Artículo de fondo escrito por ProSoft Technology
¿Por qué querría alguien un cable que funcione como una antena? Después de todo, se ha dedicado mucha investigación y desarrollo a la mejora del blindaje del cable precisamente para evitarlo. Ahora bien, existen algunas condiciones en los sistemas de comunicaciones industriales en los cuales el uso de un cable radiante como antena ofrece importantes ventajas.
Los casos más habituales son la comunicación con equipos en movimiento, la sustitución de anillos colectores en equipos rotativos y el suministro de una señal nítida de RF cuando los obstáculos o el diseño de la planta evitan que exista una clara “línea de visión” para transmitir desde una antena tradicional.
¿Qué es un cable radiante como antena?
Un cable radiante es una antena larga y flexible con ranuras para radiar señales de RF que se puede instalar en esquinas, a lo largo de sistemas monorraíl y a través de túneles para propagar señales inalámbricas de datos en situaciones difíciles o imposibles para las antenas tradicionales. Dado que la antena de cable radiante se puede montar apenas a unos centímetros del lugar donde se necesita recibir la señal, aísla la señal inalámbrica para que no llegue hasta otras máquinas que pueda haber en la planta. El cable se suministra en diferentes longitudes para cubrir las necesidades de la mayoría de aplicaciones.
En un típico cable coaxial, un blindaje metálico que envuelve el cable aísla las señales transmitidas en el cable desde las ondas electromagnéticas en el aire que rodea al cable. Esto ayuda a mantener una señal intensa en el cable, y evita que la señal genere interferencias con los equipos de RF que se encuentren cerca. Sin el blindaje, el cable funcionaría como una antena, transmitiendo la señal que transporte hacia el aire y recibiendo ondas de radio procedentes de otros dispositivos de RF.
Para aquellos que recuerdan la TV por cable analógica, experimentamos este fenómeno cuando veíamos imágenes “fantasma” en algunos canales. En lugar de recibir tan solo la señal de vídeo enviada desde la compañía de cable a través del cable coaxial, también recibíamos las emisiones de este canal a través del aire, de la misma señal de vídeo tal como la recogía el cable coaxial funcionando como antena. Éste era un uso no intencionado del cable radiante que producía resultados no deseados.
El mismo principio que entonces nos daba unas imágenes de TV borrosas se usa para fabricar un cable que emite señales intencionadamente. Se denomina cable radiante o cable alimentador con fugas. La diferencia entre el cable radiante y los cables de TV mal blindados es que el blindaje en el cable radiante está diseñado con ranuras exactas que permiten transmitir señales a una frecuencia determinada. De esta forma, estos cables se sintonizan con el equipo de RF al cual se conectan. El blindaje del cable aún bloquea la RF no deseada, pero permite emitir y recibir señales de la frecuencia correcta. Esto hace que el cable radiante funcione igual que una antena.
Ubicación precisa de señales de RF en plantas saturadas
Otra ventaja que ofrece el uso de cable radiante como antena se debe a su capacidad de ubicar potencia RF de forma muy precisa. El uso de equipos de comunicación inalámbrica en fábricas está creciendo con rapidez, lo cual significa que éstas están atestadas de ondas de radio en todas las frecuencias más comunes. Para los fabricantes de maquinaria que necesitan utilizar señales inalámbricas, esto supone un problema real. Con una solución de cable radiante, las nuevas máquinas pueden coexistir en el atestado espacio de RF de la planta sin aumentar la cacofonía. Esto se debe a que el cable radiante emite RF en una sola dirección y solo necesita la potencia requerida para enlazar con otra antena a una distancia relativamente fija. Si la red Wi-Fi general de la planta está gritando a todos los que escuchen, el equipo de la nueva máquina puede funcionar con un suave susurro.
Esta ventaja resulta especialmente importante en máquinas rotativas, que tradicionalmente han utilizado anillos colectores para conducir las señales de comunicación de las I/O desde la parte móvil de la máquina hasta un controlador en la parte fija. La instalación de los anillos colectores es costosa, necesitan un mantenimiento periódico y su velocidad de comunicación puede ser baja debido al ruido en los anillos y en las escobillas instaladas sobre los anillos. Las soluciones inalámbricas tradicionales pueden funcionar, pero a menudo el movimiento de la máquina obstruye el enlace inalámbrico, de forma que se necesitan antenas de mayor ganancia que generan una mayor “contaminación de ruido” de RF. El cable radiante se utiliza en estas aplicaciones para proporcionar una trayectoria clara y consistente a la antena rotativa, sin que interfiera con otros sistemas inalámbricos cercanos.
Flexibilidad en la instalación
El cable radiante también es beneficioso gracias a su flexibilidad inherente. Al ser un cable, puede seguir prácticamente cualquier trayectoria para suministrar una señal inalámbrica allí donde las antenas apenas pueden llegar. Una de las primeras aplicaciones del cable radiante como antena consistió en permitir la conectividad de radio bidireccional a los trabajadores de emergencia dentro de túneles de carreteras y vías ferroviarias. En el ámbito industrial, existen numerosos lugares de difícil acceso, tanto túneles reales como “túneles de RF” creados por obstáculos. Un ejemplo de ello sería un almacén, donde las estanterías metálicas y las mercancías colocadas sobre ellas pueden cause provocar problemas de obstrucción y reflexión a una antena tradicional. El cable radiante se puede instalar a lo largo de los pasillos para suministrar una señal intensa donde se necesite.
Resumen
El cable radiante como antena ofrece algunas ventajas únicas para algunos los desafíos que representa la comunicación industrial. El cable radiante proporciona velocidades de transmisión de los datos consistentes a lo largo de una gran distancia, se le puede dar forma para suministrar la señal en entornos de difícil acceso y reduce la congestión de RF en la planta al confinar su señal de RF a la zona exacta donde se necesite. Estas ventajas resultan especialmente valiosas en aquellas aplicaciones en las que las máquinas se mueven siguiendo una ruta predefinida, cuando el acceso sea especialmente difícil con una amplia cobertura y cuando las señales en los equipos rotativos se transmitan de otra forma mediante anillos colectores. Hay que prestar atención a la selección e instalación de los componentes de una solución de cable radiante. No obstante, con un poco de preparación y consejo de un suministrador experimentado en RF para la industria, un sistema de cable radiante como antena puede ofrecer comunicaciones sin problemas para sus aplicaciones más exigentes.
