Qualitéit (q) Faktor: Equatiounen an Uwendungen

De Qualitéitsfaktor, oder 'Q', ass wichteg wann se ze kontrolléieren wéi gutt Induktoren an Elektoren an elektronesch Systemer déi Radiquenzen benotzen (RF).'Mitymëll wéi och ëmmer Quellen mimitt an bewäert déi Plaz mat hirer Kiermes de System ronderëm hir grouss Frequenz ze verschaffen.An de Systemer mat Inkotiounen, Perzitiounen, a 7.: De Courmetik ass méi op eng spezifescher Frequitik.

Dësen Artikel gesicht sech op der Roll vum à -it a manner wéi RF.Et erkläert wéi de q Faktaktrakt d'Saache beaflosst wéi d'Bandbreedung Kontroll, Frequenz Richtegkeet, Reduktioun, déi d'Schwéngunge reduzéieren, a reduzéierend stänneg, a reduzéierend ongewollt Bewegung.Den Artikel diskutéiert och wéi de q Faktor a verschiddene Systemer berechent gëtt.

Calalog

Bild 1: De Q Faktor

Originen vum Qualitéitsfaktor

D'Konzept vun der Grondlagersaz Berokard, oder Q '' gouf d'éischt de S. d'J. d'Evonesche publizéiert vun der wekannter elektresch Automonue gespillt.De Johnanse geknësder Feierzëmmer vu Schëss an d'Ofdreiwt an hien ass e Wee fir hir Leeschtung opzform.Fir dëst ze adresséieren, huet hien den "Q 'Faktor als e numeresche Tool entwéckelt fir ze bewäerten wéi effikass an dësen Uwendungen ausgefouert.

D'Wiel vum Bréif 'Q' war net op all spezifesch Konzentréierend.De Johnson huet et einfach ausgestallt well déi meescht aner Bréiwer scho fir verschidde Parameteren zougewisen sinn.Déi däitlech hunn dëst erfollegwéngt sech duerfirmen. Am 'Q: Go du geschwiszou kooscht mat qualitonesche Quiits.Dat ass ausvollstméiglechen Standard aus fir Leeschtungsformenzonfisronisonen ze verbesseren, mécht et grouss Konken am Beräich.

Impakt vum q Faktor op RF Design

Bandbreedung an Frequenz Selektioun

An engem Radique Freiz (RF), Roll um Q Faktor ass wéi en Ofbaufgang méiglech gëtt.E héije Q Faktor schaaft eng schmuel Bandwidh dat wichteg ass wa mir musse fokusséieren op spezifesch Frequenzen.Zum Beispill, an Filteren oder Tuned Ampifiers, eng schmuel Bandbreedung hëlleft de System op eng gewësse Frequenz ze spären an ongewollt Signaler, Reduktioun, Reduktiounen, Reduktioun.Dës Ënnerstëtzung ass gutt fir Systems, Skizinfach, engem Goalkonstänn, oder e Gehabliewen ze verschécken a promizort musse ginn.

Heiansdo, e méi nidderegen q Faktor mat engem méi breede Bandbreedung ass besser.Systemer wéi Wi-Fi oder TV Sendung, Deal mat multiple Frequenzen oder komplex Signaler, profitéiert vun dësem.A Olther-Faktor hëlleft de System unmierksam a schaffen méi flexibel, déi an der Biergerschafte maachen, déi mir wichteg ass méi flexken Baudässung.

Figur 2: déi q Faktor Bandbreedung an der Frequenz

Reduzéierung vun der Phas Geräischer an ongewollt Signaler

DÉI KËNNEGUNG HUNN HUNN FAKE Kaméidi an RF Systemer.Phas Geräisch bezitt sech op kleng Ännerungen an der Signalsphase, kann falsch Qualitéit messelen an Probleemer wéi Jitter oder ongewollte Signaler.En héije Qsillillator kann Phasizilais reduzéieren, kreéiert en kloer a méi stabil Signal.Dëst ass ganz wichteg Bannen am Systemer wéi GPS, befestegt Sythders, oder Héichprateuren am Signal kann Groussoe begeeschtert.Fir Phas Kaméidi an en héije Q Faktor maachen mécht d'Signal zouverlässeg.

Zousätzlech ass héich-Q Circleit besser beim Ofleenung vun ongewächener Ferzungen, nëmmen ob nëmmen de gewënschten Signal iwwerdroe gëtt.Dëst ass nëtzlech an der Felder wéi medizinesch Imaging oder militäresch Radar, wou e propperem Signal ass, ass extrem wichteg.

Figur 3: eng Phas Geräisch Miessung

Oscillation a Stabilitéit

De Q Faktor ass och eng CIRCUP fir Offendoën ze respektéieren (widderholl Signatiounen) a Resonent Circourssei.Appes zorgane knapp d'Cournatioun bleift an deem Moment, nennen an de System, wéi RF ucings déi stabilen Bedeelegte mat der Zäit brauchen.Héich-Q Circuiten hu manner Signalverfahrt, dat heescht d'Oscillatiounen méi laang daueren, da féiert zu méi stabilen Leeschtung.

Wéi och ëmmer, a Systemer déi séier reagéieren oder iwwer e breede Frequenzraum ze reagéieren, ze vill Schwéngung kann e Problem sinn.An deenen falen, e mannerkoresche Quartier méi méiotéieren an der Circa ze leiden an d'Peritite a Dynamesch Konstruktiounen.

Figur 4: Oscillator a Q Faktor

Qualitéitsfaktor Afloss op Dasping

De Qualitéitsfaktor (q Faktor) moosst de Grad fir an e System ze feieren, gëtt direkt d'Oskillatiounen an wéi séier de System stabiliséiert huet no enger Stéierung.

Wann e Circuit gestéiert ass, sou wéi duerch e Schrëtt Impuls, säi Verhalen ass an eng vun dräi Kategorien ofhängeg vum q Fakten: Ënnerdréckung, iwwerdriwwenen Default

A Systemer mat engem héije Q Faktor, Ënner-Dämpfung geschittAn.Dëst mécht de System de Selecill fir sech méi laang ze ozmille halen, well et nach eng kleng Energie mat all Zyklus verléiert.D'OScilluren kréien zréck, och während de System méi spéit bleift, et och ëmmer Zäit fir se ze setzen.Ënner-dämegt Systemer sinn nëtzlech wann Dir weider Oderzneidungen wëllt, wéi an der Radquills (RF) Cirtere oder Filtere.

Wann de q Faktor niddereg ass, iwwer-Dämpfung geschitt.An dësem Fall bleift d'Oskillriatiounen séier of, a kritt d'System nëmmen zréck ouni ze loen.Iwwerdrécklech schaarf Systemer hu méi laang Zäit, awer si sinn méi stabil, hëllefe mat Systemer, hëllefe fir ouni exakt extra Schwätz ze blécken, wéi d'Kontrollsystemer oder Kraaft Uerweokien beschreiwen.

Kritesch Verdammt geschitt wann de System sou séier wéi méiglech setzt ouni sech iwwerhaapt ze offen.Et ass de perfektenorm Buedem tëscht séier a stabil a stabil, et ideal fir Saachen wéi Auto Suspensioun oder e puer Elibsontrok, wou Dir e schnelle Bewegung ass.

Figur 5: Ënner-Draping, iwwerdriwwen, a kritesch Default

Mathematesch Representatioun vum Q Faktor

An elektresch Circuiten (Resonanz Circuiten)

Fir e Resonant Rlc Circuit (Fir Affiche e Resisteur, Obschorten, a Virknoritor), zum Quon kann zum Quaktext als: Wéi:

Dëst kann och geschriwwen ginn als:

Wou:

R = Resistenz (Moossname Energieverloscht)

L = Induktioun (Moossname wéi vill magnetesch Energie gespäichert ass)

C = Takeitance (Mesuren wéi vill elektresch Energie gespäichert ass)

Heibäi ass en zu héiche Q Faktil, heescht d'Circuit a verléiert haaptsächlech Energie lues, während engem niddreg Kof den Energie probzéieren, sou wéinegzenotzt.

Figur 6: q Faktor vum rlc Serie-Resonent Circuit

A mechanesche Systemer (Oscillore)

Fir mechanesch Systemer, wéi e Pendel oder e Mass-Fréijoersystem, de Q Faktor ass eng Moossnam vu wéi "Dämmerung" oder "ondmilléiert" d'Oskillatioune sinn.

D'Formel ass:

Dëst kann och geschriwwen ginn als:

Wou:

= Resonant Frequenz (d'Frequenz wou de System am meeschte gär)

= Bandwidh (d'Gamme vu Frequenzen iwwer déi de System resonéiert)

E héije Q Faktor heescht manner besonnesch déi haaptsächlech méi héijer Autoritéit an der haasser Konformitéit, géint e niddert * Den Héichlage méi séier wéi méi broau Opondekung uginn.

Figur 7: moossen q Faktor fir mechanesch Systemer

An Optik (Huelraim a Laser)

An der Opfikaleschystemer hunn de Q Faktor vu optesch Resonanz an ugeschalt Hahren zu Iech benotzt ginn.Et kann ähnlech berechent ginn:

An Optik, dësen héije Q heescht datt d'Luucht vill Mol ageriicht huet, fir Energie ze verléieren, eng schaarf, gutt definéiert Frequenz fir de Laser oder optesche Kavitéit.

Figur 8: q Faktor an d'Schaarfheet vu Resonanz

An Filter (elektronesch oder akustesch)

De Q Faktor an d'Filteren beschreift d'Selektivitéit oder Schaarfung vum Kilterband oder Resonanz.

D'Formel ass:

Wou:

• Zentrum Frequenz ass d'Frequenz op deem de Filter am meeschte selektiv ass.

• Bandbreedeth ass d'Gamme vu Frequenzen de Filter erlaabt duerch.

En héije Q Faktor an Filtere bedeit datt nëmmen eng schmuele Gamme vu Frequenzen duerch (méi selektiv), wärend engem nidderegen q erlaabt eng méi breolesch Palette (manner selektiv).

Figur 9: q Faktor an Filteren

Wéi soll ee Kapazitéit a Q Faktor berechnen?

Dir schumme mat dësen Conseillungskreit fir e Radio Empfehler ze kascht, dat bedeit datt se effektiv se sinn, tëscht Radiierung ze ënnerschreiwen déi am Féquent stinn.

De Circuit soll op 1 mhz resonéieren, an et huet eng Induktioun vun 10 Mikrohener (10 μh) an eng Resistenz vu 5 ohms.

Äert Zil ass d'Präisung fir de Circuit ze bestëmmen fir dës dowontens datt d'Qualitéit Faktor ze berechent an de Qualitéitsflächer un.

Als éischt huet déi resonant Frequenz of.

Déi Resonent Frequenz vun engem RLC Circuit gëtt vun der Formule beschriwwen:

Mir kënnen d'Equatioun nei arrangéieren fir ze léisen fir Trimitatanz C:

Zweetens, berechent d'Kapazitéit.

Ersatz déi uginn Wäerter an d'Formel.

• F0 = 1mhz = 1 × 106hz

• l = 10μh = 10 × 10-6h

Mat engem Rechner ze benotzen fir ze vereinfachen:

Dëst bedeit datt déi erfuerderlech Kapazitéit ongeféier 2,533 Picoformed ass.

Drëttel, berechent de Qualitéitsorgane (Q).

De Spezialchrëtter q ass eng Mooss vun der Kapitalinessioun vun der Circua an ass mat der Formelatioun berechent:

Ersatz déi bekannt Wäerter:

Berechent dës Rendements:

Also, fir déi gewënschte Resonanz op 1 mhz ze erreechen, eng Leeschtung vun ongeféier ongeféier 2,533 PF ass erfuerderlech.Am groussen Ganzen Exvitor ass ongeféier 280. De méi héimen Q Wäertwer déi et zou sinn an e spezifesche Radio-Stralung, heescht datt en Emriichtung aus der Frecklerei steet, heescht dat nëmmen bëssend noer Radiratkt.Dëst mécht de Circuit gutt passend fir Radio Tuning Applicatiounen.

De Q Faktor an engem liicht gedämpften Mass-Fréijoersystem

Stellt Iech vir e Basismass-Fréijoersystem astellen an engem Physik Lab.An dësem Sënn läit eng Mass (M) ass mat engem Fréijoersminister verbante mat engem gréisseren Fréijoertanten (k).D'Mass kann zréck an erausginn mat enger frictionloser Uewerfläch erausfonnt nodeems se aus senger Rescht Positioun verdrängt ginn.

De System besteet aus enger Mass (m) vun 05 kg, an engem Fréijoer mat engem Fréijoerskonft (k) vun 200 m.De Schiedsorgane (b) fir de System ass 0,1 n / m, deen eng kleng Resistenz op d'Bewegung steet.D'Mass gëtt ëmdrofen ëm 0,1 m vu sengem Gläichgewiicht Positioun, ageriicht déi initial Konditioune fir seng Motioun.

Oscillation Charakteristiken

Natierlech Frequenz (ω₀): D'natierlecher Frequenz, oder d'Frequenz an deem d'System Oscillates ouni Defleau bestëmmt ginn, kann d'Formulaire mat der Formel benotzt ginn

wou k ass d'Fréijoër konstant a m ass d'Mass.

Verdammt Verhältnis (ζ): De Schlappfunktioun seet eis wéi vill de System Oscillatioun widderstoen.Et gëtt vun der Equatioun berechent:

wou b ass de schiedegt Koeffizient.

Dämpt Frequenz (ωₑ): Wann de Systemerfarung fälscht, d'Schwéngungsfrequenz ass liicht manner wéi déi natierlech Frequenz.Déi draged Frequenz gëtt berechent:

Resonant Frequenz a Bandbreedungsberechnunge

Resonant Frequenz (): Dëst ass d'Frequenz op deem de System an der Fehlen vun der Verontreiung vun der Fehler oscilléieren.Et ass mat der natierlecher Frequenz, ω₀, vum:

Bandbidth ((Et Bandheetchthiess sinn ouni Bequenzen um Ufank mat der Resonunicipant, wou de Systemrollantes mat op d'mannst sollen mat op d'mannst Offensesch Kraaft maachen.Eng Upassung fir Bandbreedung ass:

wou Q ass de Qualitéitsfaktor vum System.

Energie Dynamik

Energie gespäichert am Fréijoer: D'potenziell Energie am Fréijoer huet, wann d'Mass zu senger maximaler Verdrängung ass (a) gëtt vum:

Energie verluer pro Zyklus: Energiverloscht geschitt wéinst der Defizéierer Kraaft.Fir Systemer mat Liichtlafen, verluer d'Energie verluer an engem Zocksträifen wéi:

Qualitéitsfaktor (Q) Berechnung

De Qualitéitsfaktor, , weist, weist wéi ënnersträicht de System ass, mat méi héije Wäerter bedeit manner Energieverloscht.Et kann fonnt ginn mat:

D'Formulen uwenden mat de bestëmmte Wäerter

D'Parameteren benotze fir d'Fréijoer konstant an Verdrängung :

Déi natierlech Frequenz ass:

Déi resonant Frequenz ass dann:

Fir déi schiedlech Koeffizient B = 0,1 n / m:

Mat dem Schlagsranke gëtt déi bedlechte Frequenzen:

D'Energie verluer pro Zyklus ass:

D'Wäerter fir d'Wäerter fir Energie gespäichert an Energie verluer:

Also, an dësem Mass-Fréijoer System, de Qualitéitsaktor vun ongeféier 500,76 weist datt de System nëmme liicht gedämpft ass, e klenge Betrag pro Zyklus ze verléieren.Et huet eng schaarf Resolutioun ongeféier 3,183 h

Berechent den q Faktor vun engem Band-Passfilter an Audio Systemer

Mir bestinn en Audiofilter fir e Stereo System deen eng spezifesch Frequenz vun 1000 Hz betount gëtt.Dës Aart Filter ass nëtzlech wa mir gewësse instrumental Kläng an enger Museksplacken erausbréngen, déi anescht ënner anerem Frequenzen verluer kënne ginn.

Zentrum Frequenz (): 1000 HZ (d'Frequenz wëlle mir Highlight)

Bandbidth (): 50 Hz (d'Gamme vu Friemenkraaft, déi sech ronderëm d'Virfrequenz erlaabt, vun 975 HZ op 1025 HZ)

Fir de Kilter's Scharfness oder d'Swerfiritéit ze bestëmmen, berechnen mir säi Q Faktor.D'Formel fir q Faktor ass:

Elo mat eise Paramrainen:

Plugging dës an d'Equatioun:

E Q Faktor vun 20 bedeit datt de Filter héich selektiv ass.Et erlaabt nach nëmmen eng schmuel Feier vu Fuermenën an dem Zentrum vu Mëttelen (1000 Hz) fir duerchzelelen.Dëst ass ideal fir Audio Situatiounen, wou Dir e bestëmmt Instrument maache wëllt, wärend der Interferenz vun de Frequenzen ausserhalb vun der Band miniméiert.

Wann den Q Faktor méi laang waren, konnt de Filterie vu Fuerren erlaben, maachen et manner selektiv.Am Fall wou Dir probéiert hätt Dir molen getraff ze kéinen déi och awer bei aner no bei aneren fuucht ginn.

Conclusioun

D'Studie vum idedem Faktor wéi verschidden Aktiounensmesses, déi sollen dass wichteg d'Leeschtung vun elektronesche, an optoliter, an optesch Appliae verbesseren.Et hëlleft Material ze verbesseren wéi schafen un a Radio Uewen a mécht d'Signlaalen Baier an méi stabil a Scsolmunikatioun.D'kucken drop kucken ob et misst flexken sinn, ostzillatiounen, an Energie benotzen niddregsten Iddien fir botzen bauen méiglech Systemer.Wéi eng Technologie bewaacht, beweegt sech wa mir Iech fäerdeg stellen, da kënne mir et tatsächlech eng A-matellitive Kommissioun ze bréngen, an all Verkafsstakungen, an d'Verhältnisser ze zleedung.

FROEN FROCESS [FAQ]

1. Wat ass q Faktor benotzt fir ze moossen?

De Q Equential-, oder Qualitéitsbild, Maacht no wéi d'Hëllef, wéi en elektresche Circclit.Et gëtt haaptsächlech benotzt an der Kontexkeruten mat Oscillsors a Resonant Circuiten wou et de Verdleedung vum System weist.E méi héije Q Factor bedeit manner Energieverloscht relativ zu der gespäicherter Energie, déi eng schaarf Resonanzplack an der Frequenz-Äntwert bedeit.

2. Wat ass d'Q Wäertfunktioun?

D'Funktioun vum Q Wäert ass eng Metrik ze bidden fir d'Schaarfung vun der Resonanzplécker vun engem System ze bewäerten.Et frawer d'Demandivessivitéit an d'Stabilitéit vun engem Resonzorer, sou wéi zu Filteren déi sou an Filter, Ovillers, an Dozene qualifizéiert.En héije Q Wäert bedeit den Apparat kann Frequenzen no der Freonwerkerfeier auswielen oder refuséieren oder refuséieren.

3. Wat ass e gudden q Faktor?

E "gudden" q Faktor ass Kontext ofhängeg, variéiere vun der Uwendung.Fir Applikatiounen déi héich Selektivitéit erfuerdert, sou wéi an der Bandpassungsmaterialen oder Schmelzband antennas, e héije Q Faktor (z. Chr.Am Géigesaz, fir Brooch eng klengband Uwendungen, e klengen ° FaktO, wat eng méi breet Bands ugeet an méi appelt Äntwert, ass tigital Äntwert.

4. Wat ass Stralungsqualitéitsfunktioun q?

D'Beefeidungsqulex Systems Qunects-sou wéi e Kontext vun engem AriCHAS och aussergewësslech maachen fir eng aner ze hassen.Op d'Vergréissert ass déi gespäichert Energie am no-Beräich duerch d'Antennen an d'Energie gefouert.Eng méi niddreg Stralung q weist eng effizient Stralung an engem méi breede Bandbreedung, grabend, fir eng méi breet Palette vu Frequenzen ze soen.

5. Wat ass de Qualitéitsfaktor an AC?

An Accuccits, de Qualitéitsfaktor beschreift wéi ënnerstremt en Oszillator oder Circuit ass.Et ass als Verhältnis vun der Reaktanz vum indivéierten oder geschätzte Elementer an d'Resistenz an der Circuit ausgezeechent.Eng méi héich Q a Akt vun engem méi héijer Q a Akt vun engem hellege Resitarat weist e geschaalte Resonarack Stack, wat d'Krexitéit mat enger grousser frequiéiert ass.

6. Wat ass de Virdeel vum Q Faktor?

D'Virdeeler vun engem héije prokotéiert Entschunektivungen a Fähegkeet an der Plabilitéit an der Energie Effort, a méi méi héicheffizinatiounen.Dëst mécht eng héich-Q Komponatiounsgonkensätz fir Filter, Oszillen, a resonant Cupure wou präzis Frequenz Kontroll a minizale Energiefolleg a minimale Energiefroe sinn wichteg.Fir méi breet Frequenz Bezuelungen, e méi nidderegen Q kann méi profitabel sinn, well et erlaabt eng breet operationell Ofstand- a méi séierer Diskussioun transient Ariichtung.