Q值的理解
有很多学RF的朋友问过Q值问题,我的理解如下,有不对之处,敬请指正。
1.高频下任何电路中的阻抗Xr=R+jX,都存在实部与虚部组成,包含电感,电容,导线,过孔,主要是分布参数造成,详细可网上搜寻等效电路。
2.Q=X/R,公式中X为感性与容性所造成的电抗,等效为电感电容引起,可理解为电感或电容的储能;R为损耗电阻,可以理解为导体损耗等,故可以等效为电阻,可理解为电阻上损耗的能量。
所以Q表示虚部比实部,电抗比电阻,储能比耗能。
简单来说:虚部储能,实部耗能,Q高能高。
3.公式中电抗X是随频率变化的,当然R也随频率变化(趋肤效应),但没有X大。
所以可以近似理解为X随频率变化。
4.电容是需要储存能量的。
在频率一定的情况下,容量越大,容抗X越小,要保证存储能量越多,R的损耗要小,这样在该频率上的能量衰减就最小。
所以选择电容的时候,通常是看损耗因素D值(D=1/Q),在C,F,X一定的情况下,选D值小的。
因为这样Q值就高,那R值就小,是一个道理。
同理C越小,R一定,Q越大,D值越小。
电感则相反,看的是品质因素Q。
F一定,感值越大,Q值越高。
所以在谐振电路中,提高Q值减小带宽主要是增加L,减小C来实现的。
简单来说:感容频定,损小Q高。
5.匹配电路主要是让能量更多的送达到另一端。
故在损耗一定的情况下,自身存储的能量要少,传递的能量就多。
通常我们做端口的首尾共轭匹配或是固定阻抗的匹配,达到电抗抵消或减小的要求,这样导致Q值随频率变化小,信号通过的带宽就宽。
所以在匹配时,Q值希望是越小越好。
一般LC两元件匹配只能匹配到单一频点,其Q值和带宽与LC的选择有关;多频点或大带宽的匹配则需要够多个LC匹配才能达到要求。
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