dBm, W et dBµV : démêler les unités que l’on confond

Sur un banc d’essai CEM, un même écran peut afficher des dBm, des dBµV et des dB(µV/m), alors que la fiche technique donne des watts et des dBW. Les noms se ressemblent, et une seule conversion erronée décale un résultat de plusieurs dB, voire de plusieurs dizaines de dB. Ce guide explique ce que mesure chaque unité, comment passer de l’une à l’autre et où l’on se trompe le plus souvent, avec des exemples chiffrés.

1. Ce que mesure chaque unité

2. Les formules de base

• dBm = 10·log₁₀(P / 1 mW), et P(mW) = 10^(dBm/10). 0 dBm correspond à 1 mW et 30 dBm à 1 W.
• dBW = dBm − 30. La même puissance exprimée en dBW est un nombre plus petit de 30.
• dBµV = 20·log₁₀(V / 1 µV). La puissance est proportionnelle au carré de la tension ; le facteur est donc 20 et non 10.
• La tension et la puissance sont liées par P = V² / R. Sous 50 Ω, dBm = dBµV − 107. Sous 75 Ω, dBm = dBµV − 108.75.
• D’où vient 107 : 1 µV aux bornes de 50 Ω donne (10⁻⁶)² / 50 = 2×10⁻¹⁴ W = −137 dBW = −107 dBm.

3. Exemple chiffré : du générateur de signaux au récepteur

Un générateur de signaux délivre 0 dBm sur une charge de 50 Ω. La puissance est de 1 mW et la tension vaut V = √(P·R) = √(0.001 × 50) = 0.2236 V. En dBµV, cela donne 20·log₁₀(0.2236 / 10⁻⁶) = 106.99 dBµV, soit 107 dBµV une fois arrondi. Cela correspond au raccourci dBm + 107.

(Calculateurs : dBm ↔ W, dBm ↔ dBµV)

Voyons maintenant le sens inverse. Un émetteur de 5 W représente 5000 mW, donc 10·log₁₀(5000) = 36.99 dBm, soit 6.99 dBW. Sous 50 Ω, cela fait 36.99 + 107 = 143.99 dBµV, et la tension vaut √(5 × 50) = 15.8 V.

La même conversion est nécessaire lors des essais de pré-conformité avec un analyseur de spectre. Si l’analyseur affiche −59 dBm sous 50 Ω, le niveau est de −59 + 107 = 48 dBµV et la tension de 10^(48/20) = 251 µV. Les limites d’émission conduite sont exprimées en dBµV : on convertit d’abord, on compare ensuite.

La conversion de tension ne dépend pas de l’impédance. L’impédance n’intervient que pour convertir en puissance. (Calculateur : dBµV ↔ V)

4. Situations où les unités sont confondues

• dBm et dB : le dBm est une puissance absolue, le dB un rapport. 20 dBm plus un gain de 3 dB donnent 23 dBm. Mais deux signaux de 20 dBm ne font pas 40 dBm ; s’ils sont indépendants, la somme est de 23 dBm. Comme 1 W + 1 W = 2 W, 30 dBm + 30 dBm = 33 dBm. (Calculateur : somme de niveaux en dB)
• 10 et 20 : on utilise 10·log pour une puissance et 20·log pour une tension ou un champ. Doubler la tension représente +6 dB, doubler la puissance +3 dB.
• dBm et dBW : ils diffèrent de 30. Si l’on ne vérifie pas si la fiche technique utilise des dBW ou des dBm, le résultat est faux de 30 dB.
• Impédance : le décalage de 107 n’est valable que pour 50 Ω. Dans un système de 75 Ω, il introduit une erreur de 1.75 dB.
• dBµV et dB(µV/m) : la première est une tension à l’entrée du récepteur, la seconde une intensité de champ à l’antenne. Le facteur d’antenne (AF) et la perte du câble les relient : E (dBµV/m) = V (dBµV) + AF (dB/m) + perte du câble (dB). Exemple : 30 dBµV + AF 12 dB(1/m) + 2 dB de câble = 44 dB(µV/m). (Calculateur : dBµV/m ↔ V/m)
• Détecteur : pour un même signal, les lectures en crête, en quasi-crête et en moyenne d’un récepteur EMI diffèrent. Pour comparer à une limite, utilisez le détecteur que la limite spécifie.

5. Habitudes qui permettent de repérer les erreurs de conversion

• Retenez un point de repère : sous 50 Ω, 0 dBm = 107 dBµV. Si un résultat s’en écarte beaucoup, soupçonnez d’abord l’unité.
• Reconvertissez et vérifiez que vous retrouvez la valeur d’origine.
• Indiquez l’unité et l’impédance à côté de chaque nombre d’un tableau. Un nombre recopié sans elles ne peut plus être interprété plus tard.