Calculadora de Atenuación por Distancia

Física de Propagación de Señales

Calcula cómo la intensidad de señal disminuye con la distancia usando la ley del cuadrado inverso. Esencial para comunicaciones inalámbricas, ingeniería RF y comprensión de la propagación de señales.

Ejemplos

Haz clic en cualquier ejemplo para cargarlo en la calculadora.

Wi-Fi Signal Propagation

Propagación de Señal Wi-Fi

Typical 2.4 GHz Wi-Fi router signal strength calculation in an indoor environment.

Señal Inicial: 20 dBm

Distancia Inicial: 1 m

Distancia Objetivo: 15 m

Frecuencia: 2.4 GHz

Factor Ambiental: 3.0

Cellular Tower Signal

Señal de Torre Celular

Cellular signal strength calculation from a base station in urban environment.

Señal Inicial: 43 dBm

Distancia Inicial: 100 m

Distancia Objetivo: 1000 m

Frecuencia: 1.8 GHz

Factor Ambiental: 2.5

Satellite Communication

Comunicación Satelital

Free space path loss calculation for satellite communication link.

Señal Inicial: 50 dBm

Distancia Inicial: 1000 m

Distancia Objetivo: 35786000 m

Frecuencia: 12.0 GHz

Factor Ambiental: 2.0

Simple Inverse Square Law

Ley Simple del Cuadrado Inverso

Basic inverse square law calculation without frequency considerations.

Señal Inicial: 100 dBm

Distancia Inicial: 1 m

Distancia Objetivo: 5 m

Factor Ambiental: 2.0

Otros Títulos
Comprensión de la Atenuación por Distancia: Una Guía Integral
Explora los principios fundamentales de la propagación de señales, la ley del cuadrado inverso y cómo la distancia afecta la intensidad de señal en varios sistemas de comunicación.

¿Qué es la Atenuación por Distancia?

  • El Concepto Fundamental
  • Por Qué las Señales se Debilitan con la Distancia
  • La Ley del Cuadrado Inverso
La atenuación por distancia es el fenómeno donde la intensidad de señal disminuye a medida que aumenta la distancia desde la fuente. Este es un principio fundamental en física que afecta todos los tipos de propagación de ondas, incluyendo ondas electromagnéticas utilizadas en comunicaciones inalámbricas, ondas sonoras y ondas de luz.
La Física Detrás de la Atenuación de Señal
Cuando una señal se transmite desde una fuente, se extiende en todas las direcciones (para un radiador isotrópico). A medida que la señal viaja más lejos de la fuente, la misma cantidad de energía se distribuye sobre un área más grande. Esto resulta en una disminución de la intensidad de señal por unidad de área, que es lo que percibimos como atenuación de señal.
La Ley del Cuadrado Inverso
La ley del cuadrado inverso establece que la intensidad de una señal es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia desde la fuente. Matemáticamente, esto se expresa como: I ∝ 1/d², donde I es la intensidad de señal y d es la distancia desde la fuente.

Conceptos Clave:

  • La intensidad de señal disminuye 6 dB cuando la distancia se duplica
  • A 2x distancia, la señal es 1/4 de intensa
  • A 3x distancia, la señal es 1/9 de intensa

Guía Paso a Paso para Usar la Calculadora de Atenuación por Distancia

  • Comprensión de tus Entradas
  • Elección de los Parámetros Correctos
  • Interpretación de los Resultados
Esta calculadora te ayuda a predecir cómo cambiará la intensidad de señal con la distancia. Sigue estos pasos para obtener resultados precisos para tu aplicación específica.
1. Determinar la Intensidad de Señal Inicial
Comienza midiendo u obteniendo la intensidad de señal a una distancia conocida desde la fuente. Este es tu punto de referencia. Las unidades comunes incluyen dBm (decibelios relativos a 1 milivatio), Watts o Voltios. Por ejemplo, un router Wi-Fi podría tener una intensidad de señal de 20 dBm a 1 metro.
2. Establecer tus Parámetros de Distancia
Ingresa la distancia inicial donde se midió tu intensidad de señal, y la distancia objetivo donde quieres calcular la señal atenuada. Ambas distancias deben estar en las mismas unidades (típicamente metros).
3. Considerar Frecuencia y Ambiente
Para cálculos más precisos, incluye la frecuencia de señal. Las frecuencias más altas experimentan más atenuación. El factor ambiental considera pérdidas adicionales en diferentes entornos: 2.0 para espacio libre, 2.5-3.0 para áreas urbanas, y 3.0-4.0 para entornos interiores.
4. Analizar tus Resultados
La calculadora proporciona tres salidas clave: la intensidad de señal atenuada en tu distancia objetivo, la pérdida total de trayectoria en dB, y la relación de atenuación. Usa estos valores para evaluar si tu señal será lo suficientemente fuerte para comunicación confiable.

Umbrales Comunes de Intensidad de Señal:

  • Wi-Fi: -30 dBm (excelente), -50 dBm (bueno), -70 dBm (regular), -80 dBm (malo)
  • Cellular: -50 dBm (excelente), -70 dBm (bueno), -90 dBm (regular), -110 dBm (malo)
  • Satelital: -60 dBm (excelente), -80 dBm (bueno), -100 dBm (regular), -120 dBm (malo)

Aplicaciones del Mundo Real de la Atenuación por Distancia

  • Comunicaciones Inalámbricas
  • Radiodifusión y Medios
  • Comunicaciones Satelitales y Espaciales
Comprender la atenuación por distancia es crucial en numerosas aplicaciones del mundo real donde la propagación de señales juega un papel vital.
Planificación de Redes Inalámbricas
Los ingenieros de red usan cálculos de atenuación por distancia para diseñar redes inalámbricas. Necesitan determinar la colocación óptima de puntos de acceso, estimar áreas de cobertura y asegurar una intensidad de señal adecuada en toda la red. Esto es esencial para redes Wi-Fi, sistemas celulares y despliegues IoT.
Radiodifusión y Medios
Los radiodifusores de radio y televisión deben entender cómo se propagarán sus señales para asegurar una cobertura adecuada. Los cálculos de atenuación por distancia ayudan a determinar los requisitos de potencia del transmisor y la colocación óptima de antenas para máxima área de cobertura.
Comunicaciones Satelitales
Los enlaces satelitales operan sobre vastas distancias, haciendo de la atenuación por distancia un factor crítico. Los ingenieros deben considerar la enorme pérdida de trayectoria al diseñar sistemas de comunicación satelital, asegurando que suficiente intensidad de señal llegue a la Tierra desde satélites en órbita geoestacionaria (35,786 km).

Ejemplos de Aplicación:

  • Optimización de colocación de routers Wi-Fi en hogares y oficinas
  • Planificación y optimización de cobertura de torres celulares
  • Cálculos de intensidad de señal de TV satelital
  • Diseño de sistemas de identificación por radiofrecuencia (RFID)

Conceptos Erróneos Comunes y Métodos Correctos

  • Atenuación Lineal vs. Logarítmica
  • Dependencia de Frecuencia
  • Factores Ambientales
Existen varios conceptos erróneos sobre cómo las señales se atenúan con la distancia, lo que puede llevar a un diseño y rendimiento deficientes del sistema.
Concepto Erróneo: La Intensidad de Señal Disminuye Linealmente
Muchas personas asumen que duplicar la distancia reduce a la mitad la intensidad de señal. Esto es incorrecto. Según la ley del cuadrado inverso, duplicar la distancia reduce la intensidad de señal a 1/4 del valor original (una disminución de 6 dB). Esta relación exponencial es crucial para una planificación precisa del sistema.
Concepto Erróneo: Todas las Frecuencias se Atenúan Igualmente
Las frecuencias más altas experimentan más atenuación que las frecuencias más bajas debido a una mayor absorción y dispersión. Es por eso que el Wi-Fi de 5 GHz tiene un alcance más corto que el Wi-Fi de 2.4 GHz, y por qué las comunicaciones satelitales a menudo usan frecuencias más bajas para enlaces de larga distancia.
Ignorar Factores Ambientales
Los entornos del mundo real añaden atenuación significativa más allá de la pérdida de trayectoria teórica en espacio libre. Edificios, árboles, condiciones atmosféricas y otros obstáculos pueden afectar dramáticamente la propagación de señales. Siempre considera el factor ambiental en tus cálculos.

Comprensión Correcta:

  • La intensidad de señal sigue la ley del cuadrado inverso, no una relación lineal
  • Las frecuencias más altas requieren más potencia para la misma cobertura
  • Los factores ambientales pueden añadir 10-20 dB de pérdida adicional

Derivación Matemática y Ejemplos

  • La Fórmula de la Ley del Cuadrado Inverso
  • Pérdida de Trayectoria en Espacio Libre
  • Ejemplos de Cálculo Práctico
La base matemática de la atenuación por distancia se basa en principios fundamentales de propagación de ondas y conservación de energía.
Derivación de la Ley del Cuadrado Inverso
Considera una fuente puntual que radia energía uniformemente en todas las direcciones. A distancia r₁, la potencia se distribuye sobre una esfera con área 4πr₁². A distancia r₂, la misma potencia se distribuye sobre área 4πr₂². La relación de intensidad es: I₂/I₁ = (4πr₁²)/(4πr₂²) = (r₁/r₂)². Esto nos da la relación del cuadrado inverso.
Fórmula de Pérdida de Trayectoria en Espacio Libre
Para ondas electromagnéticas, la pérdida de trayectoria en espacio libre (FSPL) en decibelios es: FSPL = 20 log₁₀(d) + 20 log₁₀(f) + 147.55, donde d es distancia en metros y f es frecuencia en Hz. Esta fórmula considera tanto los efectos de distancia como de frecuencia.
Método de Cálculo Práctico
Para calcular la intensidad de señal atenuada: P₂ = P₁ - 20 log₁₀(d₂/d₁) - FSPLadicional, donde P₁ es la potencia inicial en dBm, d₁ y d₂ son distancias, y FSPLadicional considera factores de frecuencia y ambientales.

Ejemplos de Cálculo:

  • Wi-Fi a 2.4 GHz: 20 dBm a 1m se convierte en -40 dBm a 100m
  • Cellular a 1.8 GHz: 43 dBm a 100m se convierte en -17 dBm a 1km
  • Satelital a 12 GHz: 50 dBm a 1km se convierte en -180 dBm a 35,786km