Cualquier onda electromagnética contiene energía, o potencia –lo podemos sentir cuando disfrutamos (o sufrimos) del calor del sol. La potencia P es de una importancia clave para lograr que los enlaces inalámbricos funcionen: se necesita cierto mínimo de potencia para que el receptor le dé sentido a la señal.
Vamos a volver con más detalles sobre la potencia de transmisión, pérdidas, ganancia y sensibilidad del radio en el capítulo tres. Ahora vamos a discutir brevemente cómo se define y calcula la potencia P.
El campo eléctrico se mide en V/m (diferencia de potencial por metro), la potencia contenida en él es proporcional al campo eléctrico al cuadrado
En la práctica, medimos la potencia por medio de algún tipo de receptor, por ej. una antena y un voltímetro, un medidor de potencia, un osciloscopio, o inclusive una tarjeta inalámbrica y una computadora portátil. La potencia es proporcional al cuadrado del voltaje de la señal.
La técnica sin duda más importante para calcular la potencia es por decibeles (dB). No hay física nueva en esto –es solamente un método conveniente que hace que los cálculos sean muy simples.
El decibel es una unidad sin dimensión1), esto es, define la relación entre dos medidas de potencia. Se define como:
dB = 10 * Log (P1 / P0)
…donde P1 y P0 pueden ser de los dos valores cualquiera que queremos comparar. Típicamente, en nuestro caso, se tratará de potencia.
¿Por qué es tan práctico el uso de decibeles? Muchos fenómenos de la naturaleza se comportan de una manera que nosotros llamamos exponencial. Por ejemplo, el oído humano escucha un sonido dos veces más fuerte que otro si el primero tiene diez veces su intensidad física.
Otro ejemplo, muy relacionado con nuestro campo de interés, es el de la absorción. Imaginemos una pared en el camino de nuestro enlace inalámbrico, y cada metro de esa pared absorbe la mitad de la señal disponible. El resultado va a ser:
0 metros = 1 (señal completa) 1 metro = 1/2 2 metros = 1/4 3 metros = 1/8 4 metros = 1/16 ... n metros = 1/2^n = 2^(-n)
Este es el comportamiento exponencial.
Pero una vez que hemos aprendido cómo aplicar el logaritmo (log), las cosas son mucho más sencillas: en lugar de elevar un valor a la potencia n-ésima, vamos a multiplicarlo por n. En lugar de multiplicar valores, los vamos a sumar.
Aquí hay algunos valores utilizados comúnmente que es importante recordar:
+3 dB = doble potencia -3 dB = potencia media +10 dB = orden de magnitud (10 veces la potencia) -10 dB = un décimo de potencia
Además de los dBs adimensionales, hay cierto número de definiciones relacionadas que están basadas en una referencia P0 fija. Los más relevantes para nosotros son:
dBm relativo a P0 = 1 mW dBi relativo a una antena isotrópica ideal
Una antena isotrópica es una antena hipotética que distribuye uniformemente la potencia en todas direcciones. La antena que más se aproxima a este concepto es el dipolo, pero una antena isotrópica perfecta no puede ser construida en la realidad. El modelo isotrópico es útil para describir la ganancia de potencia relativa de una antena real.
Otra forma común (aunque menos conveniente) de expresar la potencia es en milivatios (miliwatts). Aquí hay algunas equivalencias de niveles de potencia expresadas en miliwatts y dBm:
1 mW = 0 dBm 2 mW = 3 dBm 100 mW = 20 dBm 1 W = 30 dBm
No se preocupe si los conceptos de este capítulo parecen desafiantes. Entender cómo las ondas de radio se propagan e interactúan con el medio ambiente es un campo de estudio complejo en sí mismo. La mayoría de la gente encuentra difícil la comprensión de fenómenos que no puede ver con sus propios ojos. En este punto, esperamos que el lector pueda comprender que las ondas de radio no viajan por un camino recto predecible. Para construir redes de comunicación confiables, se debe ser capaz de calcular cuánta potencia se necesita para cruzar una distancia dada, y predecir cómo van a viajar las ondas a lo largo del camino.
Hay mucho más que aprender acerca de la física de radio de lo que nosotros podemos explicar aquí. Para encontrar más información acerca de esta área de conocimiento en constante desarrollo, consulte los recursos listados en el Apéndice A. Ahora que tiene una idea de cómo predecir la forma en que las ondas de radio van a interactuar en el mundo real, usted está preparado para comenzar a utilizarlas para las comunicaciones.