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Auteur(s)
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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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Lire l’articleINTRODUCTION
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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Différents types de filtres2. Réalisation des filtres
Un filtre est caractérisé par une fonction de transfert H(p) ou H(z) déterminant le rapport Vs / Ve des tensions d’entrée et de sortie. Pratiquement, un filtre est caractérisé par deux courbes de réponse : amplitude/fréquence et phase/fréquence.
Des méthodes de conception très élaborées (calcul de fonction de transfert, synthèse du réseau de filtrage, simulation et optimisation), permettent de concevoir un filtre sur mesure pour chaque type d’application, à partir d’un gabarit prédéfini. L’emploi de moyens de calcul permet de calculer numériquement des filtres aux fonctions de transferts complexes.
Les technologies de réalisation sont très variées et dépendent du domaine de fréquence et du rôle assigné aux filtres : sélection de canal de transmission, amélioration du rapport signal à bruit, antirepliement avant numérisation, reconstruction, traitement de signal.
Les filtres électriques sont souvent des dispositifs complexes. Leur coût représente une part significative du coût total d’un système électronique, et leur réalisation pose un délicat problème d’optimisation en fonction de l’objectif visé : entre leur performance, leur stabilité, la consommation, le poids, l’encombrement, et le prix de revient. Tous ces paramètres ne peuvent être minimisés en même temps. Selon les besoins, différentes technologies sont applicables en fonction de la gamme de fréquence et des paramètres à optimiser en priorité.
Pendant de nombreuses années les filtres ont été constitués à partir de composants discrets passifs (L, C, R) assemblés en chaîne de cellules. Mais c’est une technique qui se prête mal à la miniaturisation. De nouvelles techniques de réalisation s’imposent de plus en plus, qui permettent d’intégrer certains types de filtres, sur des composants intégrés ASIC. C’est le cas des filtres actifs, utilisant des amplificateurs opérationnels, en particulier les filtres à capacités commutées utilisés dans les centraux téléphoniques, et des filtres numériques. Les filtres actifs permettent aussi de réaliser de nouvelles formes de fonctions de transfert.
En hyperfréquence, cavités et guides sont utilisés en filtrage.
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