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

(2023-10-29)

Q 지수, Q 계수, Q 인수, 큐 인자, 품질 계수, 양질 계수, 첨예도, Q값 공진 대역폭 선택도 비교


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, 품질 계수) 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 관계를 정량화시킨 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 갖음
        . 이는, 에너지를 전혀 소비하지 않고도 축적 만 할 수 있음을 말함
     - 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 = fr / BW = fo/(fH-fL)
          = (중심주파수) / (대역폭) = 1 / (비대역폭) 

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

발진기 특성
   1. 위상 잡음   2. 주파수 안정도   3. 양호도  
2차 시스템
   1. 2차 시스템   2. 제동비   3. 고유 진동수   4. 양호도   5. 2차 시스템 과도응답   6. 2차 시스템 일반해   7. 2차 단순 폐루프 제어시스템 예  
양호도(Q)
   1. 양호도(Q)   2. 회로 Q  


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