Qメーター

Qメーターは無線周波数回路の試験に使用される機器です。専門の研究室では他のタイプのインピーダンス測定装置に置き換えられていますが、アマチュア無線家の間では今でも使用されています。 1934年にニュージャージー州ブーントンのブーントンラジオ社でウィリアム・D・ロックリンによって開発されました。^[1]

Qメーターは回路の品質係数Qを測定します。これは、非理想的なリアクティブ回路で 1 サイクルあたりに消費されるエネルギーの量を表します。

${\displaystyle Q=2\pi \times {\frac {\mbox{蓄積されるピークエネルギー}}{\mbox{サイクルあたりの消費エネルギー}}}.\,}$

この式は、RFおよびマイクロ波フィルタ、バンドパスLCフィルタ、または任意の共振器に適用されます。また、選択した周波数のインダクタまたはコンデンサにも適用できます。インダクタの場合

${\displaystyle Q={\frac {X_{L}}{R}}={\frac {\omega L}{R}}}$

ここで、はインダクタのリアクタンス、はインダクタンス、は角周波数、はインダクタの抵抗です。 抵抗は主にワイヤの抵抗によるインダクタの損失を表します。Qメーターは直列共振の原理で動作します。 ${\displaystyle X_{L}}$${\displaystyle L}$${\displaystyle \omega}$${\displaystyle R}$${\displaystyle R}$

LC バンドパス回路およびフィルタの場合:

${\displaystyle Q={\frac {F}{BW}}}$

ここで、は共振周波数（中心周波数）、 はフィルタ帯域幅です。 LC共振回路を使用したバンドパスフィルタでは、インダクタの損失（抵抗）が増加するとQ係数が減少し、フィルタの帯域幅が増加します。 同軸キャビティフィルタにはインダクタとコンデンサはありませんが、キャビティには損失（抵抗）を持つ等価のLCモデルがあり、Q係数も適用できます。 ${\displaystyle F}$${\displaystyle BW}$

内部的には、最小Qメーターは、非常に低い (パス) インピーダンス出力を持つ調整可能な RF ジェネレータと、非常に高いインピーダンス入力を持つ検出器で構成されています。通常、テスト対象のコンポーネントに較正された量の高 Q 容量を追加して、インダクタを個別に測定できるようにする機能があります。ジェネレータは、テスト対象のコンポーネントによって形成された調整された回路と実質的に直列に配置され、出力抵抗が無視できるため、Q 係数に実質的な影響を与えません。一方、検出器は 1 つの要素 (通常はコンデンサ) に発生する電圧を測定し、シャントで高インピーダンスであることもQ係数に大きな影響を与えません。

発生した RF 電圧と印加された RF 電流の比率と、共振周波数からのリアクタンス インピーダンスおよびソース インピーダンスの知識を組み合わせることで、検出された電圧をスケーリングしてQ係数を直接読み取ることができます。

• LCRメーター
• ESRメーター

ウィキメディア・コモンズには、 Qメーターに関連するメディアがあります。