Antes de responder a essa pergunta vamos explorar a origem desta unidade de medição: o Bel ou deciBel.
Historicamente a invenção do telefone é atribuída a Alexander Graham Bell, no entanto, o italiano Antonio Meucci teria criado um modelo anterior, mas não o desenvolveu ao ponto de torná-lo utilizável na prática. Assim o telefone é atribuído a Graham Bell.
No início da telefonia havia grandes desafios a serem resolvidos, o desenvolvimento de baterias, microfones a carvão, técnica de linhas de transmissão/linhas telefônicas, voltímetros para sinal de áudio, etc. Para medir o desempenho das linhas telefônicas, os engenheiros e técnicos mediam a redução de intensidade de sinal de um tom de áudio de 800Hz a cada xis quilômetros de linha. Em homenagem a Alexander Graham Bell essa medida leva o seu nome.
É uma tradição homenagear cientistas com o nome de unidades de medidas em campos nos quais tiveram contribuição importante. Assim o Volt é uma homenagem a Alessandro Volta. Ampére para André-Marie Ampère. Ohm para Georg Simon Ohm. Hertz para Heinrich Hertz e assim por diante.
Como você pode ver, boa parte das unidades de medida está associada ao nome de pessoas. Mas isso não é uma regra, pois a medida de distância ‘metro’ vem da palavra grega metron que significa medida.
Reparou que escrevemos m (ou metro) e V ou Volt? Escrevemos V, A, Ohm, Hz iniciando por letra maiúscula porque originam-se de nomes de pessoas, e metro não se origina de um nome.
O que significa a unidade Bel
O Bel é usado para comparar números de uma mesma natureza. Inicialmente foi usado para comparar duas tensões elétricas no sinal de linha telefônica. Por padrão, 1 Bel representa uma diminuição (ou aumento) de um sinal em 10 vezes. Então se o sinal passou de 10 para 1, reduziu 1 Bel. Se o sinal passou de 1 para 10, aumentou 1 Bel. Porém, essa unidade representa uma alteração muito grande, então foi introduzido o décimo de Bel, que conhecemos com decibel ou dB.
Por dentro do dB
Exemplo de cálculo de relação de potência em dB
O meu transmissor tem uma potência de 100 W e vou usar um amplificador linear de 400 W na sua saída. Em quantos decibéis a potência aumentará?
dB = 10 x log (400/100) = 6 dB
A fórmula para calcular a relação de potência entre dois sinais em dB é:
[1] dB = 10 x log (a / b) onde log é o logaritmo na base 10
Para calcular a relação entre dois sinais em Volts a fórmula é:
[2] dB = 20 x log (a / b)
O logaritmo pode ser calculado em calculadoras científicas no seu computador ou celular
Para comparar potências usamos a fórmula [1].
Para comparar tensão usamos a fórmula [2].
Note a diferença entre as fórmulas para potência e para tensão, a potência varia com o quadrado da tensão.
O essímetro do seu rádio
No seu rádio há um medidor de intensidade de sinal de recepção, o “essimetro” que mede o sinal em uVolts (microvolts ou milionésimos de Volt). Apesar desta relação ser usada desde dos anos 1930, não era um padrão seguido por todos os fabricantes de rádio. Por recomendação técnica da IARU em 1981, para frequências abaixo de 30 MHz, o sinal S9 corresponde a uma tensão de 50 μV em uma carga de 50 Ω no conector de antena do receptor. Para frequências acima de 30 MHz as bandas de VHF o padrão é de 5uV em carga de 50 Ω.
O essímetro não mostra com qual potência seu colega está transmitindo, simplesmente mostra qual a intensidade de sinal que está sendo recebida no seu rádio. Você pode estar recebendo um sinal S7 de colega operando com 100W a 200km de distância, e S9+10 de um vizinho operando com 5W.
Cada unidade S corresponde a uma diferença de 6 dB de sinal. Então, se você recebe um sinal com intensidade S9 e, logo depois, devido ao QSB com intensidade S8 a diferença entre os dois sinais é de 6dB, pois o essímetro variou apenas 1 unidade S entre os dois sinais. Veja a figura 1.
De outra forma, caso não haja QSB, e um colega esteja testando um linear de 400W. Vamos supor que enquanto ele transmite com 100W você receba um sinal S5. Quando ele ligar o linear você receberá um sinal S6. Ouseja o sinal aumentou 1 unidade S que equivale a 6dB. Para obter esse aumento de sinal de S5 para S5 o colega teve que aumentar a potência de 100W para 400W. Veja a figura 2.
O cálculo abaixo mostra o incremento de 6dB aumentando a potência de 100W para 400W.
[1] dB = 10 x log (400/100) o resultado é 6 dB
Essa é uma conclusão muito importante, para aumentar 1 unidade S na sua recepção o transmissor precisa multiplicar por 4 a potência de transmissão, nesse exemplo de 100W para 400W.
Comprovando na prática
Então quer dizer que se escuto um colega com sinal S7 e outro com S8 a diferença de potência entre as duas estações é de 4 vezes? Para a sua recepção sim, há uma diferença de 4 vezes. Porém não significa que há uma diferença de 4x na entre os transmissores. Você está comparando sinais de transmissores em condições diferentes, as condições de instalação das antenas são diferentes, a polarização do sinal pode ser diferente, o posicionamento das antenas pode ser diferente, o ângulo de irradiação pode ser diferente. Enfim, essa comparação só é válida comparando a potência de sinal para a mesma estação num intervalo de tempo pequeno de tal forma que a própria variação de propagação não altere a medição. Além disso, a calibração dos essímetros não é precisa, vale apenas como uma referência.
Você pode fazer um teste com um colega em momento de boa propagação, baixo ruído, e medir o sinal S no seu rádio e pedir para o colega baixar a potência, por exemplo de 100W para 25W. Para que o teste seja mais efetivo o colega deve emitir uma portadora em CW, ou RTTY, para que você obtenha um sinal estável para ler o seu essímetro.
Não afirmamos que aumentar a potência é inútil. Nos casos de QSO com ruído (QRN) ou QSB, aumentar a potência pode significar a diferença entre fazer ou não fazer o contato. Lembre que tão importante quando um linear é ter um ganho de microfone bem ajustado e o compressor ligado. Se o seu rádio tem equalizador de microfone faça testes ajustando o ganho para as frequências de voz médias e altas pois são essas que dão inteligibilidade para a sua voz.
Mas do que foi visto aqui, muitas vezes uma potência de 100W, ou até menos, é suficiente para contatos regionais.
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Departamento Técnico TEICO / nov 2018