Articulo de Steve Lampen sobre los nuevos coaxiales Belden para UHD

1. Comenzando a caminar por el sendero del 12G-SDI
4K es un término comúnmente utilizado para describir la resolución de la pantalla de vídeo que es de
unos 4000 píxeles. Eso es aproximadamente cuatro veces la resolución de HD en su versión mas alta:
1080p. La versión broadcast de 4K, llamada UHD (ultra-alta definición), tiene una resolución de 3840
píxeles por 2160 líneas. DCI (Digital Cinema Initiative), la versión 4K de Hollywood, tiene una resolución
de 4096 píxeles por 2160 líneas. Ambos tienen una velocidad de reloj de cerca de 12 GHz, de ahí el 12G-
SDI. Hace varios años, creamos un cable de video RG-6 (1694A) que transportaba HD a más de 370 pies
(113m). Pero cuando el 3G-SDI llegó a escena, esa señal de video - también llamada 1080p / 60 o 1080p
/ 50 - era el doble del ancho de banda de alta definición (HD), lo cual redujo las capacidades de distancia
del 1694A a 78m.
Aunque ha cambiado a lo largo de los años, la distancia mágica para los cables de video hoy es de 100m
(328 pies). Siempre me he preguntado de dónde vino ese número. ¿No es eso la limitación de la
distancia de los cables de datos como Categoría 5e, 6 o 6A? ¿Cómo se aplica esto al cable de vídeo? Pero
entonces se me ocurrió: La mayoría de las instalaciones de transmisión y vídeo utilizan cables de datos.
De hecho, algunos profesionales dicen que estas aplicaciones eventualmente consistirán únicamente en
cables de datos. En este momento, muchas instalaciones tienen un diseño híbrido con datos y cables
coaxiales, así que tal vez tenga sentido que el cable coaxial siga la misma regla.
Fue entonces cuando decidimos crear el primer cable diseñado específicamente para llevar señales 3G-
SDI hasta 100m: 1794A - y lo hicimos hace unos cinco años. Era un cable levemente más grande que
1694A. Hoy en día, HD casi gobierna el mundo del video, sin embargo, el cable RG 7 que creamos no
terminó siendo un super vendedor. Incluso entonces sabíamos que el siguiente paso para los cables de
video implicaría 4K.
¿Pero sería posible la transmisión de señal 12G-SDI por cable coaxial? La mayoría de la gente dijo que
no.
Una nota importante sobre el acantilado digital
Ahora es un buen momento para señalar que las distancias citadas en este blog no se basan en pruebas
de campo. Estos son valores calculados basados en una fórmula que apareció por primera vez en SMPTE
ST-259M para evitar lo que se conoce como el "acantilado digital". Cuanto más lejos vayamos en un
cable, más cerca se llega al acantilado digital. La imagen se ve bien, por lo que realmente no sabemos lo
cerca que estamos de dejar de recibirla. Pero cuando se instala un cable que es demasiado largo, ya no
se obtiene ninguna imagen. El chip receptor no ve suficiente señal (o el ruido y las reflexiones
desordenan la señal), por lo que no obtiene nada. La diferencia en longitud de una imagen perfecta a
ninguna imagen podría ser sólo unos pocos pies.
Si conoces la frecuencia de reloj, o la velocidad de datos, de la aplicación, podemos determinar hasta
qué punto la señal puede ir con seguridad y mantener una imagen a lo largo del cable. En cualquier
sistema de datos digitales, los datos reales no pueden superar una frecuencia de la mitad del reloj. Esto
se llama el límite de Nyquist. Originalmente, la fórmula para SD-SDI era -30 dB (atenuación) a ½ de la
frecuencia de reloj. Usando esta fórmula, las señales digitales se podrían enviar fácilmente centenares,
incluso miles de pies antes de alcanzar la distancia -30dB. Luego, con el cambio a HD, SMPTE ST 292 se
escribió con una fórmula más conservadora de -20 dB a ½ la frecuencia de reloj. Eso significa que no
puedes ir tan lejos. Esta distancia de seguridad era muy conservadora.

2. ¿Qué tan lejos va? Con el paso del tiempo, el rendimiento del cable HD continuó mejorando, y recibimos
consistentemente este tipo de comentarios de los clientes: "Fui dos veces más lejos que su gráfico de
distancia" Algunos clientes incluso dijeron que podrían ir tres veces más lejos. No sólo el cable
mejoraba, sino también los conectores y chips que enviaban y recibían las señales. Cuando parecía que
4K eventualmente se convertiría en estándar, Belden presionó al grupo de estándares SMPTE para
cambiar la fórmula de distancia para estas aplicaciones. Propusimos una nueva fórmula y obtuvimos
nuestro deseo: -40 dB a ½ de la frecuencia de reloj. Esto significa que, para un cable de 12 GHz, la
atenuación no debe ser mayor de -40 dB a 6 GHz (½ frecuencia de reloj de 12 GHz). Para la versión de 6
GHz de 4K, la fórmula sería -40 dB a 3 GHz. Al comparar los datos en la tabla de distancias siguiente, esta
es la razón por la cual parece que los números a veces no tienen sentido. Las fórmulas (mostradas en la
parte superior de cada columna) siguen cambiando. Esto es sólo un extracto de nuestra tabla de
Distancias recomendadas de Transmisión. Y muestra nuestro primer cable 4K, 4794R.
Hay bastantes cosas nuevas a recalcar en este gráfico. La primera es la columna para SMPTE ST-425, que
cubre quad-link de 12 GHz para UHDTV1. Éste era el sistema de entrega original de 12 GHz, que dividía
12 Gbps en cuatro cables. En ese caso, cada cable lleva 3 Gbps / 3 GHz por un cable que ya existe. Pero,
con la nueva fórmula (-40 dB a ½ de la frecuencia de reloj), van más lejos que en el anterior estándar
SMPTE ST-424, a pesar de que son los mismos cables que siempre se han estado utilizando.
Si los cables bajo las fórmulas -30 dB y -20 dB pueden ir dos o tres veces la distancia mostrada, ¿dónde
está el acantilado para el cable 12G-SDI - especialmente en la columna SMPTE ST 2082-1? La ubicación
real del acantilado está influenciada por la calidad de la instalación, los conectores elegidos, el equipo,
los chips, los conectores y todo lo demás en la línea (paneles de conexión, cables de conexión y
conectores, adaptadores, feed-through, etc)
Un nuevo cable para la transmisión de señal 12G-SDI
Recientemente hemos lanzado un nuevo cable para 4K / UHDTV (12G-SDI): Belden 4794R. Este cable
coaxial es el primero diseñado específicamente para el cable de vídeo UHD de enlace único de 4K en el
mercado broadcast para la transmisión de señal de 12G-SDI. El coaxial 4794R de Belden para 4K /

3. UHDTV (12G-SDI) ofrece un rendimiento superior, una instalación más sencilla y un peso y un espacio
reducidos en comparación con los enlaces cuádruple o doble.
A primera vista es difícil ver qué hace este cable diferente. Todavía parece un cable coaxial. Pero lo que
sucede debajo de la chaqueta del cable es lo que realmente hace la diferencia. Hay cinco factores que
establecen este nuevo diseño de cable coaxial de 4K como un caso aparte:
1. Conductores de cobre revestidos con plata
Es fácil comparar el nuevo diseño de cable coaxial 4K de Belden con otros cables coaxiales. Simplemente
compararlos lado a lado. Retirar la chaqueta, la lámina, la malla y el dieléctrico, y examinar el conductor.
El conductor central se ve diferente, ni siquiera es de cobre. En su lugar, es cobre plateado. La plata es el
mejor conductor; su uso reduce la resistencia de todas las señales y es especialmente efectivo para
aquellas señales de alta frecuencia que recorren la superficie. Debido al "efecto de la piel", es
importante asegurarse de que la superficie del conductor sea lo más perfecta posible. En todos nuestros
cables de video digital, la superficie del conductor central tiene un acabado espejo. En este cable de 4K,
es una capa de plata con un acabado espejo.
2. Una mezcla de plástico y burbujas de aire
En el cable coaxial, el dieléctrico está hecho de una combinación de plástico y burbujas de aire
(nitrógeno, en realidad - mucho más preciso que el aire regular). Conocido como "polietileno de espuma
inyectada con gas nitrógeno", la cantidad de nitrógeno impacta la velocidad de la señal que viaja por el
cable, llamada Velocidad de Propagación (Vp). Puede parecer que añadir aire resultaría en un plástico
blando (y podría si no sabes cómo hacer la inyección de gas). Pero el resultado en las fábricas de Belden
es realmente un material duro. Esto mantiene el conductor central en el centro del dieléctrico,
esencialmente para mantener la impedancia del cable (para el coaxial de video, la impedancia es de 75
ohmios). Un material suave y blando significaría que el fabricante no sabe cómo hacer "Gas inyectado /
espumado" muy bien. Este material duro se llama "nitrógeno de celdas duras de alta densidad con
espuma inyectada". Si está comparando cables, simplemente apriete el dieléctrico de cada cable con los
dedos.
3. Nuevo tipo de polietileno
Otro cambio notable en el diseño del cable coaxial 4K de Belden es un nuevo tipo de polietileno (el
plástico más común del mundo). Hay cientos de variedades de polietileno, todas ofrecen diferentes
niveles de rendimiento y precio. El polietileno utilizado en estos nuevos cables ofrece pérdidas
significativamente más bajas que los tipos anteriores. Por lo que sabemos, esta es la primera vez que
este tipo de polietileno se ha utilizado en un cable de vídeo.
4. Lamina de blindaje unida al núcleo
Conjuntamente, el conductor central y el dieléctrico que lo rodea componen el "núcleo" del cable. Sobre
el núcleo va un protector en hoja. En el pasado, este primer protector se dejaba suelto, envuelto
alrededor del núcleo plástico. Pero el nuevo diseño de cable coaxial de 4K une la lámina al núcleo. Con
los conectores BNC de una sola pieza, la lámina suelta puede llegar a arrugarse a medida que el conector
la empuja, sino se hace correctamente, lo que hace que la conexión sea mala. Con la lámina adherida,
"arrugar" no es posible. Además, la hoja unida estabiliza esta capa para que no pueda moverse. Y ello
tambien estabiliza la impedancia del cable, que se determina por la distancia desde el conductor central
hasta esta capa de lámina. El BNC se desliza perfectamente, haciendo un conector rápido aún más
rápido.

4. El nuevo cable coaxial 4K de Belden tiene sólo dos cosas en común con sus predecesores. En primer
lugar, ambas versiones son del mismo tamaño. Esto se logró manteniendo el mismo Vp al 83%.
Mantener las mismas dimensiones que la versión anterior permite utilizar conectores existentes con
este nuevo cable. En segundo lugar, los cables tienen unamisma chaqueta de PVC. La leyenda de la
impresión es diferente, por supuesto, ya que el nuevo cable está marcado "12 GHz 4K UHD." ¡Pero ahí es
donde la semejanza acaba!
Funcionamiento de la malla del cable
Después de la primera lámina, viene una capa trenzada con una cobertura del 95% - la mayor cobertura
posible en un solo enmallado. Mejorar el rendimiento del trenzado es uno de los aspectos más difíciles
de crear un nuevo diseño coaxial de 4K. Si nos fijamos en la impedancia del cable (return loss o pérdida
de retorno), los diseños antiguos tienen un montón de picos a diferentes frecuencias. Estos son
causados por las dimensiones de la trenza, la relación entre los conductores individuales, cómo las
trenzas de cable se tejen entre sí, el ángulo en el que se cruzan entre sí (ángulo de trenzado) y muchos
otros factores. Estos picos a menudo se encontraban en frecuencias muy altas. La mayoría de los cables
HD se detienen a 3 GHz (o 4,5 GHz para 1080p / 50-60). Si los picos eran más altos que esas frecuencias,
entonces no importaban. Había poca señal mas arriba, así que los ignoramos. Pero ahora, a 6 GHz o 12
GHz para 4K - y finalmente 24 GHz o más para 8K - tenemos señales donde están los picos. Ya no
podemos ignorarlos.
La manera más simple de lidiar con estos picos es simplemente moverlos hacia arriba en frecuencia. El
problema: cuando revisitemos esto para 8K, esos picos estarán allí, más grandes que nunca, y mucho
más difíciles de tratar. Con estos nuevos diseños, hemos podido probar las máquinas enmalladoras y
marcarlas para el tipo de cable mas adecuado - algunas para 6 GHz, otras para 12 GHz. Incluso estas
trenzadoras, que son máquinas bastante antiguas, están entrando en una nueva era de precisión y
calidad.
A continuación se muestra el rendimiento resultante de la pérdida de retorno de uno de los primeros
cables 4K de Belden. El trazo verde muestra una pérdida típica de retorno de cable a 12 GHz. La línea
roja sobre el resultado del muestreo verde es una garantía de pérdida de retorno. Ningún cable será
peor que esos valores en rojo. La línea azul representa los límites sugeridos por SMPTE para la pérdida
de retorno. Hay un pico en los 9,5 GHz aprox, que es de -20 dB pérdida de retorno (99% de la señal pasa
y el 1% se refleja). El resto del cable está entre -30 dB y -40 dB de pérdida de retorno.

5. Esta tabla muestra exactamente lo que significan estos valores de pérdida de retorno, cuánta señal pasa
y cuánto se refleja de nuevo en la fuente:
Las ventajas del “Tri-Shield”
Ahora, de nuevo volvamos al diseño del nuevo cable coaxial 4K. Sobre la trenza de cable de la que
acabamos de hablar hay otra lamina (foil). Este papel de aluminio se llama "tri-shield". Como el otro foil,
también está pegado. En este caso, está unido al forro. Cuando despojamos al cable de esta chaqueta, la
primera hoja sale con ella. La mayoría de los instaladores ni siquiera se dieron cuenta de que estaba ahi.
Pero esto le da una eficacia de escudo alta - mejor que 120 dB de rechazo de ruido. Esto es
especialmente efectivo para cables de largos recorridos. Para cables más pequeños, podríamos volver a
una sola hoja, unida al núcleo y una malla sobre ella. Eso lo hara un poco más flexible, y la gente espera
flexibilidad de los cables pequeños. Además, los cables pequeños no van tan lejos, y se utilizan a

6. menudo en el cableado de rack a rack, por lo que la posibilidad de ruido e interferencia se reduce de
nuevo. Un tri-blindaje podría no ser tan efectivo para estos cables.
El duro trabajo de Belden vale la pena
Este gráfico muestra el resultado del trabajo de Belden en su propio cable coaxial 4K. Representa la
atenuación de la señal del nuevo diseño 4K (línea roja) en comparación con el mismo tamaño de cable
en su versión anterior (línea azul).
A 12 GHz, nuestro nuevo diseño de cable tiene 8 dB de atenuación mejorada en comparación con el
diseño anterior. Esta atenuación mejorada se debe al conductor central de cobre recubierto de plata y al
dieléctrico de polietileno mejorado, que mencionamos anteriormente.
Traduccion libre de juan.cortes@belden.com
Steve Lampen se unio a Belden en 1989, siendo actualmente gerente de producto para
broadcast. Antes de Belden, trabajo como ingeniero en radio, cine y television. Steve
cuenta con licencia FCC, certificaciones SBE y BICSI. En 2011 fue nombrado “Mejor
educador” por la Society of Broadcast Engineers. Su libro “The Audio-Video Cable
Installer’s Pocket Guide" esta publicado por McGraw-Hill. Sigalo en su blog
www.belden.com/blog