocidad:

$VF = 0.66$

Calcular el retardo de propagación.

Primero:

$v = VF \cdot c$

$v = 0.66 \cdot 3 \times 10^8$

$v = 1.98 \times 10^8 m/s$

Luego:

$t_p = \frac{L}{v}$

$t_p = \frac{100}{1.98 \times 10^8}$

$t_p \approx 5.05 \times 10^{-7} s$

Resultado:

$t_p \approx 505 ns$

Ejercicio 7: longitud de onda en el coaxial

Una señal de:

$f = 100 MHz$

se propaga por un coaxial con:

$VF = 0.66$

Calcular la longitud de onda en el cable.

Fórmula:

$\lambda = \frac{VF \cdot c}{f}$

Resolución:

$\lambda = \frac{0.66 \cdot 3 \times 10^8}{100 \times 10^6}$

$\lambda = 1.98 m$

Resultado:

$\lambda = 1.98 m$

Preguntas de repaso

1. ¿Por qué el cable coaxial se llama “coaxial”?
2. ¿Qué función cumple el conductor central?
3. ¿Qué función cumple el dieléctrico?
4. ¿Por qué el blindaje mejora la inmunidad frente a interferencias?
5. ¿Qué diferencia existe entre coaxial de banda base y coaxial de banda ancha?
6. ¿Por qué las redes Ethernet sobre coaxial fueron reemplazadas por UTP y fibra óptica?
7. ¿Qué significa que un cable tenga impedancia característica de 50 Ω o 75 Ω?
8. ¿Qué ocurre si una línea coaxial no está correctamente terminada?
9. ¿Qué representa el coeficiente de reflexión?
10. ¿Qué indica el return loss?
11. ¿Qué significa un VSWR cercano a 1?
12. ¿Por qué la atenuación aumenta con la frecuencia?
13. ¿Qué aplicaciones actuales siguen usando cable coaxial?
14. ¿Qué diferencia existe entre una red CATV tradicional y una red HFC?
15. ¿Por qué el coaxial sigue siendo útil en laboratorio e instrumentación?

Ideas clave de la unidad

• El cable coaxial es un medio guiado con dos conductores concéntricos.
• Su estructura blindada le da mejor inmunidad al ruido que el par trenzado.
• El coaxial puede trabajar como medio de banda base o banda ancha.
• En banda base fue usado históricamente por Ethernet 10BASE5 y 10BASE2.
• En banda ancha sigue siendo importante en CATV, cablemódem y redes HFC.
• La impedancia característica debe respetarse para evitar reflexiones.
• Los valores típicos son 50 Ω para RF e instrumentación y 75 Ω para TV/CATV/video.
• La atenuación aumenta con la longitud y con la frecuencia.
• La pérdida de retorno y el VSWR permiten evaluar adaptación de impedancias.
• El coaxial sigue siendo fundamental en RF, antenas, laboratorio, video y redes de cable.

5 links interesantes para los alumnos

1. CableLabs – DOCSIS 4.0 Technology. Recurso actualizado para entender por qué el coaxial sigue vigente en redes HFC/cablemódem modernas y cómo DOCSIS 4.0 apunta a servicios multigigabit. https://www.cablelabs.com/technologies/docsis-4-0-technology 
2. SCTE 74 – Specification for Braided 75 Ohm Flexible RF Coaxial Drop Cable. Referencia normativa específica para cables coaxiales flexibles de 75 Ω usados en la industria broadband. https://account.scte.org/standards/library/catalog/scte-74-specification-for-braided-flexible-rf-coaxial-drop-cable/ 
3. IEEE 802.3 Ethernet. Referencia para ubicar históricamente Ethernet sobre coaxial, incluyendo 10BASE5 y 10BASE2, y relacionarlo con la evolución posterior hacia par trenzado y fibra. https://www.ieee802.org/misc-docs/GlobeCom2009/IEEE_802d3_Law.pdf 
4. Pasternack – Coaxial Cable Impedance Calculator. Útil para que los alumnos experimenten con diámetro del conductor, dieléctrico e impedancia característica. https://www.pasternack.com/t-calculator-coax-cutoff.aspx
5. Times Microwave – Coaxial Cable Attenuation and Power Handling Calculator. Recurso práctico para estimar pérdidas en función de frecuencia, longitud y tipo de cable coaxial. https://timesmicrowave.com/calculator/ 

RESOLUCIÓN DE LOS EJERCICIOS

Resolución de ejercicios con Python