Guia do engenheiro sobre decibéis: dB, dBm, dBi e dBW

Por que decibéis?

Os decibéis comprimem faixas enormes em uma escala gerenciável. Um microfone pode produzir 1 μV; um amplificador de potência pode produzir 100V. Essa é uma razão de 10․ — impossível de traçar em uma escala linear. Em decibéis, são apenas 160 dB.

Os decibéis também transformam a multiplicação em adição. Um sinal em três estágios com ganhos de 10, 100 e 10 tem ganho total de 10 × 100 × 10 = 10.000. Em dB: 20 + 40 + 20 = 80 dB. Adição simples.

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A definição fundamental

“BLOCO MATEMÁTICO_0"

“BLOCO MATEMÁTICO_1"

O fator de 20 (não 10) para tensão vem da relação potência-tensão “MATHINLINE_9”:

“BLOCO MATEMÁTICO_2”

Conversões essenciais para memorizar

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Unidades de decibéis absolutos

O “dB” simples é sempre uma proporção. Para expressar um nível absoluto, você precisa de uma referência. Referências diferentes são usadas em diferentes campos:

dBm — Potência em relação a 1 miliwatt

“BLOCO MATEMÁTICO_3”

Comum em engenharia de RF e sistemas sem fio:

• 0 dBm = 1 mW
• 10 dBm = 10 mW
• 30 dBm = 1 W (potência de transmissão WiFi típica)
• −50 dBm = 10 nW (sinal Wi-Fi recebido típico)
• −100 dBm = 10 pW (piso de ruído em uma largura de banda de 1 MHz)

Use o conversor [dBm para Watts] (/calculators/unit-conversion/dbm-watts) para converter entre dBm e miliwatts.

dBW — Potência em relação a 1 watt

“BLOCO MATEMÁTICO_4”

dBW = dBm − 30. Usado para transmissores de alta potência e links de satélite.

dBV — Tensão relativa a 1 volt

“MATHBLOCK_5”

Comum em áudio. O nível da linha de consumo é −10 dBV (316 mV RMS). O nível de linha profissional é de +4 dBu ≈ 1,23V RMS.

dBu — Tensão relativa a 0,775V

dBu = 20·log^( V/ 0,775V). A referência de 0,775V é a tensão que produz 1 mW em uma impedância de 600Ω (o antigo padrão telefônico). O áudio profissional usa +4 dBu como nível nominal.

dBFS — Em relação à escala total (áudio digital)

Em sistemas digitais, 0 dBFS é a amplitude máxima. Todos os sinais estão em ou abaixo de 0 dBFS. Alcança picos acima de 0 dBFS no clipe.

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Ganho de antena: dBi e dBd

dBi — Ganho em relação à antena isotrópica

Uma antena isotrópica irradia igualmente em todas as direções. Antenas reais concentram energia em determinadas direções:

“MATHBLOCK_6”

• Isotrópico: 0 dBi
• Dipolo de meia onda: 2,15 dBi
• Antena de patch: 5—8 dBi
• Parabólica parabólica (1m, 5 GHz): ~ 35 dBi
• Yagi (10 elementos): ~ 14 dBi

dBd — Ganho em relação ao dipolo

dBd = dBi − 2,15. Usado em rádio amador. Uma antena de “10 dBd” = 12,15 dBi.

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Usando dB em orçamentos de links

Um orçamento de links calcula se um sistema sem fio pode funcionar adicionando ganhos e subtraindo perdas:

“MATHBLOCK_7”

Exemplo de um link WiFi de 2,4 GHz a 100 m:

• Potência TX: +20 dBm
• Ganho da antena TX: +3 dBi
• Perda de caminho de espaço livre a 100m: −80 dB (use a [calculadora de perda de caminho de espaço livre] (/calculators/rf/free-space-path-loss))
• Ganho de antena RX: +3 dBi
• Sensibilidade RX: −80 dBm

“MATHINLINE_10” dBm. Margem = “MATHINLINE_11” dB. O link funciona com 26 dB de sobra.

Use a [Calculadora de orçamento do RF Link] (/calculators/rf/rf-link-budget) para cálculos completos do orçamento do link.

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Armadilhas comuns

Potência de mistura e tensão dB

Esse é o erro mais comum. Em caso de dúvida:

• É uma quantidade de potência? Use 10·log
• É uma tensão ou força de campo? Use 20·log

O valor do ruído está em dB (relação de potência). O ganho do amplificador de tensão está em dB (20·log). Você pode adicionar/subtraí-las somente se elas representarem potência na mesma impedância.

dBm não é dBV

dBm → dBV requer conhecer a impedância. Em 50Ω: 0 dBm = 224 mV RMS = −13 dBV.

“MATHBLOCK_8”

Para 50Ω: dBV = dBm − 13. Para 600Ω (áudio): dBV = dBm − 2,2 ≈ dBu.

Esquecendo que dB representa proporções

“Meu amplificador tem 20 dB de ganho.” ✓ (proporção, válida) “O sinal é de 20 dB.” ✗ (20 dB em comparação com o quê?)

Sempre especifique a referência ao indicar níveis absolutos: 20 dBm, −60 dBV, +4 dBu.

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Cartão de referência resumido