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1 - SPÉCIFICATIONS

2 - MÉTHODES DE SYNTHÈSE D'UN FILTRE

3 - FILTRES D'AFFAIBLISSEMENT

4 - FILTRES DÉFINIS EN TEMPS DE PROPAGATION DE GROUPE

5 - FILTRES SPÉCIFIÉS À LA FOIS EN AMPLITUDE ET EN TEMPS DE GROUPE

Article de référence | Réf : E120 v1

Filtres d'affaiblissement
Fonctions de transfert des filtres électriques

Auteur(s) : Gaëlle LISSORGUES, Corinne Berland

Relu et validé le 21 mai 2024

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RÉSUMÉ

D'une façon classique, les spécifications d'un filtre peuvent s'expliciter soit dans le domaine fréquentiel, soit dans le domaine temporel, suivant la nature du problème à résoudre et la technologie de réalisation. Cet article se limite à la présentation des méthodes de calcul des fonctions de transfert des filtres électriques linéaires à une entrée et une sortie répondant à un jeu de spécifications. Ces dispositifs, qui jouent un rôle considérable dans les techniques de traitement et de transmission de l'information sont classés en deux types. Les filtres d’affaiblissement séparent les signaux utiles des signaux indésirables ; les filtres correcteurs modifient la forme des signaux incidents.

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Auteur(s)

  • Gaëlle LISSORGUES : Professeur à l'ESIEE, docteur en électronique - Agrégée de physique appliquée et ancienne élève de l'École normale supérieure de Cachan

  • Corinne Berland : Professeur à l'ESIEE, docteur ingénieur en électronique et ancienne ingénieur R chez Alcatel - Cette édition est une mise à jour de l'article de Paul BILDSTEIN intitulé Fonctions de transfert des filtres électriques paru en 1990.

INTRODUCTION

Pour une présentation générale du filtrage, le lecteur pourra se reporter à l'article Filtrage et filtre électrique. Avant-propos [E 110] du présent traité. Cet article se limite à la présentation des méthodes de calcul des fonctions de transfert des filtres électriques linéaires à une entrée et une sortie répondant à un jeu de spécifications. Ces dispositifs, qui revêtent une importance fondamentale dans les techniques de traitement et de transmission de l'information, répondent à deux finalités :

  • séparer les signaux utiles des signaux indésirables : ce sont les filtres d'affaiblissement ;

  • modifier la forme des signaux incidents : ce sont les filtres correcteurs.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-e120


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3. Filtres d'affaiblissement

Si l'on cherche à réaliser un filtre défini uniquement par un gabarit d'affaiblissement sans se préoccuper de son comportement en déphasage, on introduit une simplification considérable. En effet, nous verrons que l'on peut, dans ce cas, trouver une fonction de transfert à déphasage minimal (voir article Théorie des circuits électriques linéaires [E 3 000] pour l'explication de ce concept) approchant d'aussi près que l'on veut la solution idéale. Et l'on sait calculer, pour une approximation donnée, la fonction la plus simple possible.

Malheureusement, les fonctions à déphasage minimal sont régies par une relation entre l'amplitude et la phase qui interdit de spécifier ces deux comportements indépendamment l'un de l'autre [8] [9]. On obtient donc d'excellents filtres d'affaiblissement mais qui présentent une forte distorsion de temps de propagation au voisinage des fréquences de coupure (figure 5).

Ces filtres conviennent cependant pour de nombreuses applications, par exemple, pour la séparation de voies téléphoniques vocales en bande de base, puisque l'oreille est pratiquement insensible aux déphasages des composantes spectrales d'un signal. Par contre, si l'on veut transmettre des données numériques ou utiliser une modulation de phase, ces filtres ne conviennent plus.

3.1 Gabarits d'affaiblissement

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3.1.1 Gabarits généraux

Un filtre idéal présente un affaiblissement nul en bandes passantes et infini en bandes atténuées. Il est impossible à réaliser pratiquement. On essaie d'approcher cette...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - LISSORGUES (G.) -   Filtrage et filtres électriques — Avant-propos.  -  [E 110] Électronique, mai 2008.

  • (2) - LISSORGUES (G.) -   Filtres actifs — Synthèse et réalisation.  -  [E 115] Électronique, août 2008.

  • (3) - LISSORGUES (G.) -   Filtres à capacités commutées.  -  [E 140] Électronique, nov. 2005.

  • (4) - PRADO (J.) -   Filtres numériques — Synthèse.  -  [E 3 160] Électronique, nov. 2000.

  • (5) - PRADO (J.) -   Filtres numériques — Conversion de fréquences et bancs de filtres.  -  [E 3 162] Électronique, nov. 2000.

1 Sources bibliographiques

Références

RABINER (R.), GOLD (B.) - Theory and application of digital signal processing. - Prentice Hall, 752 p. (1975).

OPPENHEIM (A.V.), SCHAFER (R.W.) - Digital Signal Processing. - Englewood Cliffs, NJ : Prentice-Hall (1975).

ORCHARD (H.J.), TEMES (G.) - Filter design using transformed variables. - IEEE Trans. on Circuit Theory, CT15, no 4, déc. 1968.

RHODES (J.D.) - Filters approximating ideal amplitude and arbitrary phase characteristics. - IEEE Transactions, MTT-18 (1970).

SCANLAN (S.Q.), BAHER (H.) - Filters with maximally flat amplitude and controlled delay response. - IEEE Transactions, CAS-23 (1976).

LITOVSKI (V.) - Synthesis of monotonic passband sharp cutoff filters with equiripple amplitude characteristics. - IEEE Transactions, CAS-26 (1979).

RAKOVICH (B.D.), RADMANOVIC (M.Dj.), POPOVICH (M.V.) - Transfer functions of selective filters with equalized pass band group delay response. - IEEE Proceedings, vol. 129, fév. 1982.

BELEVITCH (V.) - Classical network theory. - Holden Day (1968).

WEINBERG (L.) - Network analysis and synthesis. - Mc Graw Hill, 692 p. (1975).

KAWAKAMI (M.) - Nomographs for Butter-worth and Tchebychev filters. - IEEE Trans. on Circuit Theory, juin 1963.

SEDRA (A.S.), BRACKETT (P.O.) - Filter theory and design. - Pitman (1978).

LUBKIN (Y.J.) - Filter systems and design. - Addison Wesley, 212 p. (1970)

ZVEREV (A.I.) - Handbook of filter synthesis. - Wiley, 576 p. (1967).

DANIELS (P.W.) - Approximation methods for electronic filter design. - Mc Graw Hill, 390 p. (1974).

PARKS (T.W.), BURRUS (C.S.) - Digital filter design. - Wiley, 342 p. (1987).

BOITE (R.), NEIRYNK (J.) - Traité d'électricité....

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