O que é mW, dBm e dBi, e como influenciam o alcance do sinal

Uma das dúvidas mais comuns para quem já está a algum tempo no hobby de aeromodelismo FPV é: De que forma podemos saber o alcance do vídeo (ou do rádio controle)? E como podemos melhorar o sinal de vídeo ou de rádio? É disso que este artigo trata.

Transmissões sem fio (por rádiofrequência) possuem diversas características que influenciam tanto o alcance quanto a qualidade do sinal. Para manter este artigo o mais simples possível, irei tratar apenas estas características: A potência e o ganho.

Alcance

O alcance de uma transmissão de rádio DOBRA a cada 6dB (decibeis).

Mas como saber quantos dB tem o seu sistema? Para isso, você deve saber a potência do seu transmissor em dBm (decibel miliwatt), e o ganho das suas antenas em dBi (decibel isotrópico).

Potência

A potência dos transmissores normalmente é expressa em mW (miliwatt), e não em dBm. O jeito mais fácil de converter mW em dBm é usando esta calculadora.

Abaixo vai uma pequena tabela de referência com os valores mais comuns:

mW dBm
0,1 mW -10 dBm
1 mW 0 dBm
10 mW 10 dBm
25 mW 14 dBm
50 mW 17 dBm
100 mW 20 dBm
200 mW 23 dBm
400 mW 26 dBm
500 mW 27 dBm
600 mW 28 dBm
800 mW 29 dBm
1000 mW 30 dBm
1600 mW 32 dBm
2000 mW 33 dBm

Repare que, para cada 6dBm de aumento, o transmissor precisa ser 4x mais potente! Com 25mW você tem 14dBm, e com 100mW (4x mais) você tem 20dBm.

Ganho das antenas

O ganho das antenas é medido em dBi (decibel isotrópico). Antenas NÃO são capazes de “amplificar” o sinal de rádio. Todo o ganho ocorre porque a antena é mais eficiente em uma determinada posição e menos eficiente em outra posição.

Antenas com baixo ganho (de 1 a 3dBi) são antenas Omnidirecionais. Elas conseguem irradiar o sinal de rádio em quase todas as direções, com boa eficiência na maior parte delas e com poucas regiões de sombra.

Antenas com alto ganho (acima de 8dBi) são antenas direcionais, ou seja, antenas que precisam ficar apontadas para a origem do sinal. Elas apresentam muito ganho em direções específicas, porém nas demais direções o ganho é muito baixo.

Quanto maior o ganho, mais direcional é a antena.

Exemplo prático

Em um sistema composto por transmissor de vídeo de 25mW (14dBm) uma antena de 2dBi no transmissor e outra de 3dBi no receptor, você tem um total de 19dB.

Vamos supor que com 19dB você consiga uma distância de 400 metros.

Para dobrar esta distância para 800 metros, você precisa aumentar a capacidade do seu sistema em 6dB. Para isso você pode aumentar a potência do transmissor, ou usar antenas com ganho maior.

No primeiro caso, você precisaria de um transmissor de 100mW (4x mais potente do que os 25mW originais).

Já no segundo caso, você precisaria de uma antena de 9dBi no receptor de vídeo, e teria que se preocupar em manter a antena sempre posicionada da forma ideal.

Conclusão

Aumentar a potência do transmissor nem sempre é uma forma eficiente de aumentar o alcance da transmissão. O aumento da potência trás alguns efeitos indesejáveis, como aumento expressivo no consumo de energia elétrica, aumento na temperatura de operação, e muitas vezes, aumento no tamanho físico e no peso do transmissor. Transmissores de vídeo de 25mW tendem a ser muito mais fáceis de instalar e acomodar em aeromodelos pequenos do que transmissores de 2W. Além de consumirem menos energia da bateria.

O mesmo se aplica a transmissores de rádio controle: Quanto mais potente, mais rapidamente ele irá esgotar a bateria do rádio, mais ele irá aquecer e mais pesado ele será.

Usar antenas com alto ganho também pode não ser uma opção viável, já que esse tipo de antena só funciona se estiver devidamente apontada para a fonte de sinal, o que não é uma tarefa muito simples de executar sem um sistema automático de posicionamento (Antenna tracker).

É preciso encontrar a combinação ideal entre potência de transmissão e antenas para cada uso específico.

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