Quality Factor, Q Factor, Q Value   양호도, Q 펙터, Q 값

(2017-06-22)

Q 지수, Q 계수, 큐 인자, 품질 계수, 양질 계수

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1. Q-factor (양호도)

  ㅇ 일반적으로, 회로 또는 시스템품질에 대한 척도를 나타내는 용어

  ※ 여러 분야에서 다양한 용어 및 정의들이 있음
     - [공진/진동 분야] => 양호도(Quality Factor)
     - [광전송망 분야]  => Q Factor


2. [공진/진동]  양호도 (Quality Factor) 또는 Q 값 (Q Factor)에너지에 의해 정의되어지는 수 
     - `공진에너지 집중률` 또는 `에너지 저장의 양호성`을 나타냄
        . 진동계에서, 제동(Damping)이 있을 때, 이에따른 에너지 손실 관계의 정량화 (무차원 량)

  ㅇ 양호도 정의식
     -  Q  =  ω (총 축적 에너지) / (평균 전력 손실 또는 평균 에너지 손실율)
           =  ω (축적 에너지율) / (초당 소모 에너지) 
           =  2π (축적 에너지율) / (싸이클 당 소모 에너지)
           
        . 에너지 손실에 대한 에너지 축적 비율

     -  공진회로(진동계)에 평균적으로 축적될 수 있는 최대 에너지와 
        한 주기내에 소실되는 에너지와의 상대적인 크기에 의해 결정됨

  ㅇ 특징 
     - 이상적인 에너지 소자의 경우에,
        . 무한한 Q 값을 갖으며, 에너지를 전혀 소비하지 않고도 축적 만 할 수 있음
     - 대역폭, 공진 등과 밀접한 관계를 갖음


3. [공진/진동]  Q 값, 공진 곡선, 대역폭, 선택도 관계

  ㅇ Q 값은 공진기/공진회로의 `주파수응답 대역 특성`을 나타냄

     - Q 값에 의한 `대역폭` 정의
        . Q 수치는 필터회로(공진회로)에서 대역폭(BW)의 정의에도 사용됨  ☞ 선택도 참조
           ..  Q = (공진주파수) / (대역폭) = ω0 / BW 

        

     - 공진기 공진곡선(주파수응답) 상의 `첨예도(Sharpness)`를 나타냄
        . 공진회로의 응답곡선이 얼마나 뾰족한가(첨예도)의 척도
           .. 공진의 날카로움을 나타냄

  ㅇ `Q 값` 및 `선택도(Selectivity), 대역폭(Bandwidth)` 관계
     - Q 값이 클수록, 공진공진 진폭(에너지 축적률)이 커짐
        . 주파수 선택성(선택도)이 좋아짐
        . 대역폭은 좁아지며 첨예하여 공진의 날카로움이 향상됨

     - 반대로, Q 값이 작을수록,
        . 대역폭이 넓어지며, 선택도가 나빠짐

     - 일반적인 Q 값
        . 수정 발진기공진기 : 5000 이상
        . 유전체 공진기         : 약 1000 
        . 도파관 공진기         : 수 천 정도
        . 마이크로스트립 공진기 : 200 이하

  ㅇ `Q 값` 및 `대역 필터링(Filtering)` 관계
     - Q < 1   :  광대역 필터 회로
     - Q > 1   :  협대역 필터 회로
     - Q ≥ 5  :  고 Q 회로(high-Quality circuit)

  ㅇ `공진주파수(중심주파수)` 및 `대역폭(B)` 관계
     -  Q = ω0 / BW = fo/(fH-fL)
          = (중심주파수) / (대역폭) = 1 / (비대역폭) 

  ※ 회로 부하 조건 및 실제 회로 상태를 고려한 Q  ☞ 회로 Q (부하 Q) 참조


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