Cálculo de radioenlaces: balance de potencias

El cálculo del balance de potencias es el procedimiento que se utiliza normalmente para estimar de una manera rápida si un radioenlace funcionará correctamente. No obstante, debe tenerse en cuenta que se trata de un cálculo teórico, y que por lo tanto está sujeto a variaciones debidas a múltiples factores: apuntamiento de las antenas, reflexiones, interferencias no deseadas, etc. Así pues, se puede utilizar durante la fase inicial de diseño del radioenlace, pero en cualquier caso habrá que realizar las oportunas comprobaciones, medidas y ajustes durante la posterior fase de instalación para asegurar el buen funcionamiento del sistema.

A continuación se incluye una tabla con las principales magnitudes que se utilizan para calcular el balance de potencias de un radioenlace. El resultado final de los cálculos es el margen resultante, cuyo valor nos proporciona información acerca del correcto funcionamiento del sistema desde un punto de vista teórico. En la práctica, los radioenlaces se suelen diseñar para obtener un margen de pérdidas de unos 5-6 dB, aunque este valor es muy dependiente de la distancia, frecuencia y tipo de sistema.

Cálculo del radioenlace:

Potencia del transmisor:	dBm (*)
Pérdidas adicionales en transmisión (cables):	dB
Ganancia de la antena transmisora:	dBi (*)
Pérdidas básicas de propagación en espacio libre:	dB (*)
Pérdidas adicionales de propagación:	dB (*)
Ganancia de la antena receptora:	dBi (*)
Pérdidas adicionales en recepción (cables):	dB
Sensibilidad del receptor:	dBm (*)
Margen resultante:	dB

Potencia transmitida

La potencia del transmisor se expresa habitualmente en unidades lineales (mW, W) o logarítmicas (dBm, dBW). Para la conversión entre magnitudes lineales y logarítmicas se utiliza la siguiente fórmula:

P(dBm) = 10 log₁₀ P(W)/0,001

Ganancias de las antenas transmisora y receptora

La ganancia de la antena se proporciona habitualmente en dB isotrópicos (dBi), es decir, la ganancia de potencia con respecto a un modelo teórico de antena isotrópica que radía la misma energía en todas las direcciones del espacio. En algunos casos, la ganancia se expresa en dBd con respecto a una antena de tipo dipolo. En este caso, se tiene la siguiente fórmula de conversión:

G(dBi) = G(dBd) + 2,14

Pérdidas básicas de propagación en espacio libre

Se trata de las pérdidas de propagación que sufre la señal radioeléctrica en condiciones de espacio libre: sin ningún obstáculo en el camino, es decir, visión directa entre las antenas. En esta magnitud no suelen incluirse otras pérdidas adicionales debidas a lluvia, absorción atmosférica, etc. Estas pérdidas están relacionadas directamente con la distancia del radioenlace y la frecuencia de funcionamiento mediante la siguiente expresión:

L_bas(dB) = 92,44 + 20 log₁₀ f(GHz) + 20 log₁₀ d(km) (Fórmula de Friis)

Pérdidas adicionales de propagación

Aquí se incluyen todas aquellas pérdidas adicionales que sufren las señales radioeléctricas durante su propagación y que no pueden atribuirse al término de pérdidas básicas en espacio libre. De este modo, se tienen pérdidas por absorción atmosférica e hidrometeoros (lluvia, nieve, niebla), fenómenos de difracción (obstrucción parcial o total del haz radioeléctrico), reflexiones, etc.

Para poder realizar una estimación de algunas de estas pérdidas se pueden consultar los siguientes artículos:

Sensibilidad del receptor

El equipo receptor necesita un mínimo nivel de señal para conseguir un funcionamiento aceptable (nivel de calidad), lo que se conoce habitualmente como sensibilidad. Ésta suele expresarse en términos de potencia o tensión de acuerdo con la siguiente fórmula de conversión:

S(dBm) = S(dBmV) - 10 log₁₀ R(W) - 30

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P(W):
P(dBm):

G(dBd):
G(dBi):

f(GHz):
d(km):
L_bas(dB):