品质因子q表示的是什么(品质因子q的物理意义)

导语：Q值——品质因子

Q值的定义：

品质因子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）：

在电子系统中，能量会储存在理想无损失的电感及电容中，因为电感或电容存在电抗，在高速信号系统中，电感和电容可等效为理想电感与电阻的串联并与理想电容的并联，因为等效电阻的存在，在系统运行过程中会造成能量损失。损失的能量则是每个周期由电阻损失能量的总和。

在像电感等储能元件的规格中，会用到和频率有关的Q因子，其定义如下：

其中ω是计算储存能量和功率损失时的角频率。若电路中只有一个储能元件（电感或是电容），也可用上式来定义Q因子，此时Q因子会等于无功功率相对实功功率的比例。

对电子共振系统而言，Q因子表示电阻的影响，若针对机电共振系统（例如石英晶体谐振器），也包括摩擦力的影响。

RLC电路

滤波器振幅增益

理想串联RLC电路的Q因子为：

其中R、L及C分别是电路的电阻、电感和电容，若电阻值越大，Q因子越小。并联RLC电路的Q因子恰为对应串联电路Q因子的倒数：

若将电阻、电感和电容并联形成一电路，并联电阻值越小，其阻尼的效果越大，因此Q因子越小。

若是电感和电容并联的电路，而主要损失是电感内，和电感串联的电阻R，其Q因子和串联RLC电路相同，此时降低寄生电阻R可以提升Q因子，也使带宽缩小到需要的范围内。

个别储存元件的Q因子和对应信号频率有关，一般是电路的共振频率。电感器的Q因子为：

其中：ω为频率。L为电感。为电感器的感抗。R为电感内的电阻。

电容器的Q因子为：

ω为频率。C为电容。为电容器的容抗。R为电容内的电阻。

电感的Q值及通频带之间的关系

品质因素越高，电感等效电阻变小，损耗变小，选择性越强，通频带就越是狭窄。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

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。

一个电感的Q值和频率是有关系的。

一般情况下，Q=ωL/R=2πf L / R 这里ω是角频率，f 是频率

假设电阻R不变，频率f 提高，Q值就会变大。所以，Q值16 一定是低频时测试的结果。900MHz频率升高，Q值变大。

但是比如说1.7GHz比900MHz大了近一倍，怎么Q值反而变小了？

在超高频条件情况下，实际电感就不是简单地等效于纯电感和纯电阻的串联了，首先，这个电阻由于趋肤效应，频率越高，实际阻值越大；更重要的是，分布电容也不可忽略。频率再高，电感都有可能变成电容性！所以一个特定的电感，存在一个Q值最大的频率，超过这个频率，Q值也会降低。就是说，低频段，频率升高，电感的Q也升高，而高于一定的频率，再升高，Q值又下降了

如下图可以看到，不同的电感，Q值和最大的频率点是不一样的。但存在这个最大值是相同的。所以设计电感就要按照工作频率选择不同的工艺和结构，才能做到最优化。

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