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Synthèse des filtres LC

Référence E130 | Date de publication : 10 août 2009 | Gaëlle LISSORGUES, Corinne BERLAND

INTRODUCTION

L'étude des circuits résonants a mis très tôt en évidence les propriétés sélectives des réseaux inductances – capacités. Dès 1915, Campbell et Wagner ont développé les premiers filtres réalisés à l'aide de bobines et de condensateurs. En 1923, Zobel élabora la première méthode systématique de conception de filtres LC basée sur la théorie de filtrage sur impédance image [13].

Cette méthode, approximative mais très simple [16], a permis de réaliser pendant plusieurs dizaines d'années, grâce à l'emploi d'abaques, des filtres très sélectifs et très stables.

À partir de 1970 environ, l'émergence des circuits intégrés d'une part, et du calcul électronique d'autre part, a profondément bouleversé à la fois les méthodes de conception et les technologies de réalisation des filtres.

En ce qui concerne les méthodes, la synthèse par les paramètres image a été progressivement remplacée par la méthode d'insertion introduite vers 1940 par Cauer et Darlington [14] [15]. Pour que cette méthode soit opérationnelle, il a fallu résoudre, à l'époque, de difficiles problèmes de calcul numérique, si bien que ce n'est que vers 1975 que cette méthode s'est généralisée [7].

En ce qui concerne la technologie, les inductances se prêtant mal à l'intégration, les filtres actifs sans inductance ont été de plus en plus utilisés à partir de 1970. Cependant, on s'est vite rendu compte qu'il était très difficile de réaliser des filtres actifs très sélectifs. Orchard a démontré qu'il y avait à cela une raison fondamentale : les filtres LC insérés entre deux résistances bénéficient, contrairement aux autres, d'une sensibilité exceptionnellement faible vis-à-vis des variations des valeurs de leurs composants [20].

Cette propriété est si importante que, depuis 1975-1980, on réalise souvent un filtre actif très sélectif à partir d'un modèle de filtre LC [5].

À l'heure actuelle, outre cette utilisation comme modèle, on emploie les filtres LC dans le domaine des hautes fréquences (> 1 MHz) et surtout pour le filtrage hyperfréquence (> 100 MHz-30 GHz typiquement), car il est alors possible d'intégrer des inductances ou d'utiliser des technologies à base de lignes de transmission ayant un comportement équivalent à celui d'un réseau LC (filtres distribués). En complément, la transposition des méthodes de synthèse de filtres LC classiques aux filtres hyperfréquences sera donc aussi exposée rapidement en fin d'article.

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