Cambio del ancho de banda de paso del filtro LC

Estoy construyendo un circuito que usa un filtro de paso de banda LC (con el inductor y el capacitor en paralelo entre la señal y las líneas de tierra). Sin embargo, tengo un problema en el sentido de que no hay forma de que pueda cambiar el ancho de banda de paso del filtro.

He dado detalles de mi situación específica a continuación, realmente quiero una respuesta general: ¿cómo se cambia el ancho de banda de paso de un filtro LC paralelo? Esta parece una pregunta tan simple, pero Google no ha podido darme la respuesta.

Situación específica: Estoy tratando de construir un receptor de radio de onda corta. Como tal, necesito un ancho de banda de paso de alrededor de 5kHz a 10kHz. Sin embargo, con los valores de mi componente actual, que es un inductor de 2.844uH y un capacitor variable que se supone que a 50pF da una frecuencia sintonizada de 13.333MHz para el receptor, el ancho de banda de paso es de alrededor de 5MHz, lo que obviamente es demasiado alto. Según una simulación que ejecuté, necesito colocar una resistencia de 1 megaohmio entre la antena y la red LC, pero eso bloquea la mayor parte de la señal de la antena.

Supongo que su filtro también contiene una resistencia óhmica. ¿Determinó la función de transferencia de todo el circuito? ¿Alguna vez has oído hablar del factor de calidad de un paso de banda? (Ohh, ya veo, este comentario fue escrito en paralelo a ambas respuestas)

Respuestas (2)

Agregar resistencia al circuito del "tanque" LC ampliará el ancho de banda, pero arruinará la Q del filtro al mismo tiempo. Esta es una compensación básica. La "Q" (o factor de calidad) es una medida de la cantidad de señal en frecuencia que pasa, en comparación con la cantidad que puede rechazar las señales fuera de frecuencia.

Los esquemas reales para producir filtros de mayor ancho de banda usan múltiples LC en varias combinaciones, produciendo una "red de filtros". Todavía es difícil variar el ancho de banda sin conectar o desconectar componentes.

Las técnicas modernas de procesamiento de señales digitales pueden lograr estas cosas, ya que sustituyen "agregar más circuitos" por "agregar más elementos lógicos" y código de programa.

En realidad, estoy tratando de reducir el ancho de banda, pero supongo que reducirlo sería lo contrario de ampliarlo. Tampoco es aceptable en mi caso agregar más redes; necesito usar solo una, con un ancho de banda estrecho.

Debe tener en cuenta que su fuente de señal no puede ser de cero ohmios porque el LC paralelo conectado a él no ofrecerá ninguna configuración de paso de banda significativa. Cuanto mayor sea el valor de la resistencia fuente, más ajustado será el pico del filtrado de paso de banda: -

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Dependiendo del valor de la resistencia, la banda de paso se alterará: -

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Las imágenes tomadas de Mathworks y su sitio muestran todas las fórmulas.

Una palabra de advertencia; Los inductores tienen resistencia propia y esto no se puede ignorar si se construye un filtro de paso de banda altamente resonante. El efecto de una pequeña resistencia en serie con el inductor es el mismo que reducir R en las imágenes de arriba, es decir, la resonancia es menos ajustada. También tenga en cuenta que alimentar la salida del LC a un amplificador de baja impedancia puede tener el mismo efecto.

¿Alguien quiere adivinar por qué me han votado negativo?
Lo he intentado, sin embargo, el problema es que agregar la resistencia reduce la corriente de la fuente y, por lo tanto, limita la potencia disponible de mi fuente. Al menos creo que eso es lo que sucede, cuando coloco la resistencia y la salida (a la frecuencia resonante) es muy silenciosa. (La fuente es una antena de radio, y cuando coloco la resistencia, desconecto efectivamente la antena y prácticamente no obtengo señal).
@MichealJohnson Si la fuente es una antena, entonces ya tiene una impedancia de fuente de 30 a 300 ohmios, por lo que probablemente no se requiera una resistencia adicional, PERO la calidad de su inductor es primordial. Intencionalmente no ha dado ningún valor, por lo que no puedo saber qué estaba intentando.
Bueno, realmente no quería dar valores porque entonces probablemente recibiré respuestas como "usar un receptor superhet" u otras "soluciones" similares que podrían tratar el problema mayor pero que no son específicas de lo que estoy tratando de hacer. Pero, ¿qué tipo de valor de resistencia necesitaría? Una simulación que ejecuté indicó que necesito una resistencia de alrededor de 1 megaohmio, pero tal valor de resistencia esencialmente desconecta la antena al bloquear casi toda la señal (y probablemente no haga mucho por el ancho de banda de paso).
Intente alterar los valores L y C para obtener la misma frecuencia resonante pero funcione mejor con decenas de ohmios de resistencia.
En algún momento, hay cosas que simplemente no puede hacer, o necesita agregar un amplificador para compensar la pérdida insertada. O bien, logra obtener lo que desea, pero ahora el filtro es solo -6dB fuera de la banda de paso en lugar de -40. Hay una razón para todos esos circuitos elegantes que se le ocurren a la gente.
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