Publié par : Département de recherche et développement, Technologie Optic.ca Inc., décembre 2025

L'interprétation précise de la puissance et de l'atténuation du signal est fondamentale dans les systèmes de communication par fibre optique et sans fil. Deux unités sont couramment rencontrées dans la documentation technique et les mesures sur le terrain : le dB (décibel) et le dBm (décibel-milliwatt). Bien qu'étroitement liées et souvent utilisées conjointement, elles décrivent des concepts physiques fondamentalement différents. Une confusion entre ces unités peut entraîner des bilans de liaison incorrects, des mesures mal interprétées et des conceptions de systèmes défectueuses. Cet article propose une explication claire et rigoureuse de la différence entre dB et dBm, suivie d'une discussion sur les unités de puissance basées sur le watt et les préfixes métriques.

Le décibel (dB) : une mesure relative

Le décibel (dB) est une unité logarithmique sans dimension qui exprime le rapport entre deux niveaux de puissance. Il ne représente pas une valeur absolue de puissance, mais quantifie l'augmentation ou la diminution d'un signal par rapport à un autre. Dans les systèmes à fibres optiques, le dB est le plus souvent utilisé pour décrire les pertes, les gains ou l'atténuation. Mathématiquement, le décibel est défini comme suit :

dB = 10log₁₀(P₂ / P₁)

où _P₁ est la puissance de référence et _P₂ la puissance mesurée. Par exemple, si un émetteur optique émet un signal à –20 dBm et que le récepteur mesure –21 dBm, l’affaiblissement de la liaison est de :

-20- (–21) = 1 dB

Cela signifie que la puissance du signal a été réduite de 1 dB pendant la transmission. L'échelle des décibels étant logarithmique, elle représente efficacement les grandes variations de puissance. Une variation de 3 dB correspond approximativement à une puissance divisée par deux. Une perte de 10 dB correspond à une réduction d'un facteur dix, tandis qu'une perte de 20 dB correspond à une réduction d'un facteur cent. Ce comportement logarithmique rend le décibel particulièrement utile pour les liaisons fibre optique longue distance et les systèmes radiofréquences où les niveaux de puissance couvrent plusieurs ordres de grandeur.

Le décibel-milliwatt (dBm) : une mesure absolue

Contrairement au dB, le dBm est une unité de puissance absolue. Il représente la puissance par rapport à 1 milliwatt (1 mW). Par définition :

0 dBm=1 mW

Les valeurs positives en dBm correspondent à des puissances supérieures à 1 mW, tandis que les valeurs négatives en dBm correspondent à des puissances inférieures à 1 mW. La conversion entre dBm et watts est donnée par :

P(dBm)=10log⁡₁₀ (P(mW)/1 mW)

En communications optiques, les valeurs typiques sont fortement négatives. Par exemple, une source LED peut délivrer un signal d'environ -20 dBm, tandis que les sources de test laser ou à VCSEL peuvent fonctionner aux alentours de -10 dBm. Dans les systèmes sans fil, l'indicateur de puissance du signal reçu (RSSI) est souvent exprimé en dBm, les valeurs proches de -70 dBm étant considérées comme fortes et les valeurs inférieures à -100 dBm comme faibles.

Il est important de souligner que les dBm et les dB ne sont pas directement convertibles. Le dB mesure une différence, tandis que le dBm mesure un niveau absolu. Le dB peut servir à comparer deux valeurs en dBm, mais il ne peut pas être converti directement en watts.

Pourquoi les échelles logarithmiques sont importantes

Les unités dB et dBm utilisent une échelle logarithmique. Cela signifie que de petites variations numériques correspondent à de grandes différences physiques. Par exemple, une augmentation de –80 dBm à –77 dBm peut paraître modeste numériquement, mais elle représente un doublement de la puissance reçue. Cette propriété explique pourquoi les graphiques de couverture du signal – tels que la distance en fonction du dBm reçu d'une antenne – montrent une dégradation rapide des performances avec la distance, même lorsque les variations numériques semblent faibles.

Puissance en watts et préfixes métriques

Bien que le dBm soit largement utilisé pour exprimer les niveaux de signal dans les mesures optiques et sans fil, toutes les grandeurs de puissance dérivent en définitive du watt (W), unité de base du SI. Les systèmes de communication modernes fonctionnent sur une plage dynamique exceptionnellement large, couvrant plusieurs ordres de grandeur de puissance. C'est pourquoi les préfixes métriques du SI sont essentiels pour exprimer les niveaux de signal émis et reçus de manière compacte et interprétable.

Les préfixes métriques positifs indiquent des niveaux de puissance supérieurs à un watt, tandis que les préfixes négatifs indiquent des niveaux de puissance fractionnaires inférieurs à un watt. Dans les systèmes de communication pratiques, notamment pour les fibres optiques et les récepteurs RF, la puissance détectée est généralement extrêmement faible. Les signaux reçus se situent couramment dans les gammes du milliwatt (mW), du microwatt (µW), du nanowatt (nW) ou du picowatt (pW), ce qui correspond à des valeurs fortement négatives lorsqu'elles sont exprimées en dBm.

Il est important de souligner que les valeurs négatives en dBm ne représentent pas une puissance physique négative. Elles indiquent plutôt des niveaux de puissance très faibles, mais strictement positifs, rapportés logarithmiquement à 1 mW, défini comme 0 dBm. L'utilisation de préfixes métriques, associée à des unités logarithmiques telles que le dBm, offre un cadre cohérent et adaptable pour décrire la puissance du signal sur toute la plage de fonctionnement des systèmes de communication modernes.

Conclusion

En résumé, les dB et les dBm jouent des rôles distincts mais complémentaires en ingénierie des communications. Les dB quantifient les variations relatives, telles que le gain et l'atténuation, tandis que les dBm spécifient les niveaux de puissance absolus par rapport à 1 mW. Comprendre leur différence est essentiel pour interpréter les bilans de liaison, analyser l'atténuation et concevoir des systèmes optiques et sans fil fiables. Associées aux unités basées sur le watt et aux préfixes métriques, ces mesures logarithmiques offrent un cadre compact et puissant pour décrire le comportement des signaux sur de vastes plages dynamiques.