Cables y conectores Wi-Fi

Cables y conectores de las antenas Wi-Fi

Una buena antena Wi-Fi puede mejorar mucho la cobertura y calidad de la señal de un router. Para colocar la antena en el lugar idóneo, en ocasiones, hay que distanciar la antena del equipo. En estos casos deben utilizarse cables y conectores para conectar la antena con el equipo Wi-Fi.

Realizar esta conexión de cualquier manera puede arruinar la cobertura de la red. Es importante elegir los cables y conectores adecuados para conseguir que efectivamente se logra la mejora buscada de las comunicaciones.

Por ejemplo, puede interesar colocar una antena exterior para dar cobertura al jardín o cualquier área abierta. También puede interesar colocar una antena en el techo para ofrecer una mejor cobertura en una sala grande. En estos casos, será necesario utilizar cables. Veamos pues lo que hay que saber sobre los cables y conectores de las antenas Wi-Fi.

Por cierto, si se va a colocar una antena exterior al equipo, es importante instalar una antena que ofrezca unas propiedades adecuadas al entorno que queremos cubrir. Existen antenas con ganancias mucho mayores que las que traen los routers Wi-Fi por defecto. También existen antenas que pueden orientar la cobertura hacia el lugar deseado. Puede conocer más sobre las posibilidades de las antenas en este otro artículo: Antenas Wi-Fi. Lo que hay que saber.

Los cables de las antenas Wi-Fi

Al situar una antena en una posición distante del equipo Wi-Fi, se hace necesario utilizar un cable para unir ambos equipos. Aunque no deja de ser un cable eléctrico, no vale cualquier cable. El propio cable se ve sometido a interferencias radioeléctricas del entorno que son necesario evitar. Esto se consigue utilizando un determinado tipo de cable conocido como cable coaxial.

Los cables coaxiales se caracterizan porque disponen de un conductor central rodeado de una malla metálica concéntrica que le protege de las interferencias. El cable típico de la antena de televisión es un ejemplo de cable coaxial, aunque ese cable concreto no es el adecuado para Wi-Fi.

Ejemplos de cables de antenas
Ejemplos de cables de antenas

Es importante tener presente que, desde el punto de vista radioeléctrico, mientras mayor sea la longitud del cable, peor. El cable introduce pérdidas en la señal que van desde los 0,05 a 1dB por metro. Por tanto, a menor longitud del cable, menores pérdidas. Siempre es mejor mover el equipo Wi-Fi que alargar el cable que lo une con la antena.

Comprar un cable de antena

Antes de comprar el cable, hay que asegurarse de que sea óptimo para la frecuencia de 2,4 GHz o 5 GHz. Un cable puede ser muy apropiado para aplicaciones de televisión y vídeo y no serlo para Wi-Fi. Elegir el cable adecuado es casi tan importante como elegir la antena adecuada. Todos los cables introducen pérdidas, pero unos introducen más pérdidas que otros.

El precio del cable puede variar entre menos de 1 euro por metro a más de 50. Esto nos da una idea de la variedad que existe. Quizás, el cable más utilizado es el de tipo RG-58. Es de los más económicos, pero también es el que introduce más pérdidas. De nada sirve decidirse por una muy buena antena, si luego se pierde la señal en el cable. Los cables de tipo RG los fabrica Belden (www.belden.com).

Pérdidas en distintos tipos de cables
Pérdidas en distintos tipos de cables

Otros cables muy utilizados son los de tipo LMR. Éstos son unos cables fabricados por Times Microwave Systems (www.timesmicrowave.com). Si se busca un cable que introduzca muy poca pérdida, aunque sea caro, tenemos los cables Heliax (LDF) fabricados por Andrew Corporation (www.andrew.com).

Los conectores

El cable interconecta la antena con el equipo Wi-Fi. Esta conexión no es rígida, sino que se realiza a través de unos conectores a cada extremo del cable: en la antena y en el equipo Wi-Fi. La utilización de conectores facilita el intercambio de antenas o del propio cable, pero tiene un inconveniente: añade pérdidas a la señal. Por tanto, hay que evitar utilizar más conectores de los imprescindibles. Por ejemplo, no es buena idea utilizar varios segmentos de cable interconectados para extender la longitud del cable o varios conectores para adaptar sus tipos. No cuidar este detalle puede restar mucha eficacia al resto de la instalación.

El cable está soldado al conector. Como los conectores y los cables pueden encontrarse en cualquier tienda especializada, parece fácil fabricarlo uno mismo. Sin embargo, si es posible, es recomendable comprar el cable completo con sus conectores ya puestos. La razón es que el soldar conectores a cables es un arte y una ciencia que requiere contar con experiencia para obtener resultados óptimos.

Existen dos tipos de conectores conocidos como macho y hembra. Estos conectores se pueden interconectar entre sí. Por ejemplo, en la antena suele haber un conector de tipo hembra y en el cable, uno de tipo macho. Esto permite conectar el cable a la antena.

Tipos de conectores

No existe una regulación específica sobre conectores, lo que hace que en el mercado exista una gran variedad de modelos distintos. Algunos de estos modelos están muy extendidos, mientras que otros son específicos de un fabricante (conectores propietarios). Por ejemplo, Cisco y LinkSys utilizan conectores TNC; los equipos Intel tienen conectores BNC y las empresas Avaya y Orinoco utilizan conectores de diseño propio. El problema se agrava si tenemos en cuenta que el tipo de conector de la antena suele ser distinto del tipo de conector del equipo Wi-Fi.

Ejemplos de conectores
Ejemplos de conectores

Los tipos de conectores más comunes son los siguientes:

  • N. Navy (marina). Es el conector más habitual en las antenas Wi-Fi. Trabaja bien con frecuencias de hasta 10 GHz. Es un conector de tipo rosca. Estos conectores tienen un tamaño apreciable y, a veces, se confunden con los conectores de UHF, aunque estos últimos no son aptos para Wi-Fi.
  • BNC. Bayonet Navy Connector (conector tipo bayoneta de la marina). Es un conector barato utilizado en las redes Ethernet del tipo 10Base2. Es un tipo de conector muy común, pero no son los mejores para trabajar en la frecuencia de Wi-Fi.
  • TNC. Threaded BNC (conector BNC roscado). Es una versión roscada del conector BNC. Este tipo de conector es apto para frecuencias de hasta 12 GHz.
  • SMA. Sub-Miniature Connector (conector subminiatura). Son unos conectores muy pequeños, van roscados y trabajan adecuadamente con frecuencias de hasta 18 GHz.
  • SMC. Se trata de una versión todavía más pequeña de los conectores tipo SMA. Son aptos para frecuencias de hasta 10 GHz. Su mayor inconveniente es que sólo son utilizables con cables muy finos (con alta pérdida). El conector SMB es una versión del SMC con la ventaja de que se conecta y desconecta más fácilmente.
  • APC-7. Amphenol Precision Connector (conector Amphenol de precisión). Se trata de un conector con muy poca pérdida, y muy caro, fabricado por la empresa Amphenol. Tiene la particularidad de que no tiene sexo.
  • MCX (micro coaxial) o MMCX (micro-miniature coaxial). Son conectores que destacan por su tamaño extremadamente reducido. El MCX es similar a uno de tipo SMB pero un 30% más pequeño. El de tipo MMCX se suele utilizar en los adaptadores Wi-Fi de tipo PCMCIA. Son aptos para frecuencias de hasta 6 GHz

Si nos vamos a decidir por fabricar nosotros mismos el cable, a la hora de comprar el conector, es importante tener presente que el cable le vaya bien al conector. Como hemos visto, existen cables y conectores de distintos tamaños. Por ejemplo, un cable del tipo LMR-400 tiene unos 12 milímetros de diámetro, mientras que el LMR-200 sólo tiene 6 milímetros de diámetro.

Por último, existen conectores pensados para ser ensamblados en equipos. Estos conectores vienen con distintos tipos de sujeciones: atornillado, roscado, etc.

El adaptador o pigtail

A veces, el equipo Wi-Fi es de pequeñas dimensiones, por lo que incorpora un conector muy pequeño (por ejemplo, de tipo MMCX). Éste puede ser el caso de tarjetas Wi-Fi de tipo USB. A estos conectores tan pequeños no se les puede unir un cable de antena normal, por lo que existen dos soluciones:

  • Utilizar un conector adaptador. Se trata de un conector que por un lado es de tipo N y por el otro de algunos de los tipos super pequeños.
  • Utilizar un pigtail (una trenza). Se trata de un pequeño cable fino con el conector pequeño en un extremo y uno normal, por ejemplo, de tipo N, en el otro. A partir del conector tipo N ya se puede utilizar un cable normal de antena.
Ejemplo de adaptador (izquierda) y pigtail (derecha)
Ejemplo de adaptador (izquierda) y pigtail (derecha)

En el mercado se pueden encontrar distintos tipos de adaptadores y de pigtail. La mejor solución es utilizar un conector adaptador, pero no son fáciles de encontrar. En cuanto a los pigtail, no sólo son más comunes, sino que, si es necesario, pueden construirse.

Generalmente, la fabricación de un adaptador consiste en utilizar un cable fino al que se le pueda conectar el conector pequeño. Este cable debe ser corto, para evitar las pérdidas al máximo, pero con la suficiente longitud como para hacerlo manejable.

Hay que tener en cuenta que, si la antena externa a utilizar va a situarse a corta distancia del equipo Wi-Fi, es mejor utilizar un pigtail largo que un pigtail corto conectado a un cable grueso más largo. Cada conector introduce pérdidas de atenuación, por lo que se pierde con la utilización de un cable fino se recupera al al utilizarse menos conectores.

En algún caso, en vez de utilizarse un conector pequeño para conectar el cable de antena al equipo Wi-Fi, lo que se hace es que se suelda el cable de antena directamente al equipo Wi-Fi, sin conector. Para ello, será necesario abrir el equipo Wi-Fi, identificar las conexiones de la antena externa y realizar la soldadura sacando el cable por el sitio que se vea más adecuado.

Por cierto, antes de lanzarse a soldar algo en el equipo Wi-Fi, conviene saber que realizar esta operación no sólo deja al equipo Wi-Fi sin garantía, sino que se tiene el riesgo de producirle daños irreparables al equipo. Esta operación sólo debe ser realizada por personal especializado.

Sustituir la antena por un conector
Sustituir la antena por un conector

Pérdidas y ganancias en la transmisión

Cuando nos decidimos a colocar una antena externa es porque deseamos resolver algún problema de cobertura: bien por exceso o por defecto. Es muy habitual que este problema se resuelva con la experimentación; no obstante, conviene conocer los parámetros de los que depende el alcance de las transmisiones de radio.

En realidad, se trata de un problema de sumar y restar. A las ganancias de las antenas y del equipo transmisor hay que restarle las pérdidas de propagación y la de los cables y conectores. El resultado será un nivel de señal que, dependiendo del equipo receptor, puede ser o no suficiente para mantener una comunicación.

Valores típicos en el cálculo del alcance
Valores típicos en el cálculo del alcance

Consideremos un ejemplo complejo. Supongamos que queremos establecer una comunicación punto a punto entre dos edificios o redes distantes. Utilizamos dos equipos Wi-Fi bridge con antenas externas direccionales. En este tipo de comunicación Wi-Fi extremo a extremo contaríamos con los siguientes factores:

  • Gs. Ganancia de salida. Es la potencia con la que sale la señal del equipo de radio transmisor.
  • Pca. Pérdida del cable del extremo transmisor. Hay que contar las pérdidas de todos los cables que intervienen en la instalación, incluido el cable adaptador (pigtail), si lo hubiera. Dependiendo de la calidad del cable, las pérdidas pueden variar entre los 0,05 y 1 dB por metro. Si no se utilizase una antena exterior, no se utilizaría cable de antena y, por tanto, no se consideraría esta pérdida.
  • Pna. Pérdida de los conectores del extremo transmisor. Los conectores producen pérdidas. Generalmente se considera una pérdida de 0,25 dB por conector. De la misma forma, si no se utilizase una antena exterior, no se utilizarían conectores para la antena y, por tanto, no se consideraría esta pérdida.
  • Gaa. Ganancia de la antena del extremo transmisor. Este valor depende del modelo de antena que se utilice. Esta ganancia varía habitualmente entre los 6 y los 24 dB.
Pérdidas de propagación al aire libre sin obstáculos (2,4 GHz)
Pérdidas de propagación al aire libre sin obstáculos (2,4 GHz)
  • Pp. Pérdida de propagación. Es la cantidad de señal que se pierde en el desplazamiento de las señales radioeléctricas por el espacio (el aire). Estas señales se propagan a la velocidad de la luz. Incluso tienen la habilidad de poder traspasar paredes, techos, puerta o cualquier otro obstáculo. Además, pueden colarse por los pequeños agujeros gracias a un fenómeno conocido como difracción. En un espacio sin obstáculos, la pérdida de propagación puede calcularse con la siguiente fórmula: Pérdida = 20·log10(distancia en Km) + 20·log10(frecuencia en MHz) + 32,4. En el caso de utilizarse una frecuencia de 2,4 GHz, esta fórmula puede sustituirse por esta otra:

 Pérdida = 100 + 20log10(distancia)

  • Gab. Ganancia de la antena del extremo receptor.
  • Pnb. Pérdida de los conectores del extremo receptor.
  • Pcb. Pérdida del cable del extremo receptor.

Todos estos datos suelen venir indicados en la hoja de características de los distintos dispositivos.

Factores que intervienen en el alcance (configuración más amplia)

Esto quiere decir que el nivel de señal que le llega al equipo de radio receptor es el siguiente:

S = Gs – Pca – Pna + Gaa – Pp + Gab – Pnb – Pcb

Si se desea tener en cuenta las condiciones ambientales, se pueden estimar unas pérdidas adicionales de 20 dB.

Dependiendo de las características del equipo receptor, este nivel de señal puede ser suficiente para una u otra velocidad de transmisión o para no hacer posible la comunicación. El nivel de señal que necesita el equipo receptor es una de sus características. Por ejemplo, un equipo Wi-Fi de Orinoco (Wi-Fi b) indica que, para una transmisión de 11 Mbps, necesita un nivel de señal de -82 dBm; para 5,5 Mbps, -87 dBm; para 2 Mbps, -91 dBm y para 1 Mbps, le es suficiente con -94 dBm.

Ejemplo de sensibilidad del receptor de un equipo Wi-Fi 802.11 g/b
Ejemplo de sensibilidad del receptor de un equipo Wi-Fi 802.11 g/b

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