Matemática para el Estudio de Radio Frecuencia

1 Watts: Para comprender qué es un watt, se debe considerar primero la energía. Una definición de energía es la capacidad para producir trabajo. Existen muchas formas de energía, incluyendo energía eléctrica, energía química, energía térmica, energía potencial gravitatoria, energía cinética y energía acústica. La unidad métrica de la energía es el Joule. La energía puede considerarse una cantidad.
Un watt es la unidad básica de potencia, y la potencia está relacionada con la energía. No obstante, potencia es un índice, y energía una cantidad. La fórmula para la potencia es

P = DE / Dt
* DE es la cantidad de energía transferida.
* Dt es el intervalo temporal durante el cual se transfiere la energía.

Si un Joule de energía se transfiere en un segundo, esto representa un watt (W) de potencia. La Figura muestra la cantidad de potencia asociada con algunas funciones comunes. Un watt se define como un ampère (A) de corriente por un volt (V).

2 Decibeles: El decibel (dB) es una unidad que se utiliza para medir la potencia eléctrica. Un dB es un décimo de un Bel, que es una unidad de sonido más grande así denominada en homenaje a Alexander Graham Bell. El dB se mide en una escala logarítmica base 10 . La base se incrementa en diez veces diez por cada diez dB medidos. Esta escala permite a las personas trabajar más fácilmente con grandes números. Una escala similar (la escala de Richter) se utiliza para medir terremotos. Por ejemplo, un terremoto de magnitud 6.3 es diez veces más fuerte que un terremoto de 5.3.

Cálculo de dB
La fórmula para calcular dB es la siguiente:

dB = 10 log10 (Pfinal/Pref)
* dB = la cantidad de decibeles. Esto usualmente representa una pérdida de potencia, a medida que la onda viaja o interactúa con la materia, pero también puede representar una ganancia, como al atravesar un amplificador.
* Pfinal = la potencia final. Ésta es la potencia entregada después de que algún proceso haya ocurrido.
* Pref = la potencia de referencia. Ésta es la potencia original.

3 Referencias a los decibeles: Puesto que dB no tiene ninguna referencia definida en particular, el dBx, donde la x representa un valor específico, se utiliza a menudo en lugar del dB. Por ejemplo, el dBm hace referencia al miliwatt. Puesto que el dBm tiene una referencia definida, también puede convertirse a watts, si se lo desea. La ganancia o pérdida de potencia en una señal se determina comparándola con este punto de referencia fijo, el miliwatt. Existen varios términos relacionados con los que uno debería familiarizarse, para diseñar e instalar WLANs apropiadamente:

* dB miliWatt (dBm) — Ésta es la unidad de medida del nivel de potencia de una señal. Si una persona recibe una señal de un miliwatt, esto representa una pérdida de cero dBm. No obstante, si una persona recibe una señal de 0,001 miliwatts, entonces tiene lugar una pérdida de 30 dBm. Esta pérdida se representa de la forma -30 dBm.
* dB dipolo (dBd) — Esto se refiere a la ganancia que tiene una antena, en comparación con la antena dipolo de la misma frecuencia. Una antena dipolo es la antena más pequeña y menos práctica en cuanto a la ganancia que puede obtenerse.
* dB isotrópico (dBi) — Esto se refiere a la ganancia que tiene una determinada antena, en comparación con una antena isotrópica, o de origen puntual, teórica. Desafortunadamente, una antena isotrópica no puede existir en el mundo real, pero es útil para calcular áreas de cobertura y debilitamiento teóricas. Una antena dipolo tiene una ganancia de 2,14 dB por encima de la ganancia de una antena isotrópica de 0 dBi. Por ejemplo, una simple antena dipolo tiene una ganancia de 2,14 dBi o 0 dBd.
* Potencia Irradiada Isotrópica Efectiva (EIRP) — La EIRP se define como la potencia efectiva que se halla en el lóbulo principal de la antena transmisora. Es igual a la suma de la ganancia de la antena, en dBi, más el nivel de potencia, en dBm, que entra a la antena.
* Ganancia — Esto se refiere al incremento en la energía que parece agregar una antena a una señal RF. Existen diferentes métodos para medir esto, dependiendo del punto de referencia elegido. Cisco Aironet inalámbrico se estandariza en dBi para especificar mediciones de ganancia. Algunas antenas se clasifican en dBd. Para convertir cualquier número de dBd a dBi, simplemente agregue 2,14 al número de dB
También hay algunas reglas generales para aproximarse a la relación entre dB y potencia:

* Un incremento de 3 dB = duplica la potencia
* Una disminución de 3 dB = la mitad de la potencia
* Un incremento de 10 dB = diez veces la potencia
* Una disminución de 10 dB = un décimo de la potencia