Ändern der Durchlassbandbreite des LC-Filters

Ich baue eine Schaltung, die einen LC-Bandpassfilter verwendet (mit der Induktivität und dem Kondensator parallel zwischen den Signal- und Masseleitungen). Ich habe jedoch ein Problem darin, dass ich nicht sagen kann, dass ich die Durchlassbandbreite des Filters ändern soll.

Ich habe unten Details zu meiner spezifischen Situation angegeben. Ich möchte wirklich eine allgemeine Antwort: Wie ändert man die Durchlassbandbreite eines parallelen LC-Filters? Dies scheint eine so einfache Frage zu sein, aber Google hat mir die Antwort nicht gegeben.

Konkrete Situation: Ich versuche, einen Kurzwellen-Radioempfänger zu bauen. Daher benötige ich eine Durchlassbandbreite von etwa 5 kHz bis 10 kHz. Bei meinen aktuellen Komponentenwerten, bei denen es sich um eine 2,844-uH-Induktivität und einen variablen Kondensator handelt, der bei 50 pF eine abgestimmte Frequenz von 13,333 MHz für den Empfänger ergeben soll, liegt die Durchlassbandbreite jedoch bei etwa 5 MHz, was offensichtlich viel zu hoch ist. Laut einer von mir durchgeführten Simulation muss ich einen 1-Megaohm-Widerstand zwischen die Antenne und das LC-Netzwerk schalten, aber das blockiert den größten Teil des Signals von der Antenne.

Ich nehme an, Ihr Filter enthält auch einen ohmschen Widerstand. Haben Sie die Übertragungsfunktion der gesamten Schaltung bestimmt? Haben Sie schon einmal vom Qualitätsfaktor eines Bandpasses gehört? (Ohh - ich verstehe, dieser Kommentar wurde parallel zu beiden Antworten geschrieben)

Antworten (2)

Das Hinzufügen von Widerstand zum LC-"Tank"-Schaltkreis erweitert die Bandbreite, ruiniert aber gleichzeitig die Güte des Filters. Dies ist ein grundlegender Kompromiss. Das "Q" (oder der Qualitätsfaktor) ist ein Maß dafür, wie viel On-Frequenz-Signal durchkommt, im Vergleich dazu, wie viel es die Off-Frequenz-Signale unterdrücken kann.

Echte Schemata zum Erzeugen von Filtern mit breiterer Bandbreite verwenden mehrere LCs in verschiedenen Kombinationen, wodurch ein "Filternetzwerk" erzeugt wird. Es ist immer noch schwierig, die Bandbreite zu variieren, ohne Komponenten ein- oder auszuschalten.

Moderne digitale Signalverarbeitungstechniken können diese Dinge erreichen, da sie das „Hinzufügen von mehr Schaltungen“ durch das „Hinzufügen von mehr Logikelementen“ und Programmcode ersetzen.

Eigentlich versuche ich, die Bandbreite zu verengen , aber ich denke, dass eine Verengung das Gegenteil einer Verbreiterung wäre. Außerdem ist es in meinem Fall nicht akzeptabel, weitere Netzwerke hinzuzufügen - ich muss nur eines mit einer schmalen Bandbreite verwenden.

Sie müssen bedenken, dass Ihre Signalquelle nicht null Ohm sein kann, da der daran angeschlossene parallele LC keine signifikante Bandpassformung bietet. Je höher der Wert des Quellwiderstands, desto enger die Spitze der Bandpassfilterung: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Abhängig vom Wert des Widerstands ändert sich das Durchlassband: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Bilder von Mathworks und ihrer Website zeigen alle Formeln.

Ein Wort der Warnung; Induktivitäten haben einen Eigenwiderstand, der beim Bau eines hochresonanten Bandpassfilters nicht außer Acht gelassen werden darf. Der Effekt eines kleinen Widerstands in Reihe mit der Induktivität ist derselbe wie das Absenken von R in den obigen Bildern, dh die Resonanz ist weniger eng. Beachten Sie auch, dass die Einspeisung des Ausgangs des LC in einen Verstärker mit niedriger Impedanz den gleichen Effekt haben kann.

Möchte jemand erraten, warum ich abgewählt wurde?
Ich habe das versucht, aber das Problem ist, dass das Hinzufügen des Widerstands den Quellenstrom verringert und somit die von meiner Quelle verfügbare Leistung begrenzt. Zumindest denke ich , dass das passiert, wenn ich den Widerstand einsetze und der Ausgang (bei der Resonanzfrequenz) sehr leise ist. (Die Quelle ist eine Funkantenne, und wenn ich den Widerstand einsetze, trenne ich die Antenne effektiv und ich bekomme so gut wie kein Signal.)
@MichealJohnson Wenn die Quelle eine Antenne ist, hat sie bereits eine Quellenimpedanz von 30 bis 300 Ohm, sodass ein zusätzlicher Widerstand wahrscheinlich nicht erforderlich ist, ABER die Qualität Ihres Induktors ist von größter Bedeutung. Sie haben absichtlich keine Werte angegeben, daher kann ich nicht wissen, was Sie versucht haben.
Nun, ich wollte nicht wirklich Werte angeben, weil ich dann wahrscheinlich Antworten wie "Verwende einen Superhet-Empfänger" oder andere solche "Lösungen" erhalten werde, die sich mit dem größeren Problem befassen könnten, aber nicht spezifisch für das sind, was ich versuche zu tun. Aber welche Art von Widerstandswert würde ich brauchen? Eine von mir durchgeführte Simulation ergab, dass ich einen Widerstand von etwa 1 Megaohm benötige, aber ein solcher Widerstandswert trennt die Antenne im Wesentlichen, indem er fast das gesamte Signal blockiert (und wahrscheinlich nicht viel für die Durchlassbandbreite tut).
Versuchen Sie, die L- und C-Werte zu ändern, um die gleiche Resonanzfrequenz zu erhalten, aber arbeiten Sie besser mit einem Widerstand von mehreren zehn Ohm.
Irgendwann gibt es Dinge, die Sie einfach nicht tun können, oder Sie müssen einen Verstärker hinzufügen, um den eingefügten Verlust auszugleichen. Oder Sie bekommen, was Sie wollen, aber jetzt ist der Filter nur noch -6 dB außerhalb des Durchlassbereichs statt -40. Es gibt einen Grund für all diese ausgefallenen Schaltungen, die sich die Leute einfallen lassen.
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