Compatibilidad Electromagnética - Cableado de Señales


Universidad Nacional de Misiones
Ingeniería Electrónica
Mediciones Electrónicas e Instrumentación Industrial
Compatibilidad Electromagnética:
Cableado de Señales
Autores:
HOFF, Romina A.
KRUJOSKI, Matías G.
STATKIEVICZ, Elías J.
WASILEWSKI, Walter S.
Grupo Nº 1
Profesores Responsables:
Dr. Ing. Anocibar, Héctor R.
Ing. Olsson, Jorge A.
Sr. Zarratea, Diego
Oberá, Misiones
2014

MEeII FI - UNaM Cableado de Señales
HOFF – KRUJOSKI – STATKIEVICZ - WASILEWSKI Página 3 de 43
Índice
Índice ............................................................................................................................... 3
Introducción ..................................................................................................................... 4
Modelo del Cable Apantallado ......................................................................................... 4
Acoplamiento Capacitivo ............................................................................................. 4
Efecto del blindaje en el acoplamiento capacitivo .................................................... 7
Acoplamiento Inductivo .............................................................................................. 10
Cálculo de la inductancia mutua ............................................................................ 13
Efecto del apantallamiento en el acoplamiento magnético..................................... 14
Acoplamiento magnético entre la malla y conductor interior .................................. 15
Acoplamiento magnético a malla abierta................................................................ 18
Apantallamiento ............................................................................................................. 21
Apantallamiento para prevenir la Radiación Magnética ............................................. 21
Apantallamiento del receptor ante los efectos magnéticos ........................................ 24
Impedancia común de acople .................................................................................... 25
Datos experimentales ................................................................................................ 27
Ejemplo de apantallamiento selectivo ........................................................................ 29
Impedancia de transferencia del Apantallamiento ..................................................... 30
Comparación de Apantallamientos ............................................................................ 31
Malla Trenzada ...................................................................................................... 33
Malla en Espiral ...................................................................................................... 34
Terminación de Malla ................................................................................................ 36
Puesta a Tierra de la Malla ........................................................................................ 37
Cable tipo Cinta ............................................................................................................. 39
Longitud eléctrica .......................................................................................................... 41
Consideraciones finales ................................................................................................ 42

Introducción
En todo sistema electrónico de medición e instrumentación el cableado de las señales de los transductores y sensores es un aspecto importantísimo; ya que según sea la naturaleza del fenómeno medido el cable de la señal puede incorporar interferencias del orden de la magnitud de interés, causando la destrucción o pérdida de la información.
En éste trabajo se presenta un resumen generalizado de los aspectos teóricos y prácticos fundamentales a considerar en la etapa de diseño e implementación de sistemas de medición cableada.
En primera instancia se realiza un modelado teórico del cableado, analizando aspectos circuitales y su influencia en el comportamiento del sistema. Luego se profundiza en el análisis de los aspectos constructivos y normativos para los diversos cableados comerciales. Y finalmente, se listan un conjunto de consideraciones generales que se sugieren realizar al momento de diseñar y construir un sistema de cableado.
Modelo del Cable Apantallado
A continuación se describen y analizan los modelos circuitales que permiten estudiar el funcionamiento de los cableados.
Acoplamiento Capacitivo
Una simple representación de acoplamiento capacitivo entre dos conductores se muestra en la Figura 1. La capacitancia C12 es la capacitancia parásita entre los conductores 1 y 2. La capacitancia C1G es la capacitancia entre el conductor 1 y tierra, C2G es la capacitancia total entre el conductor 2 y tierra, y R es la resistencia del circuito de 2 a tierra. La resistencia R resulta proveniente del circuito conectado al conductor 2 y éste no es un componente parásito. La capacitancia C2G consiste tanto en la capacitancia parásita de conductor 2 a tierra como el efecto de cualquier circuito conectado al conductor 2.

Figura 1: Acoplamiento capacitivo entre dos conductores
푉푁= 푗휔[ 퐶12 퐶12+퐶2퐺 ] 푗휔+ 1 푅(퐶12+퐶2퐺)
1
La ecuación 1 no muestra claramente cómo la tensión de captación depende de los distintos parámetros. Ésta ecuación se puede simplificar para el caso en el que R es una impedancia inferior a la impedancia de la capacitancia parásita C12 más C2G. En casos más prácticos, esto será verdad. Por lo tanto, para
푅≪ 1 푗휔(퐶12+퐶2퐺)
La ecuación 1 puede ser reducida de la siguiente forma
푉푁=푗휔푅퐶12푉1
2
Para el campo eléctrico (capacitivo) el acoplamiento puede ser modelado como un generador de corriente, conectado entre el circuito receptor y tierra, con una magnitud de 푗휔퐶12푉1.
La ecuación es la ecuación más importante para describir el acoplamiento capacitivo entre dos conductores, y muestra claramente cómo el voltaje de captación depende de varios parámetros. Muestra que la tensión de ruido es directamente proporcional a la

frecuencia (휔=2휋푓) de la fuente de ruido, la resistencia R del circuito afectado a tierra, la capacitancia mutua 퐶12 entre los conductores 1 y 2, y la magnitud del voltaje V1.
Suponiendo que la tensión y la frecuencia de la fuente de ruido no se pueden cambiar, esto deja sólo dos parámetros restantes para reducir el acoplamiento capacitivo. El circuito receptor puede funcionar a un nivel de resistencia inferior, o la capacitancia mutua 퐶12 se puede disminuir. La capacitancia 퐶12 puede ser disminuida con la orientación adecuada de los conductores, mediante el blindaje, o separando físicamente los conductores. Si los conductores se colocan más separados, 퐶12 disminuye, disminuyendo así la tensión inducida en el conductor 2. Se muestra el efecto del espaciamiento conductor en el acoplamiento capacitivo en la Figura 2. Como referencia, 0 dB es el acoplamiento cuando los conductores están separados por tres veces el diámetro del conductor. Como se puede observar en la figura, poca atenuación adicional se gana espaciando los conductores una distancia mayor que 40 veces su diámetro.
Figura 2: Efecto de la separación conductor en el acoplamiento capacitivo.
Si la resistencia del conductor 2 a tierra es grande, de tal manera que
푅≫ 1 푗휔(퐶12+퐶2퐺)
La ecuación 1 se reduce a
푉푁=( 퐶12 퐶12+퐶2퐺 )푉1
3
Bajo esta condición, la tensión de ruido producido entre el conductor 2 y tierra es el resultado de el voltaje capacitivo dividido C12 y C2G .La tensión de ruido es independiente de la frecuencia y es de una magnitud más grande que cuando R es pequeña.

En una gráfica de la ecuación 1 contra 휔 puede observarse que el máximo ruido de acoplamiento viene dado por la ecuación 3. También se puede decir que la tensión de ruido real es siempre menor o igual que el valor dado por la ecuación 2.
휔= 1 푅(퐶12+퐶2퐺)
4
La ecuación 2 resulta en un valor de ruido que es 1,41 veces el valor real. En casi todos los casos prácticos, la frecuencia es mucho menor que esta, y la ecuación 2 se aplica.
Figura 3: Respuesta en frecuencia
Efecto del blindaje en el acoplamiento capacitivo
En primer lugar, consideremos el caso de un conductor blindado ideal como se muestra en la Figura 4. Un circuito equivalente del acoplamiento capacitivo también se muestra en la figura. Este es un caso ideal por lo siguiente:
1. La malla encierra completamente conductor 2
2. El escudo es sólido, no hay agujeros en el escudo, como sería el caso de un blindaje trenzado.
3. El escudo no se termina, y no hay ninguna impedancia de terminación en el conductor 2.

Figura 4: El acoplamiento capacitivo con la pantalla colocado alrededor del conductor receptor.
La malla es un conductor sin blindaje expuesto al conductor 1, y porque no hay ninguna terminación en la malla, tiene una alta impedancia de terminación. Por lo tanto la ecuación 3 se puede utilizar para determinar el voltaje recogido por el escudo. La tensión de ruido en el escudo será
푉푁=( 퐶1푠 퐶1푠+퐶2푠 )푉1
5
Desde el circuito equivalente se muestra en la Figura 4 reconocemos, que para este caso ideal, la única impedancia conectada al conductor 2 es la capacitancia C2S. Debido a que no hay otras impedancias están conectados a conductor 2, ninguna corriente puede fluir a través C2S. Como resultado, no puede haber una caída de tensión en C2S, y el voltaje recogido por el conductor 2 será
푉푁=푉푆
6
La pantalla por lo tanto, no redujo la tensión de ruido captado por el conductor 2. Sin embargo, si el escudo está conectado a tierra, el voltaje VS = 0, y de la ecuación 6, la tensión de ruido VN en el conductor 2 es igualmente reducido a cero. Por lo tanto, podemos concluir que el escudo no es eficaz si no está correctamente terminado (a tierra). Como observaremos, en muchos casos, la terminación de la malla es más importante que las características de la malla en sí.
En muchos casos prácticos, el conductor central se extiende más allá de la malla, y la situación se convierte en la de la Figura 5. Allí, C12 es la capacitancia entre el conductor 1 y el conductor blindado 2, y C2G es la capacitancia entre el conductor 2 y tierra. Ambas

de estas capacitancias existen porque los extremos de conductor 2 se extienden más allá de la malla y como resultado de cualquier agujero en la malla. Incluso si la malla está conectado a tierra, ahora existe una tensión de ruido acoplado al conductor 2. Su magnitud se expresa como sigue:
푉푁=( 퐶12 퐶12+퐶2퐺+퐶2푆 )푉1
7
El valor de C12 y por lo tanto VN en la ecuación 7 depende principalmente de la longitud del conductor 2 que se extiende más allá del escudo y en menor medida en todos los agujeros presentes en la malla.
Para un buen apantallamiento del campo eléctrico es necesario; primero, minimizar la longitud del conductor central que se extiende más allá del escudo; y segundo, proporcionar una buena tierra en la malla.
Si además el conductor de recepción tiene una resistencia finita a tierra, la disposición es la que se muestra en la 6. Si la malla está conectada a tierra, el circuito equivalente se puede simplificar como se muestra en la figura. Cualquier capacitancia directamente a través de la fuente puede ser olvidado, ya que no tiene ningún efecto sobre el acoplamiento de ruido. El circuito equivalente simplificado puede ser reconocido como el mismo circuito analizado en la Figura 1, a condición de C2G se sustituye por la suma de C2G y C2S.
Figura 5: El acoplamiento capacitivo cuando conductor central se extiende
más allá de la malla; pantalla puesta a tierra en un punto.

Figura 6: El acoplamiento capacitivo cuando el conductor
del receptor tiene resistencia a tierra.
Por lo tanto si
푅≪ 1 푗휔(퐶12+퐶2퐺+퐶2푆)
Que normalmente es cierto, entonces la tensión de ruido acoplado al conductor 2 es
푉푁=푗휔푅퐶12푉1
8
Esta es la misma que la ecuación 2, que es para un cable no apantallado, excepto que C12 se reduce considerablemente por la presencia del escudo. La capacitancia C12 ahora consiste principalmente en la capacitancia entre el conductor 1 y las porciones sin blindaje de conductor 2. Si se trenza la malla, cualquier capacitancia que existe de conductor 1 a 2 por los agujeros de la malla también se debe incluir en C12.
Acoplamiento Inductivo
Cuando la corriente I fluye a través de un conductor, se produce un flujo magnético ø, que es proporcional a la corriente. La constante de proporcionalidad es la inductancia L; por lo tanto, podemos escribir.

t   L I 9
Y obtenemos para la autoinducción de un conductor como:
t L
I

 10
La inductancia depende de la geometría del circuito y las propiedades magnéticas de los
medios de comunicación que contienen el campo. Cuando la corriente circula en un
circuito, produce un flujo en un segundo circuito, entonces hay una inductancia mutua
(M12) entre los circuitos:
12
12
1
M
I

 11
El voltaje VN inducido en un circuito cerrado de área A, como resultado de un campo
magnético de densidad de flujo B, se halla a partir de la ley de Faraday como:
N
t A
d
V B d A
d
    12
Donde B y A son vectores. Si el circuito es cerrado y la densidad de flujo es sinusoidal
Variable con el tiempo pero constante en la zona del bucle, tenemos que:
cos( ) N V  jBA  13
Como se muestra en la Figura 20, A es el área del circuito cerrado, B es la valor
cuadrático medio (rms) de la densidad de flujo sinusoidal variable con el tiempo, con
frecuencia ω y VN es el valor rms de la tensión inducida.
Figura 7: dependencia del ruido según el área del circuito perturbado

Figura 8: Acoplamiento magnético entre dos circuitos
Debido a que BAcos(θ) representa el flujo magnético total (ø12) acoplado al circuito
receptor, combinando ecuaciones para expresar la tensión inducida en términos de la
inductancia mutua M entre dos circuitos, se tiene:
1
N 1
di
V j MI M
dl
   14
La ecuación anterior, es la ecuación básica que describe el acoplamiento inductivo entre
dos circuitos. La Figura 8 muestra el acoplamiento inductivo (magnético) entre dos
circuitos como lo describe la ecuación 14. I1 es la corriente en el circuito de interferencia,
y M es el término que representa la geometría y las propiedades magnéticas del medio
entre los dos circuitos. La presencia de ω indica que el acoplamiento es directamente
proporcional a la frecuencia. Para reducir la tensión de ruido, B, A, o cos(θ) deben ser
reducidos. El término B puede ser reducida por la separación física de los circuitos o por
torsión de los cables de la fuente, siempre y cuando la corriente circule a través del par
trenzado y no a través del plano de tierra. El área del circuito receptor se puede reducir
colocando el conductor más cerca del plano de tierra (si la corriente retorna a través del
plano de tierra), o mediante el uso de dos conductores trenzados juntos (si la corriente
de retorno está en uno de los pares en lugar del plano de tierra). El término cos(θ) se
puede reducir mediante la orientación adecuada de los circuitos de la fuente y del
receptor.
Algunas diferencias entre acoplamiento de campo magnético y eléctrico: Para el
acoplamiento de campo magnético, el voltaje de ruido se produce en serie con el
conductor receptor, mientras que para el acoplamiento de campo eléctrico, una corriente
de ruido se produce entre el conductor receptor y tierra. Estas diferencias se observan
en la siguiente figura:

Figura 9: Circuito equivalente para acoplamiento del: (A) campo eléctrico; (B) campo magnético.
Cálculo de la inductancia mutua
Antes de calcular la inductancia mutua, usando la ley de Biot-Savart, se puede escribir
la densidad de flujo magnético B a una distancia r de un largo conductor portador de
corriente como:
2
I
B
r



15
Para r mayor que el radio del conductor, la densidad de flujo B es igual al flujo por unidad
de área. Por lo tanto, el campo magnético es directamente proporcional a la corriente e
inversamente proporcional a la distancia r. Se puede determinar la inductancia muta para
cualquier configuración arbitraria de conductores mediante el cálculo del flujo magnético
acoplado circuito que recorre la corriente en cada conductor y luego superponer todos
los resultados para obtener el acoplamiento de flujo total.
Suponiendo que los lados del rectángulo son mucho más largos que los extremos (es
decir, el acoplamiento aportado por los conductores de extremo se puede despreciar).
Los conductores 1 y 2 están llevando una corriente I1 que induce un voltaje VN en el
bucle formado por los conductores 3 y 4. Figura 10 es una vista en sección transversal
que muestra la separación entre los conductores. El flujo magnético producido por la
corriente en el conductor 1 que cruza el bucle entre los conductores 3 y 4 es:
1 1
12 ln
2 2
b b
a a
I I b
Bdr dr
r a
   
     
      16
El conductor 2 también contribuye un flujo igual, a causa de la simetría de los
conductores. Este flujo es en la misma dirección que el flujo producido por la corriente
en el conductor 1. Por lo tanto, el flujo total acoplada al bucle formado por conductores 3
y 4 es el doble que la dada por:

12 1 ln
2
b
I
a
   
        
17
Figura 10: (A) Bucles anidados coplanares; (B) vista en sección transversal de A.
Se tiene que:
7 4*10 ln
b
M
a
  
  
 
18
Por lo que la tensión de acoplamiento resulta:
7 1 4*10 ln N
b di
V
a dl
  
  
 
19
Efecto del apantallamiento en el acoplamiento magnético
Sobre el conductor 2, se coloca un escudo sin conexión a tierra y sin apantallamiento
magnético, así como lo indica la Figura 11, donde M1 es la inductancia mutua entre el
conductor 1 y el escudo. Debido a que el escudo no tiene ningún efecto sobre las
propiedades magnéticas de la geometría o el medio entre los circuitos 1 y 2, no tiene
ningún efecto sobre la tensión inducida en el conductor 2. El escudo, sin embargo, induce
una tensión debido a la corriente en el conductor 1:
S 1S 1 V =jM I 20
Una conexión a tierra en un extremo de la pantalla no cambia la situación. De ello se
deduce, por tanto, que un escudo no magnético colocado alrededor de un conductor y

conectado a tierra en un extremo tiene ningún efecto sobre la tensión inducida
magnéticamente en dicho conductor.
Sin embargo, si el escudo está conectado a tierra en ambos extremos, la tensión inducida
en el escudo, M1S (en la Figura 11), hará que la corriente en el escudo fluya. El actual
escudo inducirá una segunda tensión de ruido en el conductor 2, y esto debe ser tenido
en cuenta. Antes se puede calcular esta tensión, la inductancia mutua entre un escudo
y su conductor central debe ser determinada.
Por esta razón, será necesario calcular el acoplamiento magnético entre un tubo hueco
conductor (el escudo) y cualquier conductor colocado en el interior del tubo.
Figura 11: Acoplamiento magnético cuando un escudo se coloca alrededor del conductor receptor.
Acoplamiento magnético entre la malla y conductor interior
En primer lugar, se debe considerar el campo magnético producido por un conductor
tubular que lleva una corriente axial uniforme, como se muestra en la Figura 12. Si el
orificio en el tubo es concéntrico con el exterior del tubo, no hay ningún campo magnético
en la cavidad, y el campo magnético total es externo al tubo.
Ahora, si un conductor se coloca dentro del tubo para formar un cable coaxial, como se
muestra en la Figura 13. Todo el flujo de la corriente está en el tubo protector que rodea
el conductor interno. La inductancia de la pantalla es igual a:
S L =
s I

21

Figura 12: Campo magnético producido por la corriente en un conductor tubular
Figura 13: Cable coaxial
La inductancia mutua entre la malla y el conductor interior es igual a:
M=
s I

22
Debido a que todo el flujo producido por la malla de corriente rodea al conductor central,
el flujo es el mismo. La inductancia mutua entre el blindaje y el conductor central es igual
a la auto-inductancia del escudo. Esto es muy importante
M= s L 23
La inductancia mutua entre la malla y el conductor central es igual a la inductancia del
escudo. La inversa también debe ser verdad. La validez de la ecuación 23 depende sólo
en el hecho de que no hay ningún campo magnético en la cavidad del tubo debido al
actual escudo. Los requisitos para que esto sea cierto es que el tubo sea cilíndrico y la
densidad de corriente sea uniforme alrededor de la circunferencia del tubo. Debido a que
no hay ningún campo magnético en el interior del tubo y es independientemente de la
posición del conductor dentro del tubo. En otras palabras, los dos conductores no tienen

que ser coaxial. Ecuación 23 también es aplicable al caso de múltiples conductores
dentro de un escudo, en cuyo caso a los que representará la inductancia mutua entre el
blindaje y cada conductor en el escudo.
El voltaje VN inducido en el conductor central debido a una corriente IS en la malla se
puede calcular. Supongamos que la corriente en la malla es producida por una tensión
VS inducida en la malla de algún otro circuito. La Figura 14 muestra el circuito
considerado; LS y RS son la inductancia y la resistencia del escudo. La tensión es igual a
VN
Figura 14: Circuito equivalente de conductor apantallado.
N S V  jMI 24
/ N s
s s
j
V V
j R L
  
 
  
25
Figura 15: Tensión de ruido en el conductor central del cable coaxial a causa de la corriente de la pantalla.
La frecuencia de ruptura de esta curva se define como la frecuencia de corte de la
pantalla (ωc) y se produce a:
c / o f
2
s
c s s
s
R
R L
L
  

26

La tensión de ruido inducido en el conductor central es cero en corriente continua y
aumenta a casi VS a una frecuencia de 5RS/LS rad/s. Por lo tanto, si se permite que la
corriente en la malla fluya, se induce una tensión en el conductor central que casi es igual
a la tensión de la malla a frecuencias mayores de cinco veces la frecuencia de corte de
la malla.
Esta es una propiedad muy importante de un conductor dentro de una malla. Los valores
medidos de la frecuencia de corte de la malla y cinco veces esta frecuencia, se tabulan
en la Figura 16 para diversos cables. Para la mayoría de cables, cinco veces la
frecuencia de corte escudo se encuentra cerca del extremo superior de la banda de
audiofrecuencia. Los cables de papel de aluminio blindado enumerados, tiene una
frecuencia de corte mucho más alta que cualquier otra malla, causado por el aumento
de la resistencia de su delgada malla de papel de aluminio.
Figura 16: Los valores medidos de frecuencia de corte fc de la malla..
Acoplamiento magnético a malla abierta
La Figura 17 muestra los acoplamientos magnéticos que existen cuando un escudo no
magnético se coloca alrededor del conductor 2 y el escudo está conectado a tierra en
ambos extremos. En esta figura, el conductor de protección está mostrado separado del
conductor 2 para simplificar el dibujo. Debido a que el escudo está conectado a tierra en
ambos extremos, la corriente fluye en la malla e induce un voltaje en el conductor 2. Por
lo tanto, aquí hay dos componentes de la tensión inducida en el conductor 2. El voltaje
V2 de la inducción directa de conductor 1, y la tensión Vc de la corriente inducida en el
escudo. Tenga en cuenta que estos dos voltajes son de polaridad opuesta. Por tanto, la
tensión de ruido total inducida en el conductor 2 es:
2 12 1
/
/
s s
N c
s s
R L
V V V j M I
j R L
 
     
  
27

Figura 17: Acoplamiento magnético de un cable blindado con la pantalla puesta a tierra en ambos
extremos...
Si ω es pequeño y la tensión de ruido es el mismo que para el cable sin blindaje. Por lo
tanto, a bajas frecuencias, un escudo, incluso cuando está a tierra en ambos extremos,
no proporciona ningún apantallamiento del campo magnético. Si ω es grande, entonces
tenemos:
12 1
s
N
s
R
V M I
L
 28
A bajas frecuencias, la captación de ruido en el cable blindado es el mismo que para un
cable sin blindaje. Sin embargo, a frecuencias superiores a la frecuencia de corte escudo,
el voltaje de captación deja de aumentar y se mantiene constante. La eficacia de blindaje
(que se muestra sombreado en la Figura 18) es por lo tanto igual a la diferencia entre la
línea para el cable no apantallado y para el cable blindado.
Se puede concluir que para minimizar la tensión de ruido acoplado al conductor 2, la
resistencia la malla RS deben reducirse al mínimo. Esto se produce debido a que es la
corriente inducida en la malla la que produce el campo magnético que anula un gran
porcentaje de la inducción directa en conductor 2.

Figura 18: Campo magnético junto con la tensión de ruido para un cable sin blindaje y blindado
(pantalla puesta a tierra en ambos extremos) frente a la frecuencia.
Debido a que RS reduce la corriente de la malla, esto disminuye la eficacia de blindaje magnético.
Desde el diagrama central en la Figura 17, podemos inferir que RS representa no sólo la resistencia del apantallamiento sino también toda la resistencia en el circuito, en el que la corriente Is fluye. Por lo tanto, RS incluye no sólo la resistencia de la malla sino también la resistencia de terminación de la pantalla y cualquier resistencia en el suelo. Para obtener la máxima eficacia de apantallamiento, todas estas resistencias deben ser minimizadas. Por lo tanto, en la práctica se recomienda la terminación de una malla con una resistencia en lugar de directamente a tierra. Esto reducirá drásticamente el campo magnético protector. La Figura 18 muestra la analogía de un circuito equivalente del transformador para la configuración de la Figura 17. Como se puede observar que la malla actúa como un cortocircuito en el secundario del transformador. Cualquier resistencia (como la resistencia de la malla) en la espira cortocircuitada disminuirá su eficacia en un cortocircuito en la tensión en el arrollamiento 2.
Figura 19: Analogía de acoplamiento de campo magnético para un cable blindado con un transformador, cuando la malla está conectado a tierra en ambos extremos (MS2 es mucho mayor que M12 o M1S).

Apantallamiento
En forma general, el apantallamiento de un conductor se refiere al montaje de un
material, que habitualmente es conductor eléctrico pero carece de propiedades
magnéticas, con el objetivo de disminuir o impedir la interacción electromagnética entre
el conductor y su entorno.
A continuación se describen diversas secciones relacionadas con los aspectos
constructivos y funcionales de ésta forma de aislación.
Apantallamiento para prevenir la Radiación Magnética
En las inmediaciones de un conductor que es atravesado por una corriente eléctrica se
producen tanto un campo magnético como eléctrico; como el esquema presentado en la
Figura 20. Por ésta razón, para evitar que un cable de señal se convierta en una fuente
de ruido para los elementos y circuitos aledaños, habitualmente se recurre al apantallado;
es decir, la instalación de una envoltura o piel sobre el conductor, que debido a sus
propiedades eléctricas modifica los efectos producidos por el conductor principal.
Corriente
Campo Magnético
Campo Eléctrico
Figura 20: Esquema de los campos en un conductor eléctrico
En la Figura 21 se exhibe como resulta el espacio circundante a un conductor por el que
circula una corriente eléctrica sí este se encuentra apantallado con un material conductor
eléctrico sin propiedades magnéticas que es puesto a tierra en un punto.

Corriente
Campo Magnético
Campo Eléctrico
Pantalla
Figura 21: Conductor apantallado a tierra con un material no magnético
En la Figura 21 puede apreciarse que el campo eléctrico producido por el conductor
principal está confinando al espacio entre éste y la pantalla; sin embargo, el campo
magnético debido a la corriente eléctrica no sufre ningún efecto y por lo tanto es una
fuente de ruido. Para solventar ésta situación, se hace circular a través de la pantalla una
corriente eléctrica de igual magnitud y sentido opuesto a la principal; causando un campo
magnético de igual magnitud y sentido opuesto al del conductor principal. De ésta forma,
los campos magnéticos se anulan en el exterior de la pantalla, y así se anulan los efectos
interferentes de la señal transportada por el conductor principal; como puede apreciarse
en el esquema de la Figura 22.
Corriente
Campo Magnético
Campo Eléctrico
Pantalla
Figura 22: Conductor apantallado con retorno de señal por tierra
El esquema de apantallamiento presentado equivale a la disposición física exhibida en
la Figura 23.a y al circuito eléctrico mostrado en la Figura 23.b.

a: Representación física
b: Circuito equivalente
Figura 23: Esquema de conductor apantallado
En un esquema de cableado como el presentado en la Figura 23, la corriente de señal I1 es transportada a través del conductor. Para prevenir la radiación magnética de éste cableado, la señal de retorno debe circular a través de la pantalla del conductor. Analizando el circuito se puede escribir la ecuación 29 para determinar la corriente a través de la pantalla.
0=퐼푠(푗휔퐿푠+푅푠)−퐼1(푗휔푀)
29
Dónde M es la inductancia mutua entre la pantalla y el conductor principal; como se vio previamente corresponde a la inductancia Ls. Haciendo esta sustitución y reescribiendo la expresión, se puede hallar la corriente a través de la pantalla, como en 30.
퐼푠=퐼1( 푗휔 푗휔+ 푅푠 퐿푠 ⁄ )=퐼1( 푗휔 푗휔+휔푐 )
30
Como puede apreciarse en la ecuación previa, sí la frecuencia de la señal es muy superior a la frecuencia de corte del conductor y su pantalla, la corriente a través de la pantalla prácticamente iguala en magnitud a la corriente a través del conductor central; haciendo mínima la radiación magnética del cable. Debido a la inductancia entre el conductor central y la pantalla, un cable coaxial actúa como un rechazo en modo común, y el apantallamiento provee un retorno de señal con inductancia menor que el plano de tierra para altas frecuencias; sin embargo, a medida que disminuye la frecuencia de la señal, se reduce el apantallamiento magnético en la medida que la corriente de retorno fluye a través del plano de masa.
Para prevenir la radiación de campo magnético de un conductor el mismo debe ser apantallado con puesta a tierra en ambos extremos. Esta configuración provee buena aislación magnética, siempre que la frecuencia de operación sea considerablemente

superior a la frecuencia de corte definida por el conductor central y su pantalla; en general se adopta el límite práctico de cinco veces superior. Es importante destacar que éste efecto de apantallamiento magnético no se debe a las propiedades magnéticas del material con que se construye la pantalla, sino a la cancelación de los efectos debido a la circulación de corrientes de igual magnitud y en sentido opuesto.
En un esquema donde uno de los extremos del apantallamiento no es conectado a tierra, toda la corriente de la señal deberá retornar a través de la pantalla; como se exhibe en la Figura 24.
Figura 24: Conductor apantallado sin tierra terminal
El esquema de cableado presentado previamente es particularmente útil cuando la frecuencia de operación está por debajo de la frecuencia de corte del apantallamiento; para lograr la aislación de los efectos magnéticos.
Apantallamiento del receptor ante los efectos magnéticos
En general, la mejor técnica para proteger de la radiación magnética al receptor es reducir el área del bucle de circuito que éste posee. Es decir, toda el área encerrada por el bucle de circulación de corriente en el circuito receptor. Un aspecto muy importante es el camino de retorno de la corriente; sí se utiliza una conexión apantallada, la reducción de las interferencias magnéticas se obtiene por la cancelación de efectos descripta previamente y por la reducción del área del cableado.
En un esquema de cableado donde el apantallamiento es puesto a tierra en ambos extremos y la frecuencia de operación del circuito es al menos superior en cinco veces a la frecuencia de corte del apantallamiento, toda la corriente de retorno circula a través de la pantalla; con esto se logra la reducción del área total del bucle de corriente, reduciéndose así los efectos magnéticos sobre el receptor. En cambio, sí se utiliza un

esquema con conexión a tierra en un solo extremo de la pantalla, el retorno de corriente será a través del plano de tierra; esto produce un área enorme encerrada por el bucle de corriente, y en consecuencia no habrá protección de los efectos magnéticos. Esto puede apreciarse en la Figura 25.
a: Puesta a tierra en ambos extremos, bucle de corriente de área reducida, buen apantallamiento
b: Puesta a tierra en un solo extremo, bucle de corriente de gran área, apantallamiento deficiente
Figura 25: Apantallado de efectos magnéticos en el receptor
El esquema de cableado presentado en la Figura 25.b no provee protección contra los efectos magnéticos sí la frecuencia de operación no es al menos cinco veces superior a la de corte; pero además, produce otros inconvenientes cuando no se cumple esta condición. En primer lugar, debido a que el apantallamiento es uno de los conductores del circuito eléctrico, cualquier corriente de ruido en el esquema, producirá una caída de tensión debido a la resistencia del apantallamiento que será vista como tensión de ruido en el receptor. Además, sí existe un diferencia de potencial entre los niveles de tierra en ambos extremos del cableado; ésta aparecerá como una tensión de ruido en el receptor.
Impedancia común de acople
Cuando un cable coaxial es utilizado en bajas frecuencias, y el apantallamiento está puesto a tierra en ambos extremos; sólo es posible una protección magnética limitada, debido a la corriente inducida en la pantalla. Valiéndose del esquema presentado en la Figura 26, se puede escribir la sumatoria de caídas de tensión en la malla, como lo muestra la ecuación 31.

a: Representación física del esquema de cableado con puesta a tierra en ambos extremos
b: Circuito equivalente del esquema de cableado con puesta a tierra en ambos extremos
Figura 26: Efectos de ruido por la corriente inducida en el apantallamiento de un cable
푉퐼푁=−푗휔푀퐼푠+푗휔퐿푠퐼푠+푅푠퐼푠
31
Teniendo en cuenta que la inductancia mutua entre el conductor principal y el apantallamiento coincide con la auto inductancia; la expresión 31 se reduce a la 32.
푉퐼푁=푅푠퐼푠
32
Este análisis exhibe la impedancia común de acople; y demuestra las dos funciones que cumple el apantallamiento del cable. Además de ser el retorno de señal, se convierte en un transporte para la corriente de ruido. Este problema puede ser eliminado o minimizado utilizando tres conductores para un cable; por ejemplo, con un esquema de par trenzado apantallado. De ésta forma, los dos conductores del par trenzado transportan la señal, en tanto que el apantallamiento sólo transporta el ruido inducido; así se desliga la doble funcionalidad del apantallamiento.
Los inconvenientes de la impedancia común de acople suelen presentarse en los sistemas de audio donde se utilizan conexiones desbalanceadas, que habitualmente consisten en un conductor central y una apantallamiento terminado en una ficha de audio. El problema puede ser minimizado al reducir la resistencia del apantallamiento o utilizando conexiones balanceadas con cable de par trenzado apantallado.
En las aplicaciones donde sólo se pone a tierra uno de los extremos del apantallamiento, las corrientes inducidas como ruido aún pueden circular a través de éste; debido al acoplamiento por campo eléctrico que sufre el conductor. El apantallamiento actúa como una antena, recogiendo la energía de las señales de RF; éste inconveniente generalmente es conocido como Ruido de Corrientes Inducidas en el Apantallamiento (SCIN, por sus siglas en inglés). Éste efecto no se produce en altas frecuencias de operación, porque debido al efecto pelicular, un cable coaxial presente tres conductores asilados. El primero, el conductor central; el segundo, la superficie interior del apantallamiento; el tercero, la superficie exterior del apantallamiento. Por ésta razón, la

corriente de retorno de señal sólo fluye en la superficie interior del apantallamiento; en tanto que la corriente inducida como ruido, fluye únicamente en la superficie exterior del apantallamiento. De forma que, las dos corrientes no comparten una impedancia común de acople; en consecuencia, no se produce un efecto interferente sobre el cableado.
Datos experimentales
Con el objetivo de comparar el desempeño de la aislación de campos magnéticos en diversas formas constructivas de cables se han ensayado éstos según el esquema presentado en la Figura 27.
Figura 27: Disposición de ensayo para cables apantallados
Para establecer una base de referencia de los ensayos, se utilizó el esquema de circuito A; éste no posee apantallamiento magnético y se registró 0,8V sobre el resistor de 1MΩ; de modo que se define dicha caída de tensión como 0 dB. En la Figura 28 se listan los resultados de ensayo obtenidos para los diferentes esquemas de cableado apantallado.

Figura 28: Resultados de ensayo para cables apantallados
Obsérvese que, en general, el uso de un apantallamiento puesto a tierra en ambos extremos, permite una atenuación aceptable para los ruidos. Además, puede apreciarse que la utilización de un par trenzado apantallado logra mejores efectos de inmunidad ante los ruidos magnéticos.
En la Figura 29 puede notarse la mejora en la atenuación de los ruidos que puede lograrse con un esquema de puesta a tierra en un punto único.

Figura 29: Resultados de ensayo para cables
apantallados, puesta a tierra en un punto único
Comparando los resultados de ensayo entre el esquema de puesta a tierra de la pantalla en los dos extremos y puesta a tierra en un único extremo, puede notarse, en general, una mejoría notable en la atenuación de los ruidos de origen magnético.
Ejemplo de apantallamiento selectivo
Un bucle básico de antena con un apantallamiento diseñado en forma específica es utilizado para realizar mediciones de campo magnético en los estudios de emisiones de equipos de radio. En la Figura 30.a puede apreciarse un bucle básico de antena con

apantallamiento a tierra que impide que el campo eléctrico incida sobre la antena, dejando únicamente la posibilidad de actuar al campo magnético.
a: Bucle básico de antena con
apantallamiento a tierra
b: Bucle básico de antena con
apantallamiento no continuo a tierra
Figura 30: Apantallamiento selectivo para antena
Debido a la cualidad de conductor eléctrico que posee el apantallamiento de la antena, las corrientes inducidas como ruido sobre éste pueden circular en toda su extensión, causando efectos magnéticos que interfieren con el campo que se desea captar. Para evitar éste inconveniente, se hace una interrupción en el circuito de la pantalla; así se obtiene un apantallamiento no continuo que impide la circulación de corrientes en torno a la antena, brindando a ésta la capacidad de percibir únicamente el campo magnético objetivo, descartando todos los efectos de la componente eléctrica de la onda incidente; esto se puede observar en la Figura 30.b.
Impedancia de transferencia del Apantallamiento
En 1934 Schelkunoff fue el primero en proponer este concepto como una forma de medir la efectividad de un apantallamiento en un cable. La impedancia de transferencia es una propiedad del apantallamiento que relaciona la tensión de circuito abierto por unidad de longitud entre el conductor central y la pantalla, con la corriente a través de ésta última. Toma la forma matemática presentada en la ecuación 33.
푍푇= 1 퐼푠 ( 푑푉 푑푙 )
33
Donde se obtiene la impedancia de transferencia en forma distribuida por unidad de longitud; cuanto menor sea ésta impedancia, más efectivo será el apantallamiento del conductor.

A bajas frecuencias, la impedancia de transferencia coincide en valor con la resistencia de continua del apantallamiento. En tanto que, a altas frecuencias la impedancia de transferencia para un apantallamiento tubular sólido disminuye debido al efecto pelicular de la corriente en la superficie de la pantalla; de modo que, la efectividad del apantallamiento aumenta.
Comparación de Apantallamientos
Primeramente se puede hacer una comparación entre los tipos más conocidos, el cable coaxial y par trenzado. El par trenzado tenía una aplicación en el rango de frecuencia de hasta 100kHz, por su simpleza y ventaja económica los fabricantes lograron una mejora, ampliando el rango de frecuencia hasta los 10MHz, siendo posible su utilización en aplicaciones con necesidad de alto rendimiento, como ser, cables de Ethernet y HDMI. El par trenzado se caracteriza por tener una impedancia característica uniforme a lo largo del cable, son más inmunes al ruido y producen menor radiación.
Las especificaciones de estos cables se definen por reglamentaciones, como ser la ANSI / TIA / EIA 568B-2.1, para el cable de Ethernet de categoría 5. En la se detallan las frecuencias máximas de operación según la categoría estandarizada del par trenzado sin apantallar (Unshielded Twisted Pair).
Tabla 1: Frecuencia máxima de operación para UTP
UTP
FMx
Categoría 5
125 MHz
Categoría 6
250 MHz
Categoría 7
600 MHz
Por otro lado, el cable coaxial tiene una impedancia característica más uniforme, con menos pérdidas, puede ser utilizado en aplicaciones desde una señal continua (DC) hasta muy altas frecuencia en el caso de los VHF (Very High Frequency), o bien UHF (Ultra High Frequency). En estos cables surge un inconveniente, ya que es un guía onda, la malla de protección es parte de la conducción de la señal, y cunado en ella existe una corriente de ruido muy grande, esta se suma y se introduce el ruido a la señal que pasa por el cable. Para solucionar este inconveniente, existen los Triaxiales, que utilizan una doble malla de apantallamiento, y con la exterior conectada a tierra para proteger a la interior del ruido. Pero estos cables Triaxiales tienen la desventaja de ser de costo muy elevado.

Entonces el cable coaxial se utiliza cuando se tienen señales de alta frecuencia, por
encima de 1MHz, es donde los coaxiales se comportan mejor, ya que se produce el
efecto pelicular, y se separa la corriente de ruido por fuera y la corriente de la señal por
dentro.
Frecuencia
Figura 31: Frecuencia de uso de los cables comparados, Línea sólida
para los usos normales, y Línea de trazo para usos especiales.
También existe el par trenzado blindado, es decir con una malla exterior, estos cumplen
la misma función que un cable Triaxial, y son económicos y fáciles de usar. Donde la
corriente de la señal pasa por los conductores internos, y la de ruido por la malla exterior,
eliminando así la impedancia de acoplamiento común.
En los cables de par trenzado, aumenta la eficiencia a medida que aumenta el número
de torsiones por unidad de longitud. Pero en la terminación del cable, es mejor cuanto
más separado estén, es decir que no conviene mantener la torsión hasta la terminación.
Existen dos condiciones para que el par trenzado sea eficiente en la reducción del
acoplamiento de campo magnético: Primero, la señal debe fluir por igual y en direcciones
opuestas en los dos conductores. Y segundo, el número de torsión debe ser inferior a
una vigésima parte de una longitud de onda en las frecuencias de interés. Según éste
criterio, un giro por pulgada será efectiva hasta aproximadamente 500 MHz.
Tipos de Mallas:

Malla Trenzada
La ventaja de realizar la malla trenzada es que brinda mayor flexibilidad, durabilidad y resistencia. Proporcionan una cobertura del 60% al 98%, y son menos eficaces que las mallas de conductor sólido. Estas mallas proporcionan un reducido blindaje al campo eléctrico, y aún menor blindaje al campo magnético, por razones de que la trenza distorsiona la uniformidad de la corriente en la malla.
Cuanto mayor es la frecuencia, la eficiencia de esta malla disminuye, por los agujeros en la misma, hay otras mallas que brindan mayor protección, pero su costo es mayor y presentan menor flexibilidad. En la Figura 32 puede apreciarse el detalle constructivo de una malla trenzada.
Figura 32: Malla Trenzada
En la Figura 33 se presenta la variación de la impedancia de transferencia de un cable de malla trenzada como el de la Figura 32.

Frecuencia
Figura 33: Impedancia de Transferencia en función de la frecuencia
En la Figura 33, se puede observar una disminución de la impedancia de transferencia
en la frecuencia de 1MHz debido al efecto pelicular; a medida que se sigue aumentando
la frecuencia, toma protagonismo los agujeros de la trenza. Esta gráfica está hecha para
diferentes trenzas, con diferentes grados de blindaje; se concluye, que para que sea
eficiente, el blindaje debe ser mayor al 95%.
Una malla muy utilizada, es la combinación de una trenza y una malla sólida, constituida
por una lámina de papel de aluminio, brindando una protección de casi el 100%.
Malla en Espiral
Esta malla está compuesta por un cinturón de conductores (3 a 7 hilos) envueltos
alrededor del núcleo del cable. Se los utiliza por tres razones claves: menor costo de
fabricación, facilidad de terminación y mayor flexibilidad. En la Figura 34 se presenta un
esquema que detalla la construcción de éste tipo de apantallamiento.

Figura 34: Malla en Espiral
En esta malla, la corriente por la misma, se puede descomponer en dos, una circular y
una longitudinal, tomando el ángulo de inclinación del enmallado circular, como se
muestra en la Figura 35.
Figura 35: Descomposición de la corriente en la malla espiral
La corriente circular produce un campo magnético longitudinal, que tiene el efecto de
aumentar la inductancia de la malla. Es decir que este tipo de cable tiene la característica
de un coaxial normal, con inductancia adicional debido a la componente circular.
La malla trenzada, tiene el mismo efecto, y por ende tiene una malla espiral en un sentido,
y otro en sentido contrario, produciéndose una cancelación de las corrientes circulares y
evitando así el aumento de la inductancia.
La componente longitudinal, disminuye con el aumento de la frecuencia, mientras que la
componente circular aumenta con el incremento de la frecuencia. Como la eficacia del
apantallamiento de la malla se expresa en función de la impedancia de transferencia (en
este caso contiene dos términos, unos longitudinal y otro circular), para la malla espiral,
la impedancia de transferencia aumenta con la frecuencia por encima de

aproximadamente 100 kHz. Esta impedancia de alta frecuencia está en función del
ángulo Φ del espiral, cuanto mayor es este ángulo mayor será la impedancia de
transferencia y por ende menor será la eficacia del blindaje.
Estos cables con malla espiral, concluyendo, no deben ser utilizados en donde la
frecuencia sea mayor a los 100 kHz; es decir que, su uso es limitado.
En la Figura 36 se presenta una comparación entre las diferentes mallas y como varía
su impedancia de transferencia en función de la frecuencia.
Frecuencia [MHz]
Impedancia de Transferencia [mΩ/m]
Papel de
aluminio
Figura 36: Comparación de Mallas en función de la frecuencia
Terminación de Malla
Un tema importante a analizar son las terminaciones de las mallas, ya que solo se podrá
aprovechar su función si la terminación está bien hecha.
Una terminación para cable flexible hace que la corriente de malla sea concentrada en
un lado de la malla. Para una máxima protección, la malla debe ser terminada de manera
uniforme alrededor de su circunferencia, es decir que se debe asegurar una conexión en
360º, no solo entre el cable y el conector sino también entre el acoplamiento del conector.
Esto se puede lograr mediante el uso de conectores coaxiales tales como BNC (Figura
37), UHF, o de tipo N, así como también EMC de conector XLR (Figura 38).

Figura 37: Conector BNC para cable Coaxial
Figura 38: Terminal EMC tipo XLR
Puesta a Tierra de la Malla
Otra aspecto importante es la puesta a tierra de las terminaciones de las mallas, esto se puede hacer tanto en un extremo como en el otro, o bien en ambos, todo depende de la situación.
Cuando se trabaja en baja frecuencia, la importancia de proteger el cableado con mallas es del ruido de 50/60Hz de la energía eléctrica de potencia. En este caso, donde la malla no es utilizada como el retorno de la señal, se utiliza puesta a tierra solamente en uno de los extremos. Suele ser conveniente poner a tierra del lado de la fuente, ya que esta posee la referencia de la señal, en caso de tener una referencia flotante, se debe recurrir a poner la tierra del lado del receptor o la carga.

En caso de conectar los dos extremos a tierra se debe tener cuidado de que la diferencia
de potencial entre las tierras no provoque una circulación de una corriente de ruido por
la malla.
En la Figura 39 se presenta algunos casos de puesta a tierra de la malla.
Figura 39: Puesta a tierra de la malla, en par trenzado y en coaxial
Para altas frecuencias, por encima de 100 kHz, o cuando la longitud del cable es superior
a una vigésima parte de una longitud de onda; en este caso aparece la capacitancia
parásita con la tierra. Por lo tanto, es una práctica común a alta frecuencia, y aún con
circuitos digitales, conectar a tierra la malla del cable en ambos extremos. Esto se aprecia
en la Figura 40.
Figura 40: Disposición de un cable a alta frecuencia.
A frecuencias por encima de 1 MHz, el efecto pelicular reduce la impedancia de
acoplamiento mutua de las corrientes de señal y del ruido que fluyen por la malla. Cabe
recordar que el mencionado efecto hace que la corriente de ruido fluya en la superficie
exterior de la malla y la corriente de la señal fluya en la superficie interior.
Sí bien el análisis se realizó en baja y alta frecuencia, hay señales compuesta por ambas,
por ejemplo, una señal de audio video. En estas situaciones, el circuito mostrado en la

Figura 40 puede tomar ventaja en la capacitancia parásita con un condensador real (del orden de los 47nF), que forma una combinación o híbrido a tierra. A baja frecuencia, existe una tierra de punto único porque la impedancia del condensador es grande. Sin embargo, a alta frecuencia, el condensador se convierte en una baja impedancia, que convierte el circuito al que está conectado a tierra en ambos extremos. Este condensador real debe ser construido en el conector, como se puede ver en la Figura 41, un conector con los capacitores de terminación.
Figura 41: Conector XLR con 10 capacitores SMD
entre la malla y la conexión a tierra
Cable tipo Cinta
Este tipo de cables tienen dos ventajas principales; la primera de índole económica, puesto que resulta relativamente barato construir terminales para éste tipo de cables, en comparación con otros formatos de cables de múltiples conductores. La segunda ventaja, muy importante en cuanto a la implementación práctica; es que los diferentes conductores de un cable tipo cinta se mantienen en una posición y orientación organizada y fija; en comparación con otros cables de múltiples conductores donde su posición es aleatoria y puede variar durante el montaje o reparación del equipamiento.
El principal inconveniente asociado al uso de este tipo de cables está relacionado con la asignación de las vías de señal con respecto a los cables de masa y las demás señales.
En la Figura 42 se exhibe una configuración donde un solo conductor es masa y todos los demás son de señal. Esta disposición es conveniente por un aspecto económico, ya que maximiza el aprovechamiento de la cinta; sin embargo, tiene asociado tres inconvenientes fundamentales. En primer lugar, produce grandes áreas cubiertas por el

bucle de corriente de una señal y su retorno por masa; aumentando la susceptibilidad de captar ruidos interferentes. En segundo lugar, es la impedancia común de acoplamiento que surge entre los diferentes cables de señal cuando todos utilizan el mismo conductor de masa. En tercer lugar, se encuentra la interferencia cruzada entre los diferentes hilos de señal; debido a los acoplamientos capacitivos e inductivos que aparecen entre ellos. Por estas razones, debe evitarse el uso de ésta configuración; y en caso de ser utilizada, se sugiere disponer el conductor central como hilo de masa para minimizar las áreas de los lazos de corriente.
Figura 42: Cable cinta con masa única
En la Figura 43 se exhibe una configuración mejor que la mostrada previamente. En éste arreglo, el área encerrada por los bucles de señal se ve considerablemente reducido debido a que cada conductor de señal posee una tierra de retorno inmediatamente al lado. Además, debido al uso de tierras independientes de retorno, se elimina la impedancia de acople y se reduce considerablemente la interferencia cruzada entre los conductores de señal.
Figura 43: Cable cinta con masa independiente para cada señal
La configuración propuesta en la Figura 43 es la preferida para el uso de cables tipo cinta, pero tiene la desventaja de requerir el doble de conductores como señales deben ser transmitidas. En aplicaciones donde la interferencia cruzada es un inconveniente importante pueden requerirse dos conductores de masa entre cada hilo de señal; con la consecuente desventaja económica.
Una configuración que utiliza 25% menos conductores que la anterior y presenta un desempeño apenas inferior es la presentada en la Figura 44; dónde dos conductores de señal comparten una misma masa, con la consecuente impedancia de acople entre ellos; aunque ofrece buen desempeño en muchas aplicaciones comunes y una reducción considerable de los costos.
Figura 44: Cable cinta con masas compartidas entre dos señales

Comercialmente existen cables tipo cinta que incorporan un plano de masa en todo el ancho de la cinta; como se muestra en la Figura 45. En éste tipo de cintas, el área de los bucles de corriente queda determinado por el espacio entre cada conductor y el plano de masa debajo de él; ya que ésta distancia en general es menor que la existente entre cada conductor de la cinta, esta cinta presenta bucles de menor área que la distribución exhibida en la Figura 43. Debido a los efectos peliculares descriptos previamente, el retorno de cada señal será forzado a circular por debajo del conductor que la transporta; sin embargo, esto genera complicaciones en la terminación de los cables, por lo que no son utilizados con mucha frecuencia.
Figura 45: Cable cinta con plano de masa
Longitud eléctrica
El análisis presentado en este capítulo se ha asumido que los cables eran cortos en comparación con una longitud de onda. Lo que esto significa en realidad es que toda la corriente de los cables está en fase. Bajo estas circunstancias, la teoría predice que tanto el acoplamiento del campo eléctrico como el magnético aumentan con la frecuencia indefinidamente. En la práctica, sin embargo, el acoplamiento se nivela por encima de cierta frecuencia.
Como cables se aproximan a un cuarto de longitud de onda de longitud, algunas de las corrientes en el cable están fuera de fase. Cuando el cable es un medio de longitud de onda larga, las corrientes de fuera de fase causarán el acoplamiento externo a ser cero debido a la cancelación de los efectos. Esto no altera la dependencia del acoplamiento sobre el de los demás parámetros del problema; sólo cambia el resultado numérico. Por lo tanto, los parámetros que determinan el acoplamiento siguen siendo los mismos, independientemente de la longitud de los cables.
La Figura 46 muestra el acoplamiento entre dos cables con y sin la suposición de que los cables son cortos. Los resultados son casi exactos hasta el punto en que los efectos de fase comienzan a ocurrir, alrededor de una décima parte de una longitud de onda. Sin embargo los resultados de la aproximación de cable corto sigue siendo útil hasta aproximadamente un cuarto de longitud de onda. Por encima de este punto, el acoplamiento real disminuye debido a que la corriente está fuera de fase, mientras que

la aproximación de cable corto predice un aumento en el acoplamiento. Si el aumento de acoplamiento predicho por la aproximación cable corto se trunca en un cuarto de longitud de onda, proporciona una aproximación al acoplamiento real. Tenga en cuenta que los nulos y los picos producidos por la eliminación gradual de las corrientes no se tienen en cuenta en estas circunstancias.
Sin embargo, a menos que uno tiene la intención de tomar ventaja de estos valores nulos y los picos en el diseño de equipos (algo peligroso de hacer) su ubicación no es importante.
Figura 46: Acoplamiento de campo eléctrico entre los cables que utilizan la aproximación cable
corto (línea discontinua) y el modelo de línea de transmisión (línea continua).
Consideraciones finales
A continuación se resumen las consideraciones de diseño que corresponde adoptar a la hora de implementar un sistema de cableado; surgidas del análisis incluido en el presente informe.
 Acoplamiento de campo magnético se puede modelar mediante la inserción de un generador de tensión de ruido en serie con el receptor.
 Los campos eléctricos son mucho más fáciles de evitar que los campos magnéticos.

 La clave para reducir el acoplamiento magnético es disminuir el área de la espira.
Para evitar que la radiación del campo magnético, una pantalla puesta a tierra en ambos extremos es útil por encima de las frecuencias de audio.
 Cualquier pantalla en el que el flujo de las corrientes de ruido no debe ser parte de la ruta de señal.
 Debido al efecto pelicular, a altas frecuencias, un cable coaxial se comporta como un cable triaxial.
 La eficacia de blindaje de un par trenzado aumenta a medida que el número de torsiones por unidad de longitud aumenta.
 Para un cable con apantallamiento sólido, la eficacia de blindaje aumenta con la frecuencia.
 Para un cable trenzado-sobre-hoja o de doble trenzado, la eficacia de blindaje comienza a disminuir por encima de aproximadamente 100 MHZ.
 Para un cable de blindaje trenzado, la efectividad de blindaje comienza a disminuir por encima de aproximadamente 10 MHz.
 Para un cable de apantallamiento en espiral, la eficacia de blindaje comienza a disminuir por encima de aproximadamente 100 kHz.
 La mayoría de los problemas de blindaje del cable son causados por las terminaciones inapropiadas de las pantallas; esto hace hincapié en la importancia de terminar correctamente la malla mediante conectores diseñados a tal efecto.
 A baja frecuencia, pantallas de los cables pueden estar conectados a tierra en un solo extremo.
 En alta frecuencia, pantallas de los cables deben estar conectados a tierra en ambos extremos.
 Terminaciones con pantallas híbridas pueden utilizarse eficazmente cuando están involucradas las señales tanto de baja y alta frecuencia.
 El principal problema con los cables planos se refiere a cómo los conductores individuales son asignados entre las señales y las tierras.

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