Q值又叫品质因数,是衡量一个谐振回路或线圈的品质的重要参数。因为是个比值,所以是个不名数,只有数值,没有单位。
如何计算? 对谐振回路而言,Q值等于这个谐振回路线圈的电感量(亨利,H),除以:电容器电容量(法拉,F)乘以回路电阻(欧姆,Ω)的乘积。也就是说,谐振回路的线圈电感量越大、电阻和电容越小,谐振回路的Q值越高。
对线圈而言,Q值等于这个线圈的电感量,除以这个线圈的电阻值。也就是说,线圈要想提高Q值,可以换粗线绕(低频)、或使用多股线绕(中频中波段)、或蜂房绕法(减小分布电容)、或用镀银线间绕(高频短波段)、或加磁芯(用长磁棒),都可以提高Q值。
提高Q值有何好处呢?因为线圈是谐振回路的一个组成部分,所以我们不用谈线圈,只谈谐振回路就可以了。Q值高了,谐振回路的选频能力就强,收信机的灵敏度就高(可收到原来听不到的远地电台),选择性就好(不串音),性能就提高了。
可谐振回路的Q值也不是越高越好,因为Q值高,选频的峰虽然高了,但通带却变窄了,同时稳定性变差,调好的电台一松手就跑了。通带变窄对中波短波以听新闻语言为主的电台当然无所谓了,这些电台的频宽只有9千赫(原来是10千赫,1978年改为中波段国际标准9千赫,短波段仍然保持10千赫);但对听音乐为主的调频电台和电视台就不行了,调频电台的带宽250千赫,电视台信号带宽8000千赫,再使用原来的电路就不行了,增加带宽的办法有两个:较好的方法是,使用多个不同频率的调谐回路共同组成一个宽频带,这个方法在保证灵敏度和选择性不变的前提下可以增加带宽,缺点是线路复杂,要使用多级放大,简单的方法是,向谐振回路上并联一个电阻,并联的这个电阻阻值越小,带宽增加的越多,这个方法的优点是:简单。缺点是:放大量显著变小,灵敏度和选择性明显变劣。
关于谐振回路Q值的讨论:线圈的Q值较好理解,同样的电感量,电阻越小,震荡起来损耗就越小,Q值肯定要高啦。但是对于谐振回路,为什么又把电容量弄到分母上,电容量越大反而Q值越低呀?电容也储存电能呀,真是令人费解。
真实的情况是这样的:谐振回路对某一频率的交流电谐振是有条件的,就是线圈的电感量与电容器的电容量的乘积必须为一个固定值,当线圈对这个交流电的感抗与电容器对这个交流电的容抗一样大时,因为二者方向相反,可以互抵,这个谐振回路就对这个频率的交流电谐振了。有两种方案可做比较:大电感配小电容,或小电感配大电容(因为要乘积为固定值)。第一种方案电路中电压高,电流小,因为电感量大,所以同样的电流能感应出高电压,但电容量小存电量小形不成大电流,属于高压小电流方案;第二种方案电路中电压低,电流大,因为电感量小所以同样的电流只能感应出不高的电压,但电容量大存电量多可以形成大电流,属于低压大电流方案。这样就很清楚了,震荡是电流在线圈与电容器之间来回跑,与高压输电原理相同,高压小电流方案损耗必然小,Q值肯定高啦。
从理论上分析,Q值等于谐振回路的电抗的绝对值与电阻的比值。电抗越大、电阻越小谐振回路的Q值越高。线圈的感抗是和电感量成正比的,而电容器的容抗却是和电容量成反比的,使用大电感量与小电容量组合成的谐振回路,可形成较大的电抗,是大感抗对大容抗互抵,从而形成高Q值。而使用小电感量与大电容量组合成的谐振回路,却无法形成较大的电抗,是小感抗对小容抗互抵,从而Q值很低。
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