再问滤波器Q值的问题

fengmo44 · 发表于 2009-7-22 11:07:29

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

fengmo44 · 发表于 2009-7-22 17:03:29

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

tjcaxl · 发表于 2009-7-22 22:57:29

不清楚，也想知道。。。。顶一个[em08][em08]

enc_operator · 发表于 2009-7-22 23:25:03

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。

fengmo44 · 发表于 2009-7-23 09:52:21

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

kushi007 · 发表于 2009-7-23 15:28:47

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

Will_b211 · 发表于 2009-7-23 16:19:29

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

Will_b211 · 发表于 2009-7-23 16:22:23

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。。

fengmo44 · 发表于 2009-7-23 17:22:06

以下是引用kushi007在2009-7-23 15:28:47的发言：
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

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

edwardflee · 发表于 2009-7-28 14:35:59

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

fengmo44 · 发表于 2009-7-28 17:03:52

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

ynw_8615 · 发表于 2009-7-28 17:59:53

向楼主推荐一本，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。

fengmo44 · 发表于 2009-7-28 19:54:48

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！

ynw_8615 · 发表于 2009-7-29 08:56:53

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。

edwardflee · 发表于 2009-7-29 09:00:11

以下是引用fengmo44在2009-7-28 17:03:52的发言：
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

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

fengmo44 · 发表于 2009-7-30 07:21:56

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

edwardflee · 发表于 2009-7-30 10:22:25

以下是引用fengmo44在2009-7-30 7:21:56的发言：
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[em15]

fengmo44 · 发表于 2009-7-30 15:40:43

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

jinfoxhe · 发表于 2009-7-30 16:19:27

注意无载Q和带载Q的区别

fengmo44 · 发表于 2009-7-30 16:58:15

指的是什么？一般仿真滤波器的时候都是前后50欧姆啊

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[讨论] 再问滤波器Q值的问题

不能这么说了啦：）