Q啊Q啊Q，耿耿于怀的Q．．．

longshort

　　一直对Q感到很神秘，装个收音机什么的感觉它可有可无，和别人谈到选择性啥的也会高谈一番Q的高低大小，但就是不知道它藏在哪儿，摸不到它的踪迹。直到七十年代中期的某一天，用一套劣质的TTF-3套件绕中周时，才尝到了Q的味道——原来这么有滋味！

　　那时用单股漆包线，按着图纸提供的数据绕好了以后，装上板子，那选择性简直败到家了，完全不能听！不是音质不好，而是选择性极其差，差到偏调几十千赫，那电台的声音还在不费力地咦咦呀呀地响着，简直连普通的高放机都不如，气坏了。正无可聊赖之际，忽然想起好象杂志上说过什么趋肤效应影响之类，多股线可解决问题云云。于是立马用三股漆包线捻成一股多股线，再将中周拆出重绕，不厌其烦地再次装上以后，选择性立刻改善，基本逼近了厂产品。这下高兴坏了，由此模模糊糊感觉到所谓Q值高低大概就是如此这般地不同了。

　　不过当时自己基础不好，又要早起晚归地坌地，这事也就撂下了。直到四十年后赋闲，如今才又重新捡起了这事儿。

　　Q的全称是Quality factor，品质因数。一般的概念是，电感或电容中有用功率对无用功率的比值。在LC谐振回路中，也表示谐振信号的幅度对源所提供信号的幅度的比值，也即谐振回路能够对信号幅度倍乘的能力。一般认为电容的Q值较高，电感与其相比其值悬殊，因而在LC回路中仅考虑电感，而忽略电容的Q值，所以这里也仅谈电感的Q。

　　电感有一个所谓的空载Q值和一个有载Q值。这两个值之间相差相当大，空载Q值常常比有载Q值大上几倍。接上负载或者接入谐振回路后的Q值就从空载值跌到了有载值。空载值可以通过Q表测量获得，有载值也可通过一定的计算得到。现在的问题是，用有用功率对无用功率的比值概念进行计算，得到的原始Q值超出空载Q值几倍、几十倍甚至上百倍。例如在TTF-2-7中，单股0.08mm线径漆包线绕制电感，直流电阻是2.47Ω，电感量307.4µH，在465KHz频率下的感抗是897.833Ω，原始Q值应等于363.547单测得的Q值，则在105~145之间，取其等比中心值，则为123.39。那么，这个原始Q值与空载Q值之间的损失，跑到哪里去了呢？

　　又想起导线中的趋肤效应了。在高频电流的驱赶下，信号能量被集中在导线截面的边缘部分，而中心部分通过的电流却很少。也就是说，导电部分减少了，电阻一定增加了。那么增加的规律是什么？这个规律一定和频率有关系。

　　也许是眼神不济，家里的书中没有找到相关的描述。倒是在网上找到了一些资料，截图如下：

趋肤效应计算

　　老儿不才，看了半天，才看出趋肤效应产生的影响，是和频率比的平方根成正比。这就简单了，赶紧再找有关的资料，就找金属材料的趋肤深度吧。于是又找到了这么一张表：

铜的趋肤效应

　　在表中，将60Hz换算到50Hz，趋肤深度是9.311283mm，在100KHz则是0.209mm。那么换算到1MHz，这个值大约是66um。很好！可以开始计算了。

（待续）

longshort

求知无足 发表于 2017-10-10 19:10
老友什么时候找到银质漆包线时，千万千万要记得给这时刻想奢侈一回者匀过来几米。先谢了！

这里：https://detail.tmall.com/item.ht ... amp;_u=t2dmg8j26111

想要再便宜些，还可以搜索925的。

longshort

　　开始着手计算，才发现仍然有问题。

　　问题在于，那张表没有说明铜材料以什么机械形态存在，而我们的对象是圆铜线。按上面的结论，在1MHz时，66um的深度已经覆盖了0.06mm漆包线的线径，原始Q值可以达到164，但实测空载Q值只有31。问题在哪里呢？

　　显然，趋肤效应使圆铜线的导电能力从外周向中心减小正确的，也即整根导线的电阻比完全导电时增加了。由此想到，这个增加的电阻，是原始Q值与空载Q值之间损失的那部分能量丢失所在。因为频率越高电阻越大，所以趋肤效应产生的电阻与频率的关系也应该是与频率的某个函数成正比。所以原始Q值与空载Q值的比，等于因趋肤效应产生的电阻与原有直流电阻之比。这样一来，圆铜线的总截面与其导电截面之比，就和趋肤电阻与直流电阻之比相当了。

　　于是，知道了原始Q值与空载Q值的比，就可以通过计算圆截面之比来获得导电部分的圆周厚度，这个厚度也就是圆铜线中的趋肤深度。简单的推导得到下面的计算公式：

电感的趋肤效应

　　现在，可以通过电子表格来模拟Q值的过去、现在和未来啦。下面是部分计算结果：

部分计算结果

　　表中带“*”号的是标杆行。作为标杆的电感，都是已有确切线径、长度、电感量、空载Q值等数据的实物，其它不带“*”号的行，与同频率下的标杆行进行参照。

　　频率是个关键的参量，在同一机械形态下存在的圆铜线，因频率而产生的趋肤效应相同，因而可以认为电阻或阻抗的增加比例也相同，因此在列O中的增量倍数，就是阻抗增加的倍数。

　　四个Q值：原始Q值已经描述过了，加损Q值是在回路中串联一个确定的小电阻后得到的Q值，待后叙述；视在Q值是通过测量得到的值，标杆行采用的是文献、坛友描述、资料中得到的数据，非标杆行则是通过标杆行获得的倍数关系得到的值；调整Q值则是回路中串联电阻后得到的空载Q值。

　　作为例子，看看Q值因怎样的处理而产生不同的变化。

　　第一行是标杆行，使用0.08mm线绕制的TTF-2-7中周，视在Q值是123.39，导线的趋肤深度是7.489um。采用三股0.06mm线绕制后，Q值变为208.22，趋肤深度变为16.85um，导电状况改善了。

　　第三行是单股0.07线用在TTF-2-7中，视在Q值只能达到94.47。

　　第四行是ham们常用的类型，9MHz频率下的增量倍数达到80.849倍，趋肤深度只有0.372um，5、6、7行均参照到这一行。其中第六行，串联了一个4欧姆的电阻后，原始Q值降到了73.533，视在Q值则降到了50.631。

　　第八行是厂产的磁棒线圈，从坛友lq19512003的《各种中波线圈Q值的测试，不断添加中。》得到Q值。

　　第九行是0.06mm单股线绕制同样的磁棒线圈的模拟对照。

　　第十行是铜箔带绕的线圈，电感量来源于坛友70后大叔的《一种疑似高Q...》一文，铜带的长度、宽度和厚度是估计的。


勘误：　在圆铜线截面积的推导公式中，“导电区域半径”应为“导电区域厚度”之误。

直流电子管

不需要对品质因数做过于复杂的数学分析，理想谐振槽路内部只有无功电流，那么提高品质因数只需要从减少损耗着手就可以了，另外电容还真是得重视一下，现在网上有精密银云母电容，做谐振电容很棒。

70后大叔

是呀, 对超外差中波来说, 天线Q值不能太高(超过100是一种不利因素), 但对短波而言, Q值希望能达到500。

乙猪

以为楼主在说Q大呢

2680788903

长知识好人收藏

w6955

这个文章可说是“啊Q正传”了。

爱康木

70后大叔 发表于 2017-10-9 12:35
是呀, 对超外差中波来说, 天线Q值不能太高(超过100是一种不利因素), 但对短波而言, Q值希望能达到500。

70兄科普下，为什么中波天线Q不能大于100？

longshort

　　对此一工作所获得的经验和认识：

　　一．增大导线的线径，不是如以往认识的增大导线表面积那样，而是以增大导线截面中的导电部分面积为主，增加表面积只是表象。用计算总截面积与导电截面积之比的方法来看待趋肤阻抗的增大，是最直观、最符合实际的做法。

　　二．通过观察所获得的趋肤深度数据，可以决定所需导线是否需要镀银。如果镀层大于趋肤深度，那么镀银绝对是个好主意。通常镀银厚度在0.8µm左右，对于趋肤深度在0.8µm以下的细导线来说绝对有效，能够最大程度提升电感的Q值。对于较粗的导线，例如1mm以上的圆铜线，在特定频率下的趋肤深度已经比较大了，这时候的镀银措施就没有什么意义了，毕竟银比铜的导电能力仅仅只大6%而已。例如1.6µm的趋肤深度，对于0.8µm的镀银层来说，这部分铜截面的导电能力是银层的1.89倍。

　　三．在特定频率下，导线越粗，趋肤深度越大，Q值也越高。

　　四．人为变化损耗电阻，可以有效控制Q值，这在某些场合下非常有用。

　　五．现实世界中的趋肤效应是事实存在，我们不能消除它，但可以利用它。

longshort

爱康木 发表于 2017-10-9 14:43
70兄科普下，为什么中波天线Q不能大于100？

俺也同问。

lanniao

Q值分析透彻

求知无足

一般TTF-2-7中周，据说空载Q高达120，不知用3股0.06线绕制的，Q值会多少。

qzlbwang

求知无足 发表于 2017-10-9 15:18
一般TTF-2-7中周，据说空载Q高达120，不知用3股0.06线绕制的，Q值会多少。

难道还担心空Q太高？

70后大叔

爱康木 发表于 2017-10-9 14:43
70兄科普下，为什么中波天线Q不能大于100？

中波天线调谐回路Q值太高, 主要是统调困难。

求知无足

qzlbwang 发表于 2017-10-9 15:29
难道还担心空Q太高？

要是万一哪一天不小心，一下子搞出个超级Q线圈出来，老友可有奖励？

longshort

求知无足 发表于 2017-10-9 15:18
一般TTF-2-7中周，据说空载Q高达120，不知用3股0.06线绕制的，Q值会多少。

表中有，大约是208.22，取电感在中间值时的Q值。