S-meter

En días pasados el amigo y colega Diego León HK4DLO me pregunto sobre el S9 que reportamos los radioaficionados. Esto me dio pie a estudiar el tema y traerles alguna de mis investigaciones como parte del programa para radioaficionados HK del día de hoy.
En el principios de las radiocomunicaciones, cuando esta se hacían exclusivamente por radiotelegrafía, surgió la necesidad de reportar o calificar como se estaba recibiendo a la estación corresponsal. Como un acuerdo universal se acogió el termino SRT para reportar y calificar la recepción de la otra estación. SRT es el acróstico para Reliability, Strong, Tone. En español corresponde a Legibilidad o calidad de recepción, intensidad de la señal y tono o tonalidad.
El primer término R se califica con un número de 1 a 5 donde:
1 – Ilegible,
2- apenas legible,
3- legible con dificultad,
4- legible,
5- perfectamente legible.
Como pueden ver la calificación de R es muy subjetiva y la da el operador de acuerdo a lo que el considere legible.
El segundo termino S se refiere a la intensidad de la señal y se califica con un numero de 1 a 9 en donde 1 se asigna a una señal apenas perceptible a 9 cunado la señal es extremadamente fuerte.
El tercer término T califica la tonalidad o calidad de los pulsos de telegrafía recibidos y se da con un número de 1 a 9, Su uso es exclusivo de la telegrafía y no se usa en comunicaciones de fonía.
La mejor calificación en el código RST seria 599 en telegrafía o 59 en fonía que corresponde a una señal recibida completamente entendible (legible) y con una intensidad muy buena.
A diferencia del termino R y T que son subjetivos, el termino T correspondiente a la intensidad de la señal puede ser medido y de hecho los radios de telecomunicaciones dispone de un instrumento de medida llamado S-meter o medidor de intensidad de señal o en muchos casos decibelímetro.
El S.meter ocupa un lugar relevante en un radio y simplemente mide la intensidad de la señal que se está recibiendo. Al usar un instrumento surgió la necesidad de normalizarlo internacionalmente. En otras palabras fue necesario definir internacionalmente que valor significa un S9. En efecto una reunión de la International Amateur Radio Union IARU en 1981 emitió una recomendación que define que S9 debe corresponder a una intensidad de señal de menos 73 dbm.

¿Qué significa esto?

Cuando nosotros trasmitimos, emitimos al aire una potencia de algunos vatios, típicamente unos 100 vatios. Después de que nuestra energía viaje hasta el receptor de nuestro corresponsal, él solo recibirá una ínfima parte de esta energía. Para medir potencias tan pequeñas no se hacen en vatios sino en decibeles y mas comúnmente se utiliza el termino dbm, es decir decibeles M de mili vatio. Las medidas en decibeles son relativas y 0 dbm significa sencillamente una potencia de 1 milivatio o la milésima parte de un vatio. Menos 10 dbm significaría una décima parte de un milivatio y menos 60 dbm sería 10 a la potencia 6 (es decir un millón) de veces menor que un milivatio.
Ahora bien, cuando la IARU define que S9 corresponde a -73dbm, esta diciendo que nuestra señal esta recibiendo una potencia equivalente a 10 a la potencia 7,3 de un milivatio o aproximadamente equivalente a la 10 billonésima parte de un vatio.
En la práctica la potencia se calcula a partir del voltaje que genera sobre una resistencia. Según la ley de Ohm potencia es igual al voltaje al cuadrado dividido por la resistencia. Como casi todos los radios tienen estandarizado la entrada de antena en 50 ohm y haciendo los cálculos se tiene que:
S9 son menos 73 dbm equivalente a un voltaje de 50,3 microvoltios sobre una resistencia de 50 ohms.
Esto significa que los radios modernos se calibran poniendo una señal de 50 microvoltios en la entrada de antena y ajustando el medidor para que marque S9.
Definido S9 como 50 microvoltios, S8 es la mitad del voltaje, es decir 25 microvoltios y S7 es la mitad de S8 es decir 12.5 y así sucesivamente, siempre la mitad de lo anterior. S1 seria 0.2 microvoltios.
Un cambio de la mitad del voltaje para cambiar de S significa un cambio de 6 decibeles en escala logarítmica, entonces S9 son -73 dbm, S7 son -73- 6 = -79 dbm, S8 son -85 etc.
Pero el radio frecuentemente recibe señales más fuertes que -73 dbm equivalentes al S9. Entonces se acostumbra a medir cuantos decibeles estamos arriba de -73 dbm. Si nosotros reportamos más 10 decibeles estamos diciendo que la señal es de -63 dbm y más 20 db significaría -53 dbm, etc.
Teóricamente, si la señal que recibimos fuera de 1 milivatio el reporte seria S9 más 73 decibeles.
Cuando aumentamos 10 decibeles en potencia , en voltaje significa un aumento de (10 a la potencia 0,5) es decir 3.16 veces, entonces si S9 son 50 microvoltios, S9 mas diez decibeles seria 50 x 3.16 = 160 microvoltios y más 20 db significaría 10 veces 50 igual a 500 microvoltios.
Espero no haberlos confundido con tanto cálculo. Los valores entre S, voltajes y decibeles se consiguen en muchas tablas, lo importante es este resumen:
S9 significa una potencia de -76 dbm equivalente a un voltaje de 50 microvoltios sobre una resistencia de 50 ohms.
Un S menor significa la mitad del voltaje o lo que es igual 6 dbm menos.
Para intensidades mayores a S9 se especifican el número de decibeles por encima de -73 dbm.
Una anotación importante: La definición de S9 igual a -73 dbm es válida para frecuencias de HF, pero para VHF y UHF la misma IARU define que S9 es -93 dbm equivalente a solo 5 microvoltios sobre 50 ohms.

Nota original de HK3EU: https://hk3eu.com/2015/02/08/s-meter/

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Correspondencia MF/HF
Puntos S / μV (50Ω) / dBm / dBμV / Watt

https://es.wikipedia.org/wiki/S-meter