Différents types de filtres

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Auteur(s)

Henri FÉLIX : Ingénieur de l’École nationale supérieure de l’aéronautique et de l’espace - Ancien coordinateur des projets de coopération Esprit et Eurêka à Bull SA

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INTRODUCTION

Il n’est pas un système électronique qui ne fasse appel à, au moins, un filtre. La plupart en comportent de grandes quantités. Les filtres répondent à des besoins fonctionnels très variés. Le filtrage est une forme de traitement de signal, obtenu en envoyant le signal à travers un ensemble de circuits électroniques, qui modifient son spectre de fréquence, et/ou sa phase, donc sa forme (figure 1). Le filtrage a pour but d’extraire une partie de l’information liée à ce signal. Il peut s’agir d’éliminer ou d’affaiblir des fréquences parasites indésirables, ou d’isoler dans un signal complexe la ou les bandes de fréquence utiles.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-e3100

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3. Différents types de filtres

Les différents types de filtres sont résumés dans le tableau 1.

Filtres numériques : ils peuvent être :
- câblés en circuits logiques ;
- programmés en logiciels et exécutés sur un processeur (cf. article « Traitement numérique du signal »).
Les filtres numériques sont totalement intégrables, souples et performants. Chaque fois que cela est possible, c’est maintenant le type de filtre utilisé en priorité. Ils ne s’appliquent pas lorsque les fréquences à filtrer sont trop élevées, si la consommation visée doit être faible, ou si les puissances en jeu sont moyennes ou élevées. De plus, ils nécessitent presque toujours en amont un préfiltrage du signal analogique avant sa numérisation pour éliminer les repliements de spectre, et en aval un lissage par filtrage du signal analogique reconstitué.

Dans tous les cas lorsque l’on souhaite réaliser des filtres en peu d’exemplaires, ou avec des performances très pointues, il est préférable d’utiliser des filtres analogiques passifs ou actifs.

Filtres analogiques : ils sont :
- passifs (RLC) ;
- actifs : standards (amplificateurs opérationnels, résistances, capacités) ou à capacités commutées.
- Filtres passifs.
  
  Les filtres passifs sont presque toujours constitués d’inductances de haute qualité et de condensateurs. Le filtre LC est inserré entre deux résistances. Lorsqu’il n’est pas possible ou souhaitable d’utiliser des inductances bobinées, il est fait appel à des composants électromécaniques qui ont des coefficients de surtension Q très élevés : résonateurs piézoélectriques tels que quartz, ou résonateurs à ondes de surface (SAW) ou encore des résonateurs mécaniques. Ces composants se modélisent en fonction de L et C. Il est ainsi possible d’obtenir de très bonnes stabilités de performances et une grande sélectivité.
  
  Jusque dans les années 1970, les filtres passifs LC étaient pratiquement les seuls utilisés. Il en existe un très grand nombre en usage, en particulier en téléphonie, et audiovisuel. Actuellement la tendance est de n’utiliser ces filtres passifs que pour les hautes...