Filtre passif, également appelé filtre LC, est un circuit de filtrage composé d'une inductance, d'une capacité et d'une résistance, capable de filtrer une ou plusieurs harmoniques. La structure de filtre passif la plus courante et la plus simple à utiliser consiste à connecter l'inductance et la capacité en série, ce qui permet de créer une dérivation basse impédance pour les harmoniques principales (3, 5 et 7). Les filtres accordés simple, double et passe-haut sont tous des filtres passifs.
avantage
Le filtre passif présente les avantages d'une structure simple, d'un faible coût, d'une grande fiabilité et d'un faible coût d'exploitation. Il est encore largement utilisé comme méthode de contrôle des harmoniques.
classification
Les caractéristiques des filtres LC doivent répondre aux exigences techniques spécifiées. Ces exigences portent généralement sur l'atténuation de fonctionnement dans le domaine fréquentiel, le déphasage, ou les deux ; des exigences de temps de réponse dans le domaine temporel sont parfois proposées. Les filtres passifs se divisent en deux catégories : les filtres accordés et les filtres passe-haut. Selon les différentes méthodes de conception, ils peuvent être divisés en filtres à paramètres d'image et en filtres à paramètres de fonctionnement.
Filtre de réglage
Le filtre d'accord comprend un filtre d'accord simple et un filtre d'accord double, permettant de filtrer une (accord simple) ou deux (accord double) harmoniques. La fréquence des harmoniques est appelée fréquence de résonance du filtre d'accord.
Filtre passe-haut
Le filtre passe-haut, également connu sous le nom de filtre de réduction d'amplitude, comprend principalement le filtre passe-haut du premier ordre, le filtre passe-haut du deuxième ordre, le filtre passe-haut du troisième ordre et le filtre de type C, qui sont utilisés pour atténuer considérablement les harmoniques inférieures à une certaine fréquence, appelée fréquence de coupure du filtre passe-haut.
Filtre de paramètres d'image
Le filtre est conçu et implémenté selon la théorie des paramètres d'image. Il est composé de plusieurs sections de base (ou demi-sections) montées en cascade selon le principe d'égale impédance d'image au niveau de la connexion. La section de base peut être divisée en sections de type K fixe et de type dérivé m selon la structure du circuit. Prenons l'exemple d'un filtre passe-bas LC : l'atténuation de la bande passante de la section de base passe-bas de type K fixe augmente de façon monotone avec la fréquence ; le nœud passe-bas dérivé m présente un pic d'atténuation à une fréquence donnée dans la bande passante, et la position de ce pic est contrôlée par la valeur m dans le nœud dérivé m. Pour un filtre passe-bas composé de sections de base passe-bas en cascade, l'atténuation inhérente est égale à la somme des atténuations inhérentes de chaque section de base. Lorsque l'impédance interne et l'impédance de charge de l'alimentation électrique terminée aux deux extrémités du filtre sont égales à l'impédance image aux deux extrémités, l'atténuation de travail et le déphasage du filtre sont respectivement égaux à leur atténuation et déphasage inhérents. (a) Le filtre représenté est composé d'une section K fixe et de deux sections dérivées m en cascade. Z π et Z π m sont l'impédance image. (b) Est sa caractéristique de fréquence d'atténuation. Les positions des deux pics d'atténuation /f ∞ 1 et f ∞ 2 dans la bande d'arrêt sont respectivement déterminées par les valeurs m des deux nœuds dérivés m.
De même, les filtres passe-haut, passe-bande et coupe-bande peuvent également être composés de sections de base correspondantes.
L'impédance image du filtre ne peut pas être égale à la résistance interne résistive pure de l'alimentation et à l'impédance de charge sur toute la bande de fréquences (la différence est plus importante dans la bande d'arrêt), et l'atténuation inhérente et l'atténuation de fonctionnement sont très différentes dans la bande passante. Afin de garantir la réalisation des indicateurs techniques, il est généralement nécessaire de prévoir une marge d'atténuation inhérente suffisante et d'augmenter la largeur de la bande passante dès la conception.
Filtre de paramètres de fonctionnement
Ce filtre n'est pas composé de sections de base en cascade, mais utilise des fonctions réseau réalisables physiquement par R, l, C et des éléments d'inductance mutuelle pour approximer précisément les spécifications techniques du filtre, puis réalise le circuit de filtrage correspondant grâce aux fonctions réseau obtenues. Selon différents critères d'approximation, différentes fonctions réseau peuvent être obtenues et différents types de filtres peuvent être réalisés. (a) Il s'agit de la caractéristique du filtre passe-bas réalisée par l'approximation d'amplitude la plus plate (approximation de Bertowitz) ; la bande passante est la plus plate près de la fréquence nulle, et l'atténuation augmente de façon monotone à l'approche de la bande d'arrêt. (c) Il s'agit de la caractéristique du filtre passe-bas réalisée par l'approximation d'ondulation égale (approximation de Tchebychev) ; l'atténuation dans la bande passante fluctue entre zéro et la limite supérieure, et augmente de façon monotone dans la bande d'arrêt. (e) Il utilise l'approximation de la fonction elliptique pour réaliser les caractéristiques du filtre passe-bas, et l'atténuation présente une variation de tension constante dans les bandes passante et d'arrêt. (g) Est la caractéristique du filtre passe-bas réalisée par ; L'atténuation dans la bande passante fluctue en amplitude égale, et l'atténuation dans la bande d'arrêt fluctue en fonction de la montée et de la descente requises par l'indice. (b), (d), (f) et (H) sont respectivement les circuits correspondants de ces filtres passe-bas.
Les filtres passe-haut, passe-bande et coupe-bande sont généralement dérivés des filtres passe-bas au moyen d'une transformation de fréquence.
Le filtre de paramètres de travail est conçu par la méthode de synthèse avec précision selon les exigences des indicateurs techniques, et peut obtenir un circuit de filtrage avec d'excellentes performances et une économie,
Le filtre LC est facile à fabriquer, peu coûteux, large en bande de fréquences et largement utilisé dans la communication, l'instrumentation et d'autres domaines ; En même temps, il est souvent utilisé comme prototype de conception de nombreux autres types de filtres.
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Date de publication : 06/06/2022