24/3/2015 Decibelio, ¿amigo o enemigo?

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Decibelio, ¿amigo o enemigo?Su relación con otras unidades

Viernes, 6 Febrero, 2015 13:14 | POR PABLO SEVILLA

Cuántas veces lo utilizamos y qué «miedo» se le tiene:decibelio… dB, dBm dbµV son siglas que aparecen enmanuales de instrucciones, tablas de características y tambiénen los ensayos de los equipos que efectuamos en nuestrolaboratorio. Son conceptos que a veces resultan un pococomplicados de entender pero que forman parte del día a día delradioaficionado.

Este término no es ajeno a las conversaciones que cualquieroperador pueda tener cuando se refiere a un transceptor oreceptor. Hablamos de decibelios cuando comentamos sobre laganancia de una antena, cuando decimos si el equipo es más omenos selectivo, cuando leemos las lecturas del medidor deseñal… Lo que más asusta del decibelio es, probablemente, quese escapa de la aritmética que en general todos manejamos.Dicho de otro modo, que está relacionado con los logaritmos yeso para muchos, seguro que para la mayoría, suena a rollo y aalgo difícil, incluso los que lo recuerdan vagamente del colegiono tendrán buenas sensaciones cuando se les viene a la mente.

Comenzaremos explicando una obviedad, que es que el oídohumano no es lineal, con esto queremos decir que siaumentamos al doble la potencia de salida de un altavoz, no lovamos a reconocer como «potencia anterior x 2», sino quediremos que, efectivamente, se oye más alto o bastante másalto que antes. Nuestro oído maneja el logaritmo, aunque anuestro cerebro le cause bastante rechazo… Es por esa razónpor la que todo lo que tiene que ver con la intensidad sonora giraen torno al decibelio, o al belio. Este es la resultante de dividir,como en el ejemplo anterior, la potencia inicial y la final. Másexactamente, es el logaritmo de ese cociente. Belio= log P1/P2.P1 y P2 son dos niveles de potencia. Normalmente se empleacomo numerador el mayor de los niveles y como denominador,el más pequeño, dado que si se hiciese al revés se obtendría unvalor negativo que solamente vendría a complicar más loscálculos.

Vamos a dar un paso más para romper ese miedo al decibelio,en este caso al belio. Supongamos que un amplificador ofrece asu entrada una potencia de 2 vatios y a su salida, 20. Belio= log20/2 = log 10. El resultado es 1. Por lo tanto, una relación de lapotencia de 10 a 1 es 1 belio. Visto del revés, si decimos que eseamplificador tiene una ganancia de 1 belio, lo que estaremossignificando es que la ganancia de su potencia es de 10. Porcada incremento de 1 belio la ganancia tendrá que multiplicarsepor 10: 10 x 10 = 100; log 100 = 2. En el caso visto, si la salida esde 200 vatios en vez de 20: Belio= log 200/2 = log 100 = 2. Asípues, solamente incrementamos la salida en el doble de belios

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(de 1 a 2) y sin embargo la potencia de se multiplicó por 10 (de20 a 200).

Para doblar el nivel de volumen final, los belios, hay queincrementar al cuadrado la relación de potencias. Así, paraobtener una ganancia de 4 belios la relación de potenciasanterior tendría que ser 20.000/2; log 10.000 = 4. Lo que ocurrees que en términos prácticos el belio no es muy aconsejable, yaque se trata de una unidad excesivamente grande, por eso seutiliza el decibelio, que su décima parte. Volviendo a lasrelaciones anteriores tendríamos que dB=10 log P1/P2. De estamanera, los valores son más fáciles de usar y los cálculos mássimples. Si la potencia de salida de un circuito de dos puertos esmayor que la potencia de entrada, la relación logarítmica espositiva, es decir, hay una amplificación o ganancia. Si lapotencia de salida es menor que la de entrada, la relaciónlogarítmica es negativa; hay atenuación o pérdida.

Hasta ahora no lo habíamos apuntado porque todo el mundo lohace. No hay manual que no empiece hablando del belio por ahí,así que casi nos sentimos obligados a hacerlo también. Sí, elbelio debe esta denominación a Graham Bell, el inventor delteléfono. Queda dicho…

Relaciones

El decibelio se relaciona con otras unidades. Cuando se trata derelación de tensiones la fórmula que debemos aplicar es : dB =20 log E1/E2. Si E1 = 40 y E2 = 20, dB= 20 log 2 = 6,02. Al hablarde la capacidad de recepción de un equipo manejamoshabitualmente la conversión de microvoltios (µV) a decibelios(dBµV). Supongamos que para que la aguja del medidor de señalde un equipo llegue al S9 es necesaria una señal de 350 µV. Esoquiere decir que hay que aplicarle una señal de 50,88 dB.

Cuando las cargas tienen impedancias diferentes, la fórmula secomplica un poco más:

Veamos la conversión de decibelios en relaciones de corrientecon iguales impedancias:

decibelio

También el decibelio está relacionado con unidades de potencia.La unidad que se emplea es el dBm, donde la «m» quiere decirque los decibelios tienen como base de referencia el milivatio(mW). Importante, no confundid aquí vatio con milivatio.

Por ejemplo, +16 dBm serán: 39,81 mW El dBm se emplea enmedidas de laboratorio, en el caso de la radioafición

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relacionadas con los rechazos a las frecuencias imagen eintermedia. El nivel 0 dBm es la tensión que produce 1 mW depotencia. Como solemos trabajar con impedancias de 50ohmios, la tensión se calcula así:

Así que 0 dBm bajo una impedancia de 50 ohmios equivalen a223,6 µV. Finalmente veremos el dBW, unidad que se basa en elnivel de referencia de 0 dB para 1 vatio. Para pasar vatios a dBWharemos esto:

Por lo tanto, 5 vatios son 0,699 dBW. Y al revés, para pasar dBWa vatios:

Cuando se manejan decibelios hay que tener precaución conalgunas operaciones que nos pueden dar resultados erróneos.No es correcta, por ejemplo, la suma de niveles de potencia: 10dBm + 5 dBm no son 15 dBm. Hay que convertir los valores alineales y entonces sí podremos hacer la adición. Esos valoresse corresponden con: 10 + 3,16 = 13,16 vatios, que serían 41,19dBm y no 15 dBm.

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