El dB en Comunicaciones

Comunicaciones en audio y vídeo
El dB en Comunicaciones
Resumen: El dB (decibelio) es una unidad relativa de medida generalmente utilizada en
comunicaciones para proporcionar una relación entre niveles de entrada y salida. Este tutorial
proporciona una introducción al uso del dB en sistemas de comunicaciones. El tutorial también
incluye una tabla de términos de dB normalizados.
Las unidades pueden ser lineales (metros, kilos, voltios, vatios, …) o logarítmicas midiéndose en
dB, en este último caso se suele hablar de NIVELES.
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Tutorial del dB
El término dB o decibelio es una unidad relativa de medida frecuentemente utilizada en la
electrónica de comunicaciones para describir la ganancia o atenuación de potencia. Los decibelios
se usan para medidas y cálculos específicos en sistemas de audio, para cálculos de ganancia en
sistemas de microondas, para análisis de enlaces en sistemas de satélites, para ganancias de potencia
de antenas y para muchas más medidas en sistemas de comunicación. En cada caso, el valor en dB
se calcula con respecto a una referencia estándar o específica.
La relación en dB se calcula tomando el logaritmo de la relación de la potencia medida o calculada
(P2) con respecto a la potencia de referencia (P1). Este resultado se multiplica por 10 para obtener el
valor en dB. La fórmula para calcular la relación en dB se muestra en la ecuación 1. La ecuación 1
generalmente se denomina relación de dos potencias en dB.
P2
P1
Re lación (dB) = 10 lg
Ec. 1
En una medida en dB existen valores negativos y nulos que no significan que lo que se mide sea
negativo (medimos potencia) o nulo. Lo que significa es que el valor es menor que la referencia o
igual a ella respectivamente.
La ecuación 1 se puede modificar para proporcionar la relación en dB a partir de la relación de dos
tensiones. Usando la expresión de potencia P = V2/R, se obtiene la relación mostrada en la ecuación
2.
2
Re lación (dB) = 10 lg
V2 / R 2
2
Re lación (dB) = 10 lg
V2
V1
2
2
V1 / R 1
Ec. 2
si R 2 = R 1
Simplificando la ecuación, se obtiene la relación en dB basada en una relación de tensiones en lugar
de potencias. El cálculo de la ganancia de tensión se muestra en la ecuación 3.
Re lación (dB) = 20 lg
V2
V1
Ec. 3
Esta relación se cumple también para la presión acústica.
El decibelio
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Comunicaciones en audio y vídeo
La unidad dB se utiliza a menudo para especificar requerimientos de niveles de entrada o salida
para distintos sistemas de comunicaciones. Un ejemplo son los niveles especificados para
transmisores de microondas. Se suele especificar un nivel de entrada de 8 dBm. Observe que se ha
unido al dB una m minúscula. Esto indica que el valor especificado en dB se ha calculado relativo a
1 milivatio de referencia.
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Valores de referencia de dB
dBm : 1 mW, Medida típica para especificaciones de entradas-salidas. También se usa para
especificaciones de transmisores de baja potencia.
dBmW: Esta unidad es la genérica para 1 mW de referencia, también se escribe dBm. Se utiliza
normalmente referida a una carga, dependiendo de la aplicación.
dBW: Esta unidad está referida a 1 W de potencia. Se utiliza típicamente en aplicaciones de
amplificadores de potencia RF y especificaciones de amplificadores de potencia de audio.
dBμV: Es una unidad típica para especificar los niveles de entrada de los receptores de
comunicaciones. Está referida a 1 μV = 10-6 V.
dBV: Aunque está unidad está definida se utiliza muy poco en sistemas de comunicación, pero sí en
micrófonos y audio. El dB se obtiene respecto a 1 V.
dB/bit: Esta es la unidad normalmente utilizada para especificar el rango dinámico o resolución de
los sistemas de modulación por codificación de pulso (PCM). Se define sobre una referencia de
20log2/bit = 6.02 dB/bit
dBi: Este es el dB isotrópico. Se utiliza como referencia para definir la ganancia de una antena.
dB/Hz: La referencia es la potencia de ruido de un ancho de banda de 1 Hz. Se utiliza a menudo en
las comunicaciones digitales y en los sistemas con láser.
dBW/K·Hz: Es un término utilizado cuando se analiza la relación portadora/ruido (C/N) en enlaces
de comunicaciones como los satélites. Esta unidad se refiere a la constante de Boltzmann expresada
en dB como 10lg(1.38·10-23) = -228.6 dBW/K·Hz.
dBNPS: Se utiliza para expresar niveles de presión sonora y generalmente se llaman dB sin la
referencia. La referencia es 20 μPa.
dBNIA: Se utiliza para expresar niveles de intensidad acústica. La referencia es 10-12 W/m2.
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Relación entre medidas
LINEAL
Valor salida
ganancia =
Valor entrada
Potencia señal
S/N =
Potencia ruido
El decibelio
LOGARÍTMICO
Valor salida
= Nivel salida (db _) − Nivel entrada(db _)
Valor entrada
Potencia señal
S / N (dB) = 10 lg
= Nivel señal (db _) − Nivel ruido(db _)
Potencia ruido
G (dB) = 10 lg
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