Comprendre la différence entre dB, dBi, dBm et dBd

Dans les télécoms, comprendre les unités liées au gain est essentiel pour bien dimensionner une installation, évaluer les performances radio ou éviter des erreurs d’interprétation. Que signifient réellement les termes dB, dBm, dBi et dBd ? Et surtout, comment les utiliser correctement dans la pratique ? On vous explique tout ici !

Qu'est ce que le gain ?

Avant de plonger dans les différentes unités, il faut bien comprendre la notion de gain. Dans le contexte des télécommunications, le gain représente la capacité d’un système – en particulier d’une antenne – à amplifier ou concentrer un signal.

Le gain indique dans quelle mesure elle peut diriger l’énergie qu’elle reçoit ou émet dans une direction donnée. Une antenne sans gain (comme une isotrope théorique) diffuserait dans toutes les directions, tandis qu’une antenne avec gain concentre son énergie pour améliorer la portée et la qualité de la transmission dans certaines directions.

Exemple de diagrammes de rayonnement

Antenne à 9dBi : Le diagramme montre un lobe de rayonnement large, traduisant un gain modéré ; l’énergie est répartie sur une grande zone plutôt que concentrée dans une seule direction.
Antenne à 21dBi : Le diagramme présente un lobe très étroit, signe d’un gain élevé ; l’énergie est fortement focalisée, ce qui augmente la portée dans une direction précise.

Quelles différences ?

On entend souvent ces unités, mais chacune a un rôle bien spécifique.

dB - Le rapport relatif

Le décibel (dB) est une unité logarithmique relative. Elle compare deux puissances, deux tensions ou deux niveaux. Elle ne donne pas une valeur fixe, mais exprime un rapport : un gain ou une perte.

Exemple : Un atténuateur de 3 dB divise la puissance par deux. Un amplificateur de 6 dB la multiplie par quatre.

Utilisation : pour quantifier des pertes dans un câble, le gain d’un ampli, ou la différence entre deux niveaux de signal.

dBm - La puissance absolue

Le dBm est une unité absolue de puissance. Elle est référencée à 1 milliwatt (mW).

0 dBm = 1 mW
+10 dBm = 10 mW
-30 dBm = 0.001 mW

Utilisation : pour mesurer la puissance réelle d’un signal à un instant donné, par exemple à la sortie d’un routeur ou en entrée d’un analyseur de spectre.

dBi - Le gain d'antenne isotrope

Le dBi exprime le gain d’une antenne par rapport à une antenne isotrope, théorique, qui rayonne de manière parfaitement uniforme dans toutes les directions. Plus le chiffre est élevé, plus l’antenne est directionnelle.

0 dBi : rayonnement isotrope
9 dBi : forte concentration directionnelle

Utilisation : pour comparer le niveau de concentration d’une antenne, très courant dans les fiches techniques.

dBd - Le gain d'antenne dîpole

Le dBd est moins utilisé mais plus réaliste. Il mesure le gain par rapport à un dipôle demi-onde réel, dont le gain est naturellement de 2.15 dBi.

Donc : 0 dBd = 2.15 dBi

Utilisation : certains constructeurs ou anciens systèmes radio utilisent encore le dBd. Il faut donc faire attention à ne pas confondre les deux et toujours convertir si nécessaire.

Le cas du gain LNA

On parle bien de gain quand on évoque un LNA (Low Noise Amplifier), mais pourtant, ce gain n’est pas exprimé en dBi. Et ça, c’est souvent source de confusion. Pourquoi deux gains — celui d’une antenne et celui d’un LNA — ne s’expriment-ils pas avec les mêmes unités ?

La réponse est simple : le gain d’un LNA n’a rien à voir avec une directivité. Il ne s’agit pas de concentrer un signal dans une direction, mais d’amplifier électroniquement un signal faible pour le rendre exploitable. Ce gain est donc un rapport entre la puissance en entrée et celle en sortie, exprimé en dB, unité relative.

En revanche, une antenne n’amplifie rien : elle oriente simplement l’énergie. Son gain est mesuré par rapport à une antenne de référence (isotrope ou dipôle), et s’exprime en dBi ou dBd, unités absolues qui décrivent une capacité géométrique à diriger le rayonnement. En d’autres termes :