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Ganancia

la ganancia, en lo referido a señales eléctricas, es una magnitud que expresa la relación entre la amplitud de una señal de salida respecto a la señal de entrada, medida en unidades llamadas belios (B) o submúltiplos de éste, llamados decibelio (dB).

Por ejemplo, si la potencia de salida de un amplificador es 40 W (vatios) y la de entrada era de 20 W, la ganancia sería de 10 log (40 W / 20 W) ≈ 3,0103 dB.

Si la ganancia es negativa, hablamos de  atenuación. Así, en el ejemplo anterior pero al revés: 40 W de entrada, frente 20 W de salida, el resultado sería de -3,0103 dB. No hablaríamos de una ganancia de -3 dB, sino de una atenuación de 3 dB.

¿Pero a cuánto corresponde la ganancia o atenuación de señal o de una antena expresdada en dB? Veamos la tabla siguiente:
+-------------------------------+
¦Tabla de ganancia y atenuación ¦
+-------------------------------¦
¦  dB  ¦  Tensión  ¦  Potencia  ¦
+------+-----------+------------¦
¦   0  ¦    1.000  ¦     1.000  ¦    En la tabla se representan los valores en dB y sus equivalencias en tensión y en potencia.
¦   1  ¦    1.122  ¦     1.259  ¦   
¦   2  ¦    1.259  ¦     1.585  ¦       
¦   3  ¦    1.412  ¦     1.995  ¦
¦   4  ¦    1.585  ¦     2.512  ¦    Si la relacción es una  GANANCIA, hay que efectuar una multiplicación. 
¦   5  ¦    1.778  ¦     3.162  ¦     
¦   6  ¦    1.995  ¦     3.981  ¦    Si es una ATENUACION, efectuaremos una división.
¦   7  ¦    2.238  ¦     5.012  ¦   
¦   8  ¦    2.512  ¦     6.310  ¦      
¦   9  ¦    2.818  ¦     7.943  ¦
¦  10  ¦    3.162  ¦     10.00  ¦    En la tabla no se representan todos los valores, estan son las fórmulas: 
¦  11  ¦    3.548  ¦     12.59  ¦    
¦  12  ¦    3.981  ¦     15.85  ¦
¦  13  ¦    4.466  ¦     19.95  ¦                * Relacción en potencia= 10 elevado (dB:10)
¦  14  ¦    5.012  ¦     25.12  ¦                *     "          "  tesión   = 10 elevado (dB:20)  
¦  15  ¦    5.623  ¦     31.62  ¦
¦  16  ¦    6.309  ¦     39.81  ¦                dB en tensión= 20 x log (Vs:Vs)
¦  17  ¦    7.079  ¦     50.12  ¦                dB en potencia= 10 x log (Ws:We)
¦  18  ¦    7.943  ¦     63.10  ¦
¦  19  ¦    8.912  ¦     79.43  ¦    NOTA: "log" es logaritmo en base 10.
¦  20  ¦   10.000  ¦    100.00  ¦
¦  21  ¦   11.220  ¦    125.89  ¦
¦  22  ¦   12.589  ¦    158.48  ¦
¦  23  ¦   14.125  ¦    199.52  ¦
¦  24  ¦   15.849  ¦    251.19  ¦
¦  25  ¦   17.783  ¦    316.23  ¦
¦  26  ¦   19.953  ¦    398.10  ¦
¦  27  ¦   22.387  ¦    501.18  ¦
¦  28  ¦   25.119  ¦    630.95  ¦
¦  29  ¦   28.184  ¦    794.33  ¦
¦  30  ¦   31.623  ¦     1.000  ¦
¦  35  ¦   56.234  ¦     3.162  ¦
¦  40  ¦   100.00  ¦    10.000  ¦
¦  45  ¦   177.83  ¦    31.162  ¦
¦  50  ¦   316.23  ¦   100.000  ¦
¦  55  ¦   562.34  ¦   326.227  ¦
¦  60  ¦   1000.0  ¦ 1.000.000  ¦
+-------------------------------+
Tabla 1. FUENTE: http://www.qsl.net/ea7bva/cacharreo/ganancias.txt

GANANCIA DE LAS ANTENAS


Cuando comparamos antenas a la hora  de adquirir una,  debemos de compararlas por su característica principal, la ganancia. La ganancia se puede medir usando dos unidades distintas, los DBi y los DBd, los fabricantes son conocedores de esto y aprovechan la desinformación al respecto para representar la medición de la ganancia obtenida en DBi ya que siempre es superior a los DBd, que son los que realmente nos importan. Los fabricantes serios siempre ponen ambas medidas como referencia, o en su defecto solo ponen los DBd.

En el caso de los DBd se usa como patrón una antena clásica y sencilla, el dipolo de media onda, es decir, dos ramales cada uno de 1/4 de onda, a esta antena se le otorga 1 DBd de ganancia, de modo que una antena cuya ganancia es de 2 DBd  equivale a tener la suma de dos dipolos de media onda.

Si no se especifica la letra 'd' se entiende que la ganancia es sobre un dipolo de media onda.

Generalmente, la falta de acuerdo entre los fabricantes a la hora de publicar sus datos conlleva que no se indique tampoco sobre qué tipo de tierra (real, mininec, etc.).

Para aclararnos a la ganancia dada en dBi equivale a dBi - 2,15 en dBd que en dBd, con lo que los 4,65 dBd de una antena equivaldría a 6,8 dBi.

Igualmente hay que hay que hablar de ganancia isotrópica o ganancia absoluta, que se represneta con Gi, y se palica a una antena isótropa y aislada en el espacio. En este caso las unidades se dan en dBi. Pero para clarar más el tema recomiendo leer el documento PDF titulado Ganancias de antenas ¿dBi o dBd? que puedes abrir más abajo.


TIPO DE ANTENA     
DECIBELIOS DE GANANCIA
SOBRE UN DIPOLO DE  1/2 ONDA       dB
DECIBELIOS DE GANANCIA SOBRE UN RADIADOR ISOTRÓPICO     dBi
Radiador Isotrópico                    
- 2.1
 0.0
Ground Plane  1/4 de onda              
 0.3
 1.8
Dipolo de  1/2 onda
 0.0
 2.1
Vertical  5/8 de onda
 1.2
 3.3
Cuadra  un elemento (Loop)
 2.0
 4.1
Yagui 2 elementos
 5.0
 7.1
Yagui 3 elementos
 8.0
10.1
Yagui 4 elementos
10.0 
12.1
Cuadra 2 elementos
 7.0
 9.1
Cuadra 3 elementos
10.0
12.1
Yagui 5 elementos
12.0
14.1

  Tabla2.

Tabla de ganancia de antenas comunes

  Tabla3.

FUENTE: http://wifischile.pagina.gr/1044236_dBi-y-dBd-verdadera-ganacia-de-las-antenas.html


EJEMPLO DE GANANCIAS DE UNA ANTENA
Si tenemos un transmisor de 6 wts, y queremos sustituir un dipolo 0 db de ganancia, por una antena direccional con una ganancia de
11 db, ¿Qué ganancia en potencia que obtendriamos?

 En la tabla 1 vemos que 11 db equivalen a una ganancia en potencia de 12,59: por lo tanto tendremos: 6 x 12,59 = 75,54 wts Esto significa que si tuvieramos dos transmisores, uno de 75W conectado a un dipolo, un corresponsal no notaria la diferencia si tuviesemos un equipo de 6 wts con una antena con una ganancia de 11db.

EJEMPLO DE ATENUACION DE ARMONICOS
                

Tenemos  un  transmisor  de  100 wts, con un segundo y tercer armÓnico atenuados sÓlo en  10 db,  que causa interferencias en la TV por su elevada potencia
y deseamos conectar un filtro pasa-bajo con una atenuación fuera de banda de 50 db. Queremos saber también la potencia que irradiaremos. En la tabla 1 vemos que 10 db corresponde a un valor en potencia 10 veces mayor, por lo tanto los armonicos que irradiamos son de una potencia de: 100 : 10 = 10 wts Aplicando un filtro con 50 db de atenuación, reduciremos esta potencia unas 100.000 veces: 10 : 100.000 = 0,0001 wts EJEMPLO DE POTENCIA DE SALIDA DE UN AMPLIFICADOR DE BF En nuestro amplificador de BF existe un level-meter ajustado de modo que se obtenga a 0db una potencia efectiva de 40 wts. Ahora queremos averiguar que potencia obtendremos cuándo la aguja indica +2 db y cuando baja a -10 db. En la tabla1 de los watios veremos que 2 db = 1,585 veces y 10 db = 10 veces. Por lo tanto una ganancia de 2 db equivale a un aumento de potencia igual a: 40 x 1,585 = 63,4 wts Mientras que con una atenuación de 10 db, del altavoz saldrá una potencia igual a: 40 : 10 = 4 wts CONVERSION DE WAT. EN dbw Y dbm Tenemos un transmisor que en la sonda de carga da una potencia de 1,5 wt. Transmitimos con una direccional de 14 db, y deseamos saber cuál
es la potencia efectiva irradiada y como se expresa en dbw o dbm.
En la tabla 1 veremos que 14 db corresponde a un aumento de potencia que irradi la antena sera: 1,5 x 25,12 = 37,68 wat. Para convertir esta potencia en dbw: 37,68 dbw = 10 x log (-------) = 15,76 dbw 1wt Si queremos expresar la potencia de 37,68 wts en dbm: dbm = 10 x log ( 37,68 x 1000 ) = 45,76 dbw Asi que tenemos tres números distintos que expresan una misma potencia. www.qsl.net/eb7dtm

 
Ċ
Fa Gm,
4 abr. 2014 2:32
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