Introducción

Comprender la diferencia entre dB, dBi y dBm es fundamental al trabajar con sistemas inalámbricos, antenas, equipos Wi-Fi, amplificadores de RF y redes de comunicación. Estos términos a menudo se usan indistintamente en discusiones informales, pero en la práctica describen aspectos muy diferentes del rendimiento del sistema. Malinterpretarlos puede llevar a una selección incorrecta de antena, infracciones regulatorias, mala calidad de señal o un diseño de red ineficiente.

Este artículo explica cada término en detalle, preserva sus relaciones y ofrece ejemplos prácticos para aclarar cómo se utilizan en aplicaciones reales de RF e inalámbricos.

Valores dBi explicados:

dBi = dB(isotrópico): La ganancia hacia adelante de una antena, medida en decibelios (dBi). El valor de dBi refleja las  características direccionales / de ancho de haz de la antena, es decir, direccionales en contraposición a omnidireccionales: Generalmente, cuanto mayor es la ganancia (dBi), más estrecha es la anchura del haz, más direccional es la antena.

dBi se refiere a decibelios referenciados a un radiador isotrópico, que es una antena teórica que irradia energía por igual en todas las direcciones. Aunque una antena isotrópica no puede existir físicamente, sirve como una base perfecta para comparar antenas reales.

dBi mide cuánto concentra la energía una antena en una dirección dada en comparación con una antena isotrópica.

El valor dBi también refleja la eficiencia eléctrica de la antena, diferenciando entre antena transmisora y receptora para mejorar la caracterización del rendimiento de la antena.

La ganancia hacia adelante se compara con la hipotética antena isotrópica, que distribuye la energía uniformemente en todas las direcciones. Se asume polarización lineal del campo electromagnético salvo que se indique lo contrario.

El valor de dBi refleja la ganancia hacia adelante de la antena, que está estrechamente ligada a sus características direccionales y de ancho de haz.

• Mayor dBi → mayor ancho de haz más estrecho
• Menor dBi → área de cobertura más amplia

Esto significa:

• Las antenas de baja ganancia distribuyen la energía de forma más uniforme (a menudo omnidireccionales)
• Las antenas de alta ganancia concentran la energía en haces más compactos (direccionales)

Es importante destacar que las antenas no generan energía. Simplemente redistribuyen la energía existente moldeando el patrón de radiación.

dBi y eficiencia de antena

El valor dBi también refleja la eficiencia eléctrica de la antena, incorporando:

• Eficiencia de la radiación
• Pérdidas en materiales
• Modelado de patrones

Esto permite usar dBi para caracterizar tanto antenas transmisoras como receptoras, ya que las antenas son dispositivos recíprocos.

Una antena con un dBi más alto transmitirá y recibirá mejor en su dirección preferida. Se asume polarización lineal del campo electromagnético salvo que se especifique lo contrario.

dB se refiere al decibel

dBi se refiere a decibelios medidos frente a una antena de referencia isotrópica. Un buen ejemplo de esto es cuando usas una aplicación como un router Wi-Fi. En tal caso, dBi se referiría a la efectividad de la antena del router WiFi. Por tanto, dBi es un término que se utiliza al medir la ganancia relativa de antena de las aplicaciones.

dB se refiere al decibel, que es la unidad de medida del sonido aunque también es una medida relativa de la potencia entre dos niveles. Por lo tanto, dB no es una medida absoluta, sino más bien una razón.

dB, como unidad independiente, representa pérdida o ganancia y no tiene dimensión. Tiene que referenciarse a otra cosa para proporcionar una medición significativa.

Así que el término "dB" no es una referencia, sino más bien un método y un estándar de medición. dB debe usarse contra un estándar: dBi y dBm son dB (decibelios) medidos frente a un estándar:

• dBi (decibelios por dB isotrópico) es una medida de la ganancia hacia adelante de una antena: la ganancia de potencia emitida por una señal de antena.
• dBm (decibelios por milivatio): La potencia relativa emitida por un amplificador: Se refiere a los decibelios como una medida relativa de milivatios.
• No existe una correlación directa entre vatios y dBi. DBM es logarítmico y MW es lineal.

dBm dB (mW): dBm es una expresión de potencia en decibelios por milivatio. Usamos dBm cuando medimos la potencia emitida por amplificadores. Medimos esa potencia en milivatios, que normalmente se abrevia como mW.

dB es una comparación, no una cantidad.

Características clave de dB

• dB expresa ganancia o pérdida
• dB no tiene unidades
• dB debe referenciarse a otra cosa para que tenga sentido
• dB es logarítmica, no lineal

Debido a que es logarítmica, dB es especialmente útil en sistemas de RF y comunicaciones donde los niveles de potencia pueden alcanzar muchos órdenes de magnitud.

Fórmula dB (Potencia)

Dónde:

• P2= potencia de salida
• P1= potencia de referencia

Ejemplos de uso de dB

• Pérdida de cable: –3 dB (la mitad de la potencia)
• Ganancia del amplificador: +10 dB (10× la potencia)
• Relación señal-ruido (SNR)
• Pérdida de trayectoria
• Atenuación del filtro

Como dB es solo una razón, siempre debe estar vinculada a una referencia para representar una cantidad absoluta. Aquí es donde  entran en juego el dBi y el dBm.

dbi en aplicaciones prácticas (ejemplo Wi-Fi)

Los dBis suelen variar con los más comunes en interiores Router WiFi antenas diseñadas para funcionar a 4-9 dBi, mientras que Al aire libre las antenas oscilan entre 15 y 24 dBi. Las antenas exteriores tienen mejores dBis que las interiores, ya que son antenas direccionales usadas en conexiones punto a punto y punto a multipunto.

En aplicaciones como routers Wi-Fi, dBi indica cuán eficazmente la antena irradia energía RF.

Por ejemplo:

• Una antena de 2 dBi se extiende ampliamente alrededor del router
• Una antena de 8 dBi empuja la energía más hacia afuera, pero con menos cobertura vertical

Por eso, reemplazar las antenas de los routers puede cambiar drásticamente los patrones de cobertura, a veces mejorando el alcance en una zona mientras lo degrada en otra.

Valores típicos de dBi por aplicación

• Antenas Wi-Fi interiores: 4–9 dBi
• Antenas omnidireccionales exteriores: 6–12 dBi
• Panel direccional o antenas Yagi: 12–18 dBi
• Antenas parabólicas punto a punto: 18–24+ dBi

Las antenas exteriores suelen tener un dBi más alto porque son direccionales y se utilizan para  enlaces punto a punto o punto a multipunto, en lugar de cobertura general.

dBi y VSWR

dBi (ganancia) está relacionada con la VSWR en la evaluación de antenas: la VSWR es otro factor clave en la evaluación de antenas.

dBi (ganancia) suele evaluarse junto con VSWR (Relación de Onda Estacionaria de Voltaje).

• dBi mide lo bien que se concentra la energía
• VSWR mide qué tan bien se transfiere la energía

Una antena de alta ganancia con un VSWR pobre puede rendir peor que una antena de menor ganancia con buen ajuste de impedancias. Ambas métricas son esenciales en la evaluación de antenas.

Por ello, si tienes un router WiFi, el dBm mide la potencia que emite la antena, lo que puede influir significativamente en el alcance que tiene el router. Los dBm bajos proporcionan conexiones débiles y pueden dificultar o incluso imposible trabajar con este tipo de router. Por otro lado, dBms muy altos pueden provocar la amplificación de interferencias y ruido de fondo, lo que resultará en una señal de baja calidad. Los países suelen tener regulaciones específicas sobre la cantidad de potencia que puede emitir una antena.

Cuando se usa en trabajos de audio, el milivatio se refiere a una carga de 600 ohmios, con el voltaje resultante de 0,775 voltios. Cuando se utiliza en el campo de radio bidireccional, el dB se refiere a una carga de 50 ohmios, con el voltaje resultante de 0,224 voltios. Hay ocasiones en las que las hojas técnicas pueden mostrar el voltaje y el nivel de potencia, por ejemplo, -120 dBm = 0,224 microvoltios.

dBm / dB(mW) a veces se denomina milivatios de decibelios. La referencia encuentra aplicación en comunicaciones por fibra óptica, microondas y redes de radio para expresar potencia absoluta. Se prefiere porque puede expresar valores tanto muy pequeños como muy grandes en formato corto, en comparación con el BW, cuya unidad más pequeña es de 1000 mW – un vatio.

La unidad de medida se utiliza al medir la potencia absoluta, dado que es una unidad absoluta referenciada al vatio. Comparativamente, el dB (decibelios) se utiliza para cuantificar raciones entre valores como la relación ruido-señal, lo que lo convierte en una unidad adimensional. El valor de referencia fijo de la dBmW es lo que la convierte en una medida absoluta.

Tablas, fórmulas y tablas de referencia rápida

Definiciones clave en resumen

dB, dBi y dBm: Comparación funcional

Gráfico de conversión de dBm a milivatios

El símbolo μW significa microvatios.

Qué significa μW

• μ (letra griega mu) = micro = una millonésima (10⁻⁶)
• W = vatios, una unidad de potencia

Cómo encaja μW en las mediciones de potencia

Puntos de referencia comunes de dBm (sistemas inalámbricos)

Ganancia de antena (dBi) y características de cobertura

Ancho de haz vs ganancia (regla general)