انتقل إلى المحتوى

الراديو الترددي - دائرة الرنين - قيمة Q للحمل 🚧

نحدد قيمة Q لدائرة الرنين عن طريق تقسيم تردد المركز لدائرة الرنين على عرض النطاق الترددي المخفض بنسبة 3 ديسيبل. وتُعرف أيضًا بقيمة Q للحمل لأنها تصف خصائص نطاق الإشارة لدائرة الرنين في الدوائر الفعلية أو في ظروف الحمل. تعتمد قيمة Q للحمل في دائرة الرنين على ثلاثة عوامل رئيسية:

  • مقاومة المصدر (Rs)
  • مقاومة الحمل (RL)
  • قيمة Q للعناصر المذكورة في الفصل السابق

تأثير مقاومة المصدر ومقاومة الحمل على قيمة Q للحمل

يُوضح الشكل أعلاه تأثير مقاومة المصدر ومقاومة الحمل على قيمة Q لدائرة الرنين. يُمثل المنحنى الأصلي (الخط ال 虚) منحنى الرنين لدائرة مكونة من مقاومة المصدر 50 أوم وملف مفقود بقيمة 0.05 ميكروهنري ومكثف مفقود بقيمة 25 بيكوفاراد. تم حساب قيمة Q بواسطة المعادلة المذكورة في النص السابق Q=fef2f1 وتقدر بحوالي 1.1، وهذا بالطبع ليس تصميمًا ذو نطاق ترددي ضيق أو قيمة Q عالية.

عندما نغير مقاومة المصدر إلى 1000 أوم ونرسم منحنى الرنين الجديد (الخط الصلب)، يزداد قيمة Q لدائرة الرنين بشكل واضح إلى 22.4. من خلال زيادة مقاومة المصدر، نرفع قيمة Q لدائرة الرنين.

لا يمكن أن نرى تأثير مقاومة الحمل على منحنى الرنين بهذه الطريقة. إذا قمنا بتوصيل حمل خارجي إلى دائرة الرنين كما هو موضح في الشكل أدناه:

يمكن أن يُعادل كما يلي:

يمكن تعبير قيمة Q للحمل في هذه الحالة على النحو التالي:

Q=RpXp

حيث يُمثل Rp المقاومة الكلية الموازية المكافئة ويُمثل Xp المكون السعوي / المكون الحثي (حيث تكون متساوية عند الرنين).

مثال: إذا أردنا تصميم دائرة رنين تعمل في ظروف مقاومة المصدر 150 أوم ومقاومة الحمل 1000 أوم. في تردد الرنين 50 ميجاهرتز، يجب أن تكون قيمة Q للحمل تساوي 20. نفترض عناصر بدون خسائر وبدون توافق مقاومة. بالتالي، يمكننا الحصول على Rp=130أوم وفقًا للمعادلة المذكورة في النص السابق، Xp=RpQ=13020=6.5أوم، ونظرًا لأن Xp=ωL=1ωC، يمكن اختيار ملف بقيمة 20.7 نانوهنري ومكثف بقيمة 489.7 بيكوفاراد.

يمكن ملاحظة أن تقليل Rp سيقلل قيمة Q لدائرة الرنين، وإذا لم يتغير Rp وتغير Xp، يمكن الحصول على نفس التأثير. لذلك، لمجموعة محددة من مقاومة المصدر ومقاومة الحمل، يمكن الحصول على أفضل قيمة Q لدائرة الرنين عندما يكون الملف قيمة صغيرة والمكثف قيمة كبيرة. في كلتا الحالتين، ستقل قيمة Xp. على سبيل المثال:

بالتالي، يمكن استخدام هاتين الطريقتين لتعديل قيمة Q:

  1. اختيار أفضل قيمة لمقاومة المصدر ومقاومة الحمل.
  2. اختيار قيم مكونات L و C لتحسين قيمة Q.

ولكن عادةً ما نستخدم الطريقة الثانية فقط، لأن في العديد من الحالات، يتم تحديد المصدر والحمل مسبقًا ولا يمكن تغييرهما. في هذه الحالة، يتم تحديد Xp بواسطة قيمة Q محددة، ولكن القيمة المحسوبة عادةً ليس لها قيمة مادية مناسبة للتطبيقات العملية، وسيتم تقديم حلول لهذه المشكلة في النص التالي.

تأثير قيمة Q للعناصر على قيمة Q للحمل

في النص السابق، افترضنا أن العناصر المستخدمة في دائرة الرنين هي عناصر بدون خسائر وأن قيمة Q للعناصر لن تؤثر على قيمة Q للحمل. ولكن في الحالات غير المثالية، يجب أن نأخذ في الاعتبار قيمة Q لكل عنصر بمفرده.

في دائرة الرنين ذات الخسائر الصفرية، يكون المقاومة على أطراف الدائرة لا نهائية. ولكن في الدوائر الفعلية، بسبب خسارة العناصر، ستكون هناك بعض المقاومة الموازية المكافئة:

يمكن الحصول على قيمة المقاومة (Rp) والمترافقة معها المعاوضة الكهربائية (Xp) من

المراجع والشكر

  • "RF-Circuit-Design(second-edition)_Chris-Bowick"

تمت ترجمة هذه المشاركة باستخدام ChatGPT، يرجى تزويدنا بتعليقاتكم إذا كانت هناك أي حذف أو إهمال.