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再问滤波器Q值的问题

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
以前发过帖子问过滤波器Q值的问题,大家是实际设计中是如何来利用这个Q值呢?是个什么方向的指标呢?
在实际设计中 也就是个带宽 纹波 带外抑制 带内插损这些参数 在购买滤波器的时候也就是提这些指标
还有在设计中 会根据滤波器的相对带宽来考虑用哪种滤波器或者阶数的 选择
查过一些资料都说是中心频率比带宽 这个是滤波器的Q值 但是好像并不十分正确
我觉得这个是不是和元件的Q值一样 是储能和耗能的比呢? 有做过滤波器的朋友能帮忙解释下吗
实际应用中几乎没接触到这个参数 所以我并没有什么理解 希望大家帮忙

我的问题有这么复杂吗 还是问我 这个问题的人弄错了什么

不清楚,也想知道。顶一个

其实你可以推算一下,储能比上耗能,就等于中心频率比带宽。之所以高频的窄带滤波器很难做,就是因为没有那么高的Q值。
Q值的意义还在于在匹配网络的设计的同时考虑到滤波的要求。举个例子,在史密斯原图上,有等Q值曲线,如果我们要求匹配网络的Q值高于x,那么可能用两个元件L,C匹配就很难做到,因为,LC匹配网络的Q值是恒定的。这时我们就会考虑到采用三个元件来做匹配网络(三个元件在史密斯原图上自由度更高),使得达到要求的Q值,满足滤波需要。
以上只是个人一点理论的观点,并没有实际测试过,希望有高人指点指点。

多谢楼上的详细解释,现在大致有个概念了。
不过你说的储能耗能比就是中心频率比带宽这个能给个大致公式吗?
看来Q值是在设计滤波器的时候考虑的一个参数
我觉得还有些能深挖的东西 希望大家继续讨论吧

额~~~看了这个帖子后满脑子都是q了,晕了
首先Q值是在一定谐振频率上的储能耗能比,比如我说一个10P电容的q值是100,单这个说法给不到任何信息吧
如果我说10P电容的q值是100@2Ghz,那信息就详细了吧。PS:同事有时说那个电容或者电感的q值高,我每次听到这样的说法都很不解,有高手帮忙指点下?
滤波器的q值我不大懂,但是4楼说的挺详细的,顶下
但如果从频率特性曲线上来理解的话滤波器的q值跟元件的q值很像

4楼的解释是对的
Q值有三个等价的定义,最基本的是储能比上耗能;但这个定义不方便使用,所以有其他两个等价的定义

储能比耗能这个定义,对规则的信号还好,对不规则的信号,需要很复杂的定义才能计算出来,我曾经自己算过。

对于元件的Q值,比如电感 应该就像你说的 在某个频率下对应的一个值
这个应该就是衡量这个元件的储能耗能的特性
比如在设计滤波器的时候 高Q的电感的性能是十分好的 但是低Q值的几乎无法使用
比如自己绕线的带磁环的Q值大概是100左右 买的绕线式50左右 贴片的就更低了 只能用来做扼流圈使用等
理论上理解不深 大家继续讨论

fengmo真是好学,让我这样不求甚解的汗颜不已
今天没事,翻了翻俺那些买来就没怎么打开过的书
还不错,在《射频电路设计——理论与应用》这本书的第五章找到了公式推导
不过作者思维跳跃颇大,尝试跟着推了推,没通,呵呵
所以说理论这玩意真不是一般人能搞的
不过看到他推导的关键是引入了一个归一化的频率偏差ε=ω/ω。-ω。/ω
嗯...大家有兴趣也推推看吧,谁要是明白公式5.32是怎么从5.31变过来的千万记得告诉我,这里先谢过了

哦 看来这个参数实际中用到的并不多啊 等出差回来去找本滤波器设计的书好好研究下

向小编推荐一本,Arthur B.Williams著的《电子滤波器设计》,科学出版社,目前由于正在做一个滤波器环节的设计,参考了此书,内容比较详细,值得一看。我认为,在实用滤波器设计中,滤波器Q参数还是比较重要的一个指标,Q值定义为中心频率与通带宽度的比值。Q值越大时,中心频率越靠近通带边界的算术平均值。另外,元件的Q值是有别于滤波器Q值的一个参数,通常会指电感Q,电容Q,是反映谐振的。

Q值越大时,中心频率越靠近通带边界的算术平均值[/COLOR]
不好意思 这句话我没看明白 能麻烦再解释一下吗?
其他的了解了 多谢 !

从数学公式上看,中心频率是上限频率和下限频率乘积的开平方根,滤波器的Q值定义为中心频率除以带宽(上限频率与下限频率之差),Q值越大,表明中心频率越一定时,带宽就越小,也就说明上限频率与下限频率更均等的靠近中心频率,那么,中心频率也就可以近似的用上限频率和下限频率的平均值来表示。

品质因数这个参数还是很常用的,不过通常都只用Q=fc/BW这么一个结论,
对于Q值是怎么从储能/耗能的关系转换成这个结论的过程,以前倒真没怎么研究过

ynw_8615 多谢了!
楼上的说的是啊 好像相对带宽的倒数和储能耗能这个并不能直接联系 应该有个换算关系吧

转换关系就在我说的《射频电路设计——理论与应用》这本书的第五章里呀
关键在于引入了一个归一化频率差ε
然后用品质因数的微分变化ΔQ与ε的比值来代替Q进行运算,最后再代到插入损耗的计算公式里得出BW(3dB)=fc/Q
挺麻烦的,呵呵,而且等式5.31到5.32我没推导通,有兴趣你也试试吧,
这本书网上应该能找到电子版,就是字迹不太清楚啦

呵呵 多谢了
现在看到公式头就大 上学时候也最怕这种理论性很强的东西

注意无载Q和带载Q的区别

指的是什么? 一般仿真滤波器的时候都是前后50欧姆啊

对于滤波器,Q值越高,意味着带宽越窄。以并联谐振电路(其实并联谐振电路也可以看作是滤波电路)为例,Q值越高,其频率响应的波形就显得越尖锐。并联谐振电路的Q值计算公式Q=Rp/Xp。其中,Rp表示源电阻和负载电阻的并联值。Xp表示电抗元件,可以是容抗,也可以是感抗。而此电路的Q值与元器件的Q值是相关的。因为元器件的Q值表示的就是储能与耗能之比。实际的电容和电感,都不是理想器件。它都存在一个电阻,消耗电路中的能量。这个电阻,可以与理想电感(电容)串联或并联的方式表示。以并联方式表示时,元器件Q值Qc=R/X。由公式可以看到,Q值与R是成正比的。但Q值低的时候,表示与电容或电感并联的电阻阻值低。这个低阻值电阻与电路负载电阻并联后,总的电阻变小。由并联谐振电路的Q值公式可以看到,Rp变小,并联谐振电路的Q值也降低了。这可以说明滤波电路的Q值与元器件的Q值是密切相关的。

Q=fc/BW,其中的BW是1dB的还是3dB的呢?我用安捷伦的矢网看的时候这个Q值是随着我的bandwidth value而变的,就是说设置1dB的时候与设置3dB的时候看到的Q值是不一样的
还有就是,我现在用的贴片电感Q值只有60左右,采用最简单的LC串-LC并-LC串-LC并-LC串的电路形式,能做一个f0=125M,Q=3.5(1dB)/Q=4.5(3dB)的LC滤波器吗?同时要求24M通带插损<3dB,26M回损>20,现在弄出来带外抑制未达标,通带插损已经有5dB多了。

我在用矢网测量滤波器的Q值的时候,发现测试1dB带宽与3dB带宽是矢网显示的Q值并不一样,感觉就是用中心频率去除以测出来的带宽(不管是1dB还是3dB)
另外就是三个元件的匹配可以获得低Q值,但也可以获得高Q值吧?而且这个与能量损耗有什么联系吗

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