共振Q值-品质因数
关于电感的Q值,_品质因数
关于电感的Q值,品质因数Q值;是衡量电感器件的主要参数。
是指电感器在某一频率的交流电压下工作时,所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。
电感器的Q值越高,其损耗越小,效率越高。
电感器品质因数的高低与线圈导线的直流电阻、线圈骨架的介质损耗及铁心、屏蔽罩等引起的损耗等有关。
也有人把电感的Q值特意降低的,目的是避免高频谐振/增益过大。
降低Q值的办法可以是增加绕组的电阻或使用功耗比较大的磁芯.Q值过大,引起电感烧毁,电容击穿,电路振荡。
Q很大时,将有VL=VC>>V的现象出现。
这种现象在电力系统中,往往导致电感器的绝缘和电容器中的电介质被击穿,造成损失。
所以在电力系统中应该避免出现谐振现象。
而在一些无线电设备中,却常利用谐振的特性,提高微弱信号的幅值。
品质因数又可写成Q=2pi*电路中存储的能量/电路一个周期内消耗的能量通频带BW与谐振频率w0和品质因数Q的关系为:BW=wo/Q,表明,Q大则通频带窄,Q小则通频带宽。
Q=wL/R=1/wRC其中:Q是品质因素w是电路谐振时的电源频率L是电感R是串的电阻C是电容高压谐振变压器的研究摘要:论述了谐振变压器的原理,设计方法及研制中应注意的几个问题,并通过计算值与实测值对比的方法证明了文中计算公式的精确性和实用性。
关键词:谐振变压器电感电容品质因数1 前言随着电力电子技术的发展,采用高压谐振技术对大容量电气设备进行工频耐压试验已经成为可能,目前已被广泛用于电缆,电容器、发电机等具有大电容的电力设备的交流试验。
原理是通过调节铁心磁路的气隙长度,得到连续变化的电感L,使其与被试品对地电容C发生谐振。
本文以一台150kVA试验装置为模型,阐述高压谐振变压器的原理与有关参数的计算。
2 谐振变压器原理2.1 结构特征谐振变压器的铁心可以做成两种不同的结构:壳式和心式。
心式铁心变压器在一系列主要指标方面不如壳式铁心变压器,其重量和外型尺寸较大,调节气隙的传动机构比较复杂。
品质因数-Q值的物理意义及其计算方法
品质因数-Q值的物理意义及其计算方法1、Q值的定义:Q值是衡量电感器件的主要参数.是指电感器在某一频率的交流电压下工作时,所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比.电感器的Q值越高,其损耗越小,效率越高.电感器品质因数的高低与线圈导线的直流电阻、线圈骨架的介质损耗及铁心、屏蔽罩等引起的损耗等有关.也有人把电感的Q值特意降低的,目的是避免高频谐振/增益过大.降低Q值的办法可以是增加绕组的电阻或使用功耗比较大的磁芯.Q值过大,引起电感烧毁,电容击穿,电路振荡.Q很大时,将有VL=VC>>V的现象出现.这种现象在电力系统中,往往导致电感器的绝缘和电容器中的电介质被击穿,造成损失.所以在电力系统中应该避免出现谐振现象.而在一些无线电设备中,却常利用谐振的特性,提高微弱信号的幅值.品质因数又可写成Q=2pi*电路中存储的能量/电路一个周期内消耗的能量通频带BW与谐振频率w0和品质因数Q的关系为:BW=wo/Q,表明,Q大则通频带窄,Q小则通频带宽.Q=wL/R=1/wRC其中:Q是品质因素w是电路谐振时的角频率(2πf)L是电感R是串的电阻C是电容结合自己的实践,对上面进行一下补充由于在天线端都是采用的是RLC并联谐振电路,是在正弦电流激励下工作的所以在计算电感的品质因数Q值时,R值为整个谐振电路的等效阻值,在计算时候要注意下面的是一个案例,很有指导意义!!!!For optimum performance the antenna Q should not exceed 20 and to achievereliable tuning at 125kHz the antenna inductance should be around 700uH. HigherQ and inductance values will still function but with a reduced range andperformance.The formula for calculating Q = 2*pi*fL / Rant = 549 / Rantwhere f = Resonant frequency, 125 kHz, L = Antenna inductance, 700uHRant = Overall antenna resistance = Rdriver + Ra + (Rcu + Rrf)pi = 3.14159 etcRdriver = 3.5 R (from IC spec) and Ra = 22 R (series resistor in antenna loop)Rcu = Resistance of Copper (coil and cable) andRrf = RF resistive component (eddy current losses etc)By measurement at 125kHz, (Rcu + Rrf) = approx 6RTherefore Rant = 3.5 + 22 + 6 = 31.5 Ohms, Q = 549 / 31.5 = 17Max peak antenna current (with 22R series resistor),Iant max = 4Vdd / pi*Rant = 20 / pi*31.5 = 200maMax peak antenna voltage, Uant max = Iant max . (2*pi*fL) = 110v1.电感线圈的串、并联每一只电感线圈都具有一定的电感量。
品质因数-Q值的物理意义及其计算方法
品质因数-Q值的物理意义及其计算方法1、Q值的定义:Q值是衡量电感器件的主要参数.是指电感器在某一频率的交流电压下工作时,所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比.电感器的Q值越高,其损耗越小,效率越高.电感器品质因数的高低与线圈导线的直流电阻、线圈骨架的介质损耗及铁心、屏蔽罩等引起的损耗等有关.也有人把电感的Q值特意降低的,目的是避免高频谐振/增益过大.降低Q值的办法可以是增加绕组的电阻或使用功耗比较大的磁芯.Q值过大,引起电感烧毁,电容击穿,电路振荡.Q很大时,将有VL=VC>>V的现象出现.这种现象在电力系统中,往往导致电感器的绝缘和电容器中的电介质被击穿,造成损失.所以在电力系统中应该避免出现谐振现象.而在一些无线电设备中,却常利用谐振的特性,提高微弱信号的幅值.品质因数又可写成Q=2pi*电路中存储的能量/电路一个周期内消耗的能量通频带BW与谐振频率w0和品质因数Q的关系为:BW=wo/Q,表明,Q大则通频带窄,Q小则通频带宽.Q=wL/R=1/wRC其中:Q是品质因素w是电路谐振时的角频率(2πf)L是电感R是串的电阻C是电容结合自己的实践,对上面进行一下补充由于在天线端都是采用的是RLC并联谐振电路,是在正弦电流激励下工作的所以在计算电感的品质因数Q值时,R值为整个谐振电路的等效阻值,在计算时候要注意下面的是一个案例,很有指导意义!!!!For optimum performance the antenna Q should not exceed 20 and to achievereliable tuning at 125kHz the antenna inductance should be around 700uH. HigherQ and inductance values will still function but with a reduced range andperformance.The formula for calculating Q = 2*pi*fL / Rant = 549 / Rantwhere f = Resonant frequency, 125 kHz, L = Antenna inductance, 700uHRant = Overall antenna resistance = Rdriver + Ra + (Rcu + Rrf)pi = 3.14159 etcRdriver = 3.5 R (from IC spec) and Ra = 22 R (series resistor in antenna loop)Rcu = Resistance of Copper (coil and cable) andRrf = RF resistive component (eddy current losses etc)By measurement at 125kHz, (Rcu + Rrf) = approx 6RTherefore Rant = 3.5 + 22 + 6 = 31.5 Ohms, Q = 549 / 31.5 = 17Max peak antenna current (with 22R series resistor),Iant max = 4Vdd / pi*Rant = 20 / pi*31.5 = 200maMax peak antenna voltage, Uant max = Iant max . (2*pi*fL) = 110v1.电感线圈的串、并联每一只电感线圈都具有一定的电感量。
微波射频学习笔记9.品质因数Q值的意义
品质因数(Q 值)一、Q 值的定义品质因子或Q 因子,表示振子阻尼性质的物理量,也可表示振子的共振频率相对于带宽的大小, 高Q 因子表示振子能量损失的速率较慢,振动可持续较长的时间。
注:阻尼(damping )是指任何振动系统在振动中,由于外界作用或系统本身固有的原因引起的振动幅度逐渐下降的特性!① 在共振系统中:Q 因子可定义为在一系统的共振频率下,当信号振幅不随时间变化时,系统储存能量和每个周期外界所提供能量的比例(此时系统储存能量也不随时间变化)。
② 在阻尼特性中:Q 因子可决定一个简单阻尼谐振子的量化特性。
③ 在物理学中:Q 因子等于乘以系统储存的总能量,除以单一周期损失的能量,也可以表示为系统储存的总能量和单位弪度损失能量的的比值。
是比较系统振幅衰减的时间常数和振荡周期后的结果。
当Q 因子数值较大时,Q 因子可近似为系统从开始振荡起,一直到其能量剩下原来的(约1/535或0.2%),中间历经的振荡次数。
④ 在电子共振系统而言,Q 因子表示电阻的影响。
⑤ 在力学系统中:Q 因子表示简化的黏滞阻尼或阻力对系统的影响,其中的阻尼力(或阻力)和速度成正比。
⑥ ......二、 例子——RLC 谐振电路的Q 值1. 概述是指在某一频率的交流电压下工作时,所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比,U U U U CR R LQ CL ====001ωω;2. 意义由公式可得,UL=QU ,所以在电力系统中为了防止电感电容被击穿,会避免发生谐振,避免Q 值过高,但是在电子技术中,可利用谐振特性,提高信号幅值或滤波等;3.优点Q 值越高,其损耗越小,效率越高;选频特性越好,通带越窄。
三、其他电路的Q值,以后接触到了再说...。
品质因数-Q值的物理意义及其计算方法
品质因数-Q值的物理意义及其计算方法1、Q值的定义:Q值是衡量电感器件的主要参数.是指电感器在某一频率的交流电压下工作时,所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比.电感器的Q值越高,其损耗越小,效率越高.电感器品质因数的高低与线圈导线的直流电阻、线圈骨架的介质损耗及铁心、屏蔽罩等引起的损耗等有关.也有人把电感的Q值特意降低的,目的是避免高频谐振/增益过大.降低Q值的办法可以是增加绕组的电阻或使用功耗比较大的磁芯.Q值过大,引起电感烧毁,电容击穿,电路振荡.Q很大时,将有VL=VC>>V的现象出现.这种现象在电力系统中,往往导致电感器的绝缘和电容器中的电介质被击穿,造成损失.所以在电力系统中应该避免出现谐振现象.而在一些无线电设备中,却常利用谐振的特性,提高微弱信号的幅值.品质因数又可写成Q=2pi*电路中存储的能量/电路一个周期内消耗的能量通频带BW与谐振频率w0和品质因数Q的关系为:BW=wo/Q,表明,Q大则通频带窄,Q小则通频带宽.Q=wL/R=1/wRC其中:Q是品质因素w是电路谐振时的角频率(2πf)L是电感R是串的电阻C是电容结合自己的实践,对上面进行一下补充由于在天线端都是采用的是RLC并联谐振电路,是在正弦电流激励下工作的所以在计算电感的品质因数Q值时,R值为整个谐振电路的等效阻值,在计算时候要注意下面的是一个案例,很有指导意义!!!!For optimum performance the antenna Q should not exceed 20 and to achievereliable tuning at 125kHz the antenna inductance should be around 700uH. HigherQ and inductance values will still function but with a reduced range andperformance.The formula for calculating Q = 2*pi*fL / Rant = 549 / Rantwhere f = Resonant frequency, 125 kHz, L = Antenna inductance, 700uHRant = Overall antenna resistance = Rdriver + Ra + (Rcu + Rrf)pi = 3.14159 etcRdriver = 3.5 R (from IC spec) and Ra = 22 R (series resistor in antenna loop)Rcu = Resistance of Copper (coil and cable) andRrf = RF resistive component (eddy current losses etc)By measurement at 125kHz, (Rcu + Rrf) = approx 6RTherefore Rant = 3.5 + 22 + 6 = 31.5 Ohms, Q = 549 / 31.5 = 17Max peak antenna current (with 22R series resistor),Iant max = 4Vdd / pi*Rant = 20 / pi*31.5 = 200maMax peak antenna voltage, Uant max = Iant max . (2*pi*fL) = 110v1.电感线圈的串、并联每一只电感线圈都具有一定的电感量。
llc电路的品质因数
llc电路的品质因数LLC电路的品质因数是衡量电路性能的重要指标之一。
品质因数,也称为谐振峰的品质因数或Q值,是指电路在谐振频率附近的能量储存和能量损耗之比。
它反映了电路的共振锐度和能量传递效率。
LLC电路是一种常用于电源和变换器中的谐振电路,其品质因数的大小直接影响着电路的性能和效率。
LLC电路的品质因数与电路的谐振频率有关。
品质因数越大,说明电路在谐振频率附近的能量损耗越小,能量传递效率越高。
因此,在设计LLC电路时,需要合理选择电感、电容和谐振频率,以使品质因数达到所期望的值。
通过优化电路参数,可以实现更高的品质因数,提高电路的性能。
LLC电路的品质因数还与电路的损耗相关。
在实际电路中,电感元件、电容元件以及电阻等都会引入一定的损耗。
这些损耗会导致电路的品质因数降低,能量传递效率下降。
因此,在设计LLC电路时,需要尽量减小损耗,提高品质因数。
通过选择低损耗的材料和优化电路结构,可以降低电路的损耗,提高品质因数。
LLC电路的品质因数还与电路的稳定性有关。
品质因数越大,说明电路的共振锐度越高,对外部干扰的抵抗能力越强。
在实际应用中,电路往往会受到来自电源和负载的干扰。
如果电路的品质因数较低,容易发生共振失调,导致电路不稳定甚至无法正常工作。
因此,在设计LLC电路时,需要考虑到电路的稳定性,选择合适的品质因数。
LLC电路的品质因数还与电路的动态响应有关。
品质因数越大,说明电路的共振峰越尖锐,对输入信号的响应越快。
在电源和变换器中,快速响应能够提高电路的动态性能,减小输出波形的失真。
因此,在设计LLC电路时,需要考虑到电路的动态响应,选择合适的品质因数。
LLC电路的品质因数是衡量电路性能的重要指标之一。
品质因数的大小直接影响着电路的共振锐度、能量传递效率、稳定性和动态响应。
在设计LLC电路时,需要综合考虑这些因素,选择合适的电路参数,以使品质因数达到所期望的值。
通过优化电路结构和降低损耗,可以提高品质因数,提高电路的性能和效率。
喇叭的品质因数与声顺比对照表
喇叭的品质因数与声顺比对照表喇叭的品质因数和声顺比是影响音质的两个重要因素。
品质因
数越高,表示喇叭的音质越好,而声顺比则是指声音的平衡程度。
下面是喇叭的品质因数和声顺比对照表:
1. 品质因数
品质因数是喇叭的标准参数之一,通常用Q值表示。
Q值是指
喇叭的谐振峰和谐振峰宽度之比,也称为谐振品质因数。
一般来说,Q值越高,喇叭的音质越好,但也会导致过度谐振和共振问题。
因此,合适的Q值对于喇叭的整体性能非常重要。
在实际应用中,Q值通常介于0.3和1.2之间,对于不同类型的喇叭,应选择相应的Q值以获得最佳的音质和功率输出。
例如,
低音炮需要较高的Q值以获得更好的低频响应,而超高音喇叭则
需要较低的Q值以避免共振问题。
2. 声顺比
声顺比是指输出声音的高低频平衡情况,通常用dB表示。
如
果喇叭音量在所有频率范围内都相同,那么声顺比就是0 dB。
如
果喇叭在某些频率范围内更响亮,那么声顺比将变为负数,越小
表示高频越强。
在制造喇叭时,声顺比的平衡是非常重要的,因为不平衡的声
音会导致听感不协调,影响听觉的舒适度。
一般来说,高质量的
喇叭具有更平衡的声顺比,而低质量的喇叭则更容易出现声顺比
不平衡的问题。
当然,在实际使用中,也可以用音频处理器等设备来调整声顺比,以获得更准确和漂亮的音效。
总的来说,喇叭的品质因数和声顺比都是影响音质的重要因素。
在制造和使用喇叭时,应注意选择合适的品质因数和平衡的声顺比,以获得最佳的音质效果。
解读什么是谐振电路的品质因数(Q值)
解读什么是谐振电路的品质因数(Q值)
解读什么是谐振电路的品质因数(Q值)
在研究各种谐振电路时,常常涉及到电路的品质因素Q 值的问题,那末什么是Q 值呢?下面我们作详细的论述。
1 是一串联谐振电路,它由电容C、电感L 和由电容的漏电阻与电感的线电阻R 所组成。
此电路的复数阻抗Z 为三个元件的复数阻抗之和。
Z=R+jωL+(-j/ωC)=R+j(ωL-1/ωC)⑴
上式电阻R 是复数的实部,感抗与容抗之差是复数的虚部,虚部我们称之为电抗用X 表示,ω是外加信号的角频率。
当X=0 时,电路处于谐振状态,此时感抗和容抗相互抵消了,即式⑴中的虚部为零,于是电路中的阻抗最小。
因此电流最大,电路此时是一个纯电阻性负载电路,电路中的电压与电流同相。
电路在谐振时容抗等于感抗,所以电容和电感上两端的电压有效值必然相等,电容上的电压有效值UC=I*1/ωC=U/ωCR=QU 品质因素Q=1/ωCR,这里I 是电路的总电流。
电感上的电压有效值UL=ωLI=ωL*U/R=QU 品质因素Q=ωL/R
因为:UC=UL 所以Q=1/ωCR=ωL/R
电容上的电压与外加信号电压U 之比UC/U= (I*1/ωC)/RI=1/ωCR=Q
感上的电压与外加信号电压U 之比UL/U=
ωLI/RI=ωL/R=Q
从上面分析可见,电路的品质因素越高,电感或电容上的电压比外加电压越高。
散射峰的品质因子
散射峰的品质因子
散射峰的品质因子(Quality Factor,Q值)是描述共振系统衰减和能量存储能力的参数。
在光学和声学领域,品质因子是评估共振器的能量损失和频率响应特性的重要指标。
品质因子Q可以通过以下公式计算:
Q = ω0/Δω
其中,ω0是共振频率,Δω是共振峰位于谱线半高全宽(Full Width Half Maximum,FWHM)位置的频率范围。
品质因子的值越大,表示共振峰越尖锐、能量损失越小、衰减越慢,系统的稳定性和灵敏度越高。
与之相对,品质因子较小则表示共振峰较宽,能量损失较大,系统的稳定性和灵敏度较低。
在实际应用中,品质因子通常与共振器的损耗相关,即损耗越小,品质因子越大。
品质因子也可以通过共振器的响应时间常数和存储器的能量处理来描述。
总之,品质因子是描述共振系统衰减和能量存储能力的重要参数,具有非常广泛的应用于光学、声学以及其他共振系统中。
串联谐振q值计算公式
串联谐振电路Q值计算公式详解谐振电路是电子电路中常见的一类电路,它具有良好的谐振特性,广泛应用于无线电、通信、计算机网络等领域。
其中,串联谐振电路
是较为常见的一种类型,本文将详细介绍串联谐振电路Q值计算公式。
首先,需要明确什么是Q值。
Q值是指谐振电路中能量储存和能量损耗的一个比值,也称为品质因数。
它是刻画电路谐振能力、选择性、品质以及能量储存和损耗的重要指标。
对于串联谐振电路,Q值的计算可以通过以下公式得到:
Q = XL / R
其中,XL表示电感的阻抗,R表示电路中的电阻。
这个公式的推
导过程可以用LC串联谐振电路为例。
假设谐振电路中有一个电感L和一个电容C串联,其总阻抗为Z。
则有以下公式成立:
Z = XL - XC = jωL - 1 / (jωC)
其中,j为虚数单位,ω为角频率。
在谐振频率ωr处,电感的阻抗等于电容的阻抗,即:
ωrL = 1 / (ωrC)
解得:
ωr = 1 / (√(LC))
此时,谐振电路的总阻抗为:
Zr = j√(L / C)
因此,Q值可以表示为:
Q = XL / R = ωrL / R = R / (ωrC)
由此,我们可以得出串联谐振电路Q值计算公式。
需要注意的是,在实际电路中,电感和电容的电阻不可忽略,因此可以通过加入串联
电阻的方式来修正公式。
综上所述,串联谐振电路Q值计算公式是一种重要的电路设计方法,通过理论计算可以为实际电路的设计和调试提供重要参考。
法诺共振q值品质因子的三种计算方法
法诺共振q值品质因子的三种计算方法说实话法诺共振q值品质因子这事儿,我一开始也是瞎摸索。
我折腾了好久这个东西,总算找到点门道,那今天就跟你叨叨这q值品质因子的三种计算方法。
第一种方法呢,比较经典。
我当时呀,就从定义出发。
这个q值不是跟能量损耗和储存有关嘛。
就好像一个水缸蓄水,有个小漏洞在漏水。
q 值就有点像衡量这个水缸在水完全漏完之前,能循环储存水多少次的一个量。
那从原理上讲,就需要找到系统能量的最大值,还有能量损耗的速率。
我试过很多次啊,有时候在确定能量最大值的时候就容易出错。
比如说,我把曲线的局部峰值当成了整个能量最大值,这就完全不对了。
正确的做法应该是,在足够大的范围去寻找真正的能量最大值点。
确定了最大值之后呢,再去看能量是怎么衰减的。
按照这个衰减来计算出每个周期的能量损耗。
这个计算可得特别仔细,差一点结果就差好多。
我曾经因为计算能量损耗的时候,取值的区间太短,导致q值计算偏差特别大,得出的结果根本就不符合实际情况。
第二种方法就跟频域特性有关系了。
我是这么理解的,这就好比在一群人里,按照身高把人分类一样,频域就是按照频率的不同来给信号分类。
那这个时候q值就像是某种身高的人群在总人群里的一个特殊占比之类的概念。
要找到共振频率附近的频宽。
这个频宽啊,也不是那么好找的。
我最开始弄的时候,不知道该怎么确定这个“附近”到底范围是多少。
我就不断尝试不同的范围,发现范围太小,忽略了好多有用的信息,范围太大,又把其他无关的频率信号也包含进来了。
经过不断试验,找对了合适的频域范围之后,再根据一些已知的公式关系,算出q值。
这个过程中,一定要确认好频域分析时用的指标到底是功率谱密度还是别的什么。
我就是因为没有关注这个指标,结果走了好多弯路。
再说说第三种方法,这跟时域分析有点关系。
我的理解吧,时域就像是看一个人一天24小时都在干什么,在不同时间点有不同的状态。
对于法诺共振系统来说,也是在不同的时间点有不同的响应。
lc谐振电感与电容的匹配
lc谐振电感与电容的匹配
LC谐振电路是一种重要的电路结构,用于在特定频率下实现共振。
在LC谐振电路中,电感(L)和电容(C)的匹配是关键,以确保共振频率在所需的频段内。
要匹配LC谐振电感与电容,需要考虑以下因素:
1.共振频率(f):共振频率是LC谐振电路的重要特性,决定了在
哪个频率下共振发生。
共振频率可以使用以下公式计算:
f = 1 / (2π√(LC))
在这里,f是共振频率,L是电感的电感值,C是电容的电容值。
2.电感和电容的选择:为了匹配LC谐振电路,您需要选择电感和
电容的数值,以便在所需的共振频率下实现共振。
通常,您可
以根据特定频率和所需带宽来选择电感和电容的数值。
3.调谐:如果电感和电容的值无法直接实现所需的共振频率,您
可以使用额外的电容或电感来调谐电路。
调谐电容或电感将影
响电路的共振频率,并允许您在所需频率范围内进行调整。
4.品质因数(Q值):品质因数是LC谐振电路的另一个重要参数,
它描述了电路的带宽和带通特性。
您可以通过调整电感和电容
的值来影响Q值。
总之,匹配LC谐振电感与电容需要仔细选择它们的数值,以确保在所需的共振频率下实现共振。
调谐电容和电感可用于微调电路的共振频率,以适应特定应用需求。
请注意,电路设计和匹配通常需要使用电路模拟工具或计算来确保满足所需规格。
共振Q值-品质因数
Zo
(A4-8)
β
同理,表示可於某兩個頻率 Z in = r + jx = 1 (1 ± j β ) ,此時 x =± 1,因
A-16
此,可由此兩個頻率差,計算 Q ext =
wo 。 2 ∆w
因為 Q u = ( β + 1)Q L ,(A4-7)可表示成
Z in Q ∆w R R Q u ∆w 1 = + j2 = (1 + j 2 u ) Zo Zo Z o wo β wo
Zo
(A4-7)
表示可於某兩個頻率 Z in = r + jx = 1 (1 ± j ) ,此時 r=± x,因此,可由
β
此兩個頻率差,計算 Q u =
wo 。 2 ∆w
因為 Q u = βQ ext ,(A4-7)可表示成
(3) Qu、Qext、QL 之關係
共振器
RL
圖 A4-3 接負載 RL 之共振器。 如圖 A4-3 所示,當共振器接㆒負載 RL,其Qu、Qext、QL 之關係為,
1 1 1 = + Q L Q ext Q u
(A4-4)
而 QL =
Qu ,β為耦合係數, 1+ β
β ≡
Qu Q ext
=
RL 串接共振器 R R 並接共振器 = 1 >1
under couple critical couple over couple
(A4-6)
因此β→0,QL→Qu;β=1,QL=Qu /2;β→∞,QL→Qext。 2. 共振器 Q 值量測 (1) 串接 RLC 共振器 當 RL=Zo,由(A4-1)
Q值,电感Q因素,电感品质因素,InductorQ,QualityFactor
Q值,电感Q因素,电感品质因素,InductorQ,QualityFactorQ值基本概念Q值, 品质因素, Quality Factor 是⼴泛使⽤于物理和⼯程领域的⼀个参数, 这指的是⼀个机械或⾮机械的组件⾥, 共振(谐振)的能量损失⽐例,是衡量⼀个元件或谐振回路性能的⼀个⽆量纲单位.这个元件可以是电感, 电容, 介质谐振器, 声表⾯波谐振器, 晶体谐振器或LC谐振器等, 对于谐振电路, 当Q值关联损耗时, 直接影响到谐振电路的中间频率及其频率带宽. Q值越⾼, 那么存储在谐振中的能量损耗就越慢, 谐振就能存在更长的时间.Q值的⼤⼩取决于实际应⽤, 对不同的应⽤对Q值有不同的要求, 并不是越⼤越好. 例如设计⼀个宽带滤波器, 过⾼的Q值如果不采取其他措施,将使带内平坦度变坏. 在电源退耦电路中采⽤LC退耦应⽤时⾼Q值的电感和电容极容易产⽣⾃谐振状态, 这样反倒不利于消除电源中的⼲扰噪声. 反过来, 对于振荡器我们希望有较⾼的Q值, Q值越⾼对振荡器的频率稳定度和相位噪声越有利.Q值, 电感Q因素, 电感品质因素, Inductor Q, Quality Factor这些都是指的同⼀个意思, 电感Q值在RF(radio frequency, 射频, ⽆线电频率)电路中是⼀个影响其性能的主要因素.虽然电感(inductor)通常被认为是纯的感抗元件, 但是依然会存在少量的电阻, 虽然很⼩, 但是是存在的. 这种直流电阻(DC resistance)就会影响到Q值, 是影响到此类元件性能的⼀个重要因素. 使⽤于RF电路中的电感器件都需要标注其Q值.当在电路中使⽤电感器件时, 如果Q值重要, 那么其阻抗也是⼀个重要因素, 任何阻抗都会影响到其整体性能. ⼀个实际的电感可以被视为等价于⼀个纯电感串联⼀个纯电阻的电路, 其中: L是理想电容, R是这个电容的阻抗电容的阻抗⼀般由以下的效应引起:标准的直流阻抗 Standard DC resistance: 除⾮是超导体, 否则阻抗是⼀直存在的, ⼤部分电感可以通过例如加粗导线直径以及使⽤镀银线等的⽅法降低直流阻抗趋肤效应 Skin Effect: 趋肤效应存在于任何交流电路, 交流电会导致电流从导体外表通过⽽不从中间通过, 导致阻抗的增⼤, 频率越⾼, 趋肤效应越明显. 要减⼩趋肤效应, ⼀般会通过使⽤:银仙或镀银线(Silver wire, silver plated wire), 这将减少导体表⾯电阻;利兹线(Litz Wire), 来⾃于德语中的Litzendraht, 这是⼀种由多股细线编织成的粗线, 这种线能增⼤表⾯积, 从⽽增加了电流能流经的区域,从⽽减⼩了电阻. ⼀般利兹线适⽤于频率在500kHz ~ 2,000kHz 之间的电路.信号发射损耗 Radiated energy: 当交流电流经电感时, ⼀部分能量将被以电波的形式发射出去, 虽然很⼩, 但是也是实际存在的损耗. 这与天线发射信号时表现出的阻抗是⼀样的. 这也会影响到Q值磁芯/铁芯损耗 Core losses: 很多电感会使⽤铁氧体(Ferrite)或其他形式的芯, 也会产⽣损耗. 主要体现在两⽅⾯涡流损耗 Eddy currents losses: 由于线圈中间的导体在圆周⽅向是可以等效成⼀圈圈的闭合电路,闭合电路中的磁通量在不断发⽣改变,所以在导体的圆周⽅向会产⽣感应电动势和感应电流,电流的⽅向沿导体的圆周⽅向转圈,就像⼀圈圈的漩涡,所以这种在整块导体内部发⽣电磁感应⽽产⽣感应电流的现象称为涡流现象。
品质因数q的定义
品质因数q的定义
(原创实用版)
目录
1.品质因数 q 的定义概述
2.品质因数 q 的定义公式
3.品质因数 q 的物理意义
4.品质因数 q 的实际应用
正文
1.品质因数 q 的定义概述
品质因数 q,又称品质因子,是一种描述电磁波辐射能量与其频率之间关系的物理量。
它是表征电磁波辐射能量集中在某个频率范围内的程度的一个参数。
在实际应用中,品质因数 q 常用于分析和设计电磁波辐射系统,如天线、放大器等。
2.品质因数 q 的定义公式
品质因数 q 的定义公式为:q = (ω_r / ω) / (1 / Q)
其中,ω_r 为辐射波的频率,ω为载波频率,Q 为品质因数,也称为品质因子。
3.品质因数 q 的物理意义
品质因数 q 反映了电磁波辐射能量集中在某个频率范围内的程度。
当 q 值越大时,表示辐射能量集中在某个频率范围内的程度越高,电磁波的辐射效率越高;反之,当 q 值越小时,表示辐射能量分散在较宽的频率范围内,电磁波的辐射效率较低。
4.品质因数 q 的实际应用
品质因数 q 在实际应用中具有重要意义。
在天线设计中,通过优化
天线结构和参数,可以提高天线的品质因数,从而提高天线的辐射效率和指向性。
在放大器设计中,品质因数 q 可以作为评估放大器性能的一个重要指标,用于分析放大器在不同频率下的性能表现。
此外,品质因数 q 还广泛应用于通信系统、雷达系统等领域。
综上所述,品质因数 q 是一种描述电磁波辐射能量与其频率之间关系的物理量,具有重要的实际应用价值。
谐振时的品质因数q公式(一)
谐振时的品质因数q公式(一)
谐振时的品质因数q公式
什么是谐振的品质因数q?
品质因数q是描述谐振系统能量损耗程度的一个参数。
在振动理论中,品质因数q是指谐振系统中每个周期的能量损失相对于系统的储能而言的比例。
品质因数q越大,系统的能量损失越小,谐振现象越明显。
品质因数q与谐振频率和谐振带宽有关,通过品质因数q可以计算出谐振系统的衰减率和共振频率。
谐振时的品质因数q的计算公式
谐振时的品质因数q可以用以下公式来计算:
q = 2πf0 / Δf
其中,q表示品质因数,f0表示谐振频率,Δf表示谐振带宽。
哪些因素影响谐振时的品质因数q?
品质因数q受到多个因素的影响,包括系统的阻尼、质量、刚度等。
以下是一些影响品质因数q的因素:
•系统阻尼:阻尼越小,能量损失越小,品质因数q越大。
•系统质量:质量越大,能量损失越小,品质因数q越大。
•系统刚度:刚度越大,能量损失越小,品质因数q越大。
举例说明谐振时的品质因数q的计算
假设一个谐振系统的谐振频率为1000Hz,谐振带宽为10Hz,我们可以通过品质因数q的计算公式计算出具体的品质因数值:q = 2πf0 / Δf
q = 2π * 1000 / 10
q ≈
所以,该谐振系统的品质因数q约为。
总结
谐振时的品质因数q是描述谐振系统能量损耗程度的一个重要参数。
通过品质因数q可以计算出谐振系统的衰减率和共振频率。
品质因数q受到系统阻尼、质量和刚度等因素的影响。
在实际应用中,理解并计算品质因数q对于设计和优化谐振系统具有重要意义。
q品质因数公式(一)
q品质因数公式(一)Q品质因数公式1. 什么是Q值?Q值是一种表示品质因素的指标,常用于衡量特定产品或服务的质量。
Q值通常是根据各种定量和定性因素的综合评估得出的。
Q值的计算可以基于一些标准化的公式,其中包含了不同因素的权重和得分。
这些因素可以是产品的功能、性能、可靠性等。
2. Q品质因数公式Q品质因数公式是用来计算Q值的数学公式。
它基于一系列因素和评分,将它们综合起来得出一个总体的Q值。
以下是一些常见的Q 品质因数公式及其解释说明:加权平均公式加权平均公式是一种简单而常用的Q品质因数公式。
它把不同因素的得分乘以相应的权重,并求得它们的加权平均值。
公式如下:Q = (w₁ * s₁ + w₂ * s₂ + ... + wₙ * sₙ) / (w₁ + w₂ + ... + wₙ)其中,Q表示Q值,w₁到wₙ表示对应因素的权重,s₁到sₙ表示对应因素的得分。
例如,假设一个产品的功能因素得分为8,性能因素得分为9,可靠性因素得分为7,它们的权重分别为、和。
则可以使用加权平均公式计算该产品的Q值:Q = ( * 8 + * 9 + * 7) / ( + + ) = 8成绩综合公式成绩综合公式是另一种常用的Q品质因数公式。
它将不同因素的得分相乘,并根据需要进行归一化或加权计算。
公式如下:Q = s₁ * s₂ * ... * sₙ其中,Q表示Q值,s₁到sₙ表示对应因素的得分。
例如,假设一个产品的功能因素得分为8,性能因素得分为9,可靠性因素得分为7。
则可以使用成绩综合公式计算该产品的Q值:Q = 8 * 9 * 7 = 5043. 总结Q品质因数公式是用于计算Q值的数学公式。
加权平均公式和成绩综合公式是其中常见的两种方法。
使用Q品质因数公式可以将各种因素综合考虑,得出一个综合评估的Q值。
这有助于我们评估产品或服务的质量,并进行比较和决策。
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(A4-2)
其㆗, Q u =
R = w o RC ,對應之 Smith 圖軌跡見圖 A4-2。 wo L
w>wo wo w<wo
圖 A4-2 並接 RLC 共振器之 Smith 圖軌跡。
A-15Βιβλιοθήκη RL 串接共振器 R R 並接共振器 RL
(A4-5)
<1 β = 1 >1
under couple critical couple over couple
(A4-6)
因此β→0,QL→Qu;β=1,QL=Qu /2;β→∞,QL→Qext。 2. 共振器 Q 值量測 (1) 串接 RLC 共振器 當 RL=Zo,由(A4-1)
Z in = Zo ∆w 1 + j 2Q u wo
Zo 1± j
wo 。 2 ∆w
R / Zo
=
∆w 1 + j 2Q u wo
β
(A4-10)
表示可於某兩個頻率 Z in = β 由此兩個頻率差,計算 Q u = 因為
=
1 1 ,此時 b=± g,因此,可 = y in g + jb
wo 。 2 ∆w
Z in ( β + 1) Q L ∆ w 1 ] = [1 + j 2 Zo β wo
Zo
(A4-9)
β β
同理,表示可於某兩個頻率 Z in = r + jx = 1 [1 ± j ( β + 1)] = 1 ± j (1 + 1 ) ,
β
此時 x =± (r+1),因此,可由此兩個頻率差,計算 Q L = (2) 並接 RLC 共振器 當 RL=Zo,由(A4-2)
wo 。 2 ∆w
Q u = ( β + 1)Q L ,(A4-10)可表示成
Z in = Zo
β ( β + 1) Q L ∆ w 1 + j2 wo
Zo y in
(A4-12)
β 1 ,此時 b = = g + jb 1 ± j ( β + 1)
wo 。 2 ∆w
同理,表示可於某兩個頻率 Z in = 1 =
Q u = βQ ext ,(A4-10)可表示成
Z in = Zo
β β Q ext ∆ w 1 + j2 wo
Zo y in
(A4-11)
β ,此時 b= ± 1, 1 = g + jb 1 ± j β
同理,表示可於某兩個頻率 Z in = 1 = 因此,可由此兩個頻率差,計算 Q ext = 因為
Z in β Q ext ∆ w 1 = (1 + j 2 ) Zo β wo
Zo
(A4-8)
β
同理,表示可於某兩個頻率 Z in = r + jx = 1 (1 ± j β ) ,此時 x =± 1,因
A-16
此,可由此兩個頻率差,計算 Q ext =
wo 。 2 ∆w
因為 Q u = ( β + 1)Q L ,(A4-7)可表示成
(3) Qu、Qext、QL 之關係
共振器
RL
圖 A4-3 接負載 RL 之共振器。 如圖 A4-3 所示,當共振器接㆒負載 RL,其Qu、Qext、QL 之關係為,
1 1 1 = + Q L Q ext Q u
(A4-4)
而 QL =
Qu ,β為耦合係數, 1+ β
β ≡
Qu Q ext
=
Z in Q ∆w R R Q u ∆w 1 = + j2 = (1 + j 2 u ) Zo Zo Z o wo β wo
Zo
(A4-7)
表示可於某兩個頻率 Z in = r + jx = 1 (1 ± j ) ,此時 r=± x,因此,可由
β
此兩個頻率差,計算 Q u =
wo 。 2 ∆w
因為 Q u = βQ ext ,(A4-7)可表示成
± (g+1),因此,可由此兩個頻率差,計算 Q L =
A-17
附錄㆕:Q 值量測
1. 共振器 Q 值公式 (1) 串接 RLC 共振器
Z in = R + jwL + RQ u ∆ w 1 ≈ R + j2 jwC wo
(A4-1)
其㆗, Q u = w o
L 1 ,對應之 Smith 圖軌跡見圖 A4-1。 = R w o RC
w<wo wo w>wo
圖 A4-1 串接 RLC 共振器之 Smith 圖軌跡。 (2) 並接 RLC 共振器