קבל
קבלים מעשיים > גורם ה-Q

גורם Q של קבל (באנגלית: Q-Factor), הידוע גם כגורם האיכות, או פשוט Q, מייצג את היעילות של קבל נתון במונחים של הפסדי אנרגיה. גורם ה־Q מוגדר כ:
כאשר  Q_{C} הוא גורם האיכות,  X_{C} הוא ההיגב הקבל,  C הוא קיבול הקבל,  R_{C} הוא ההתנגדות הטורית השקולה (ESR – equivalent series resistance) של הקבל, ו- \omega _{0} הוא התדר ברדיאנים שבו עורכים את המדידה.
מונח קשור, הנקרא גורם הפיזור (DF - Dissipation Factor), מוגדר לפעמים בגיליונות נתונים של קבלים במקום ה-Q-factor. במעגלי AC, ה-DF הוא פשוט הערך ההופכי של Q.
במערכות AC, גורם ה-Q מייצג את היחס בין האנרגיה האצורה בקבל לבין האנרגיה המתפזרת כהפסדים תרמיים בהתנגדות הטורית השקולה. לדוגמה, לקבל שמסוגל לאגור 2,000 ג'אול של אנרגיה תוך הפסד של ג'אול אחד בלבד יש גורם-Q של 2,000, מכיוון ש-Q הוא מדד היעילות.
ערך ה־Q של קבל אידיאלי יהיה אינסוף, כלומר ללא אובדן אנרגיה. דבר זה נגזר מהעובדה שה-ESR של קבל אידיאלי שווה לאפס.
גורם ה־Q אינו ערך קבוע. הוא משתנה באופן משמעותי עקב התדירות משתי סיבות. הסיבה הראשונה היא האיבר  \omega _{0} הברור במשוואה לעיל. הסיבה השנייה היא ש-ESR אינו ערך קבוע ביחס לתדר. ה-ESR משתנה בהתאם עקב אפקט העור (Skin effect), כמו גם השפעות אחרות הקשורות למאפיינים הדיאלקטריים ולנגד הזליגה המקבילי.
ברוב היישומים לא חייבים לקחת את גורם ה-Q בחשבון, וניתן להשתמש בקבלים סטנדרטיים. עם זאת, גורם ה-Q הוא אחד ממאפייני הקבל החשובים ביותר בתכנון מעגלי RF. בתדרים כאלו, ה-ESR עולה עם התדירות עקב אפקט העור. יחד עם העלייה ב-ESR, הפסדי הפיזור גדלים גם כן. לכן במעגלי RF משתמשים בדרך כלל בקבלים בעלי Q גבוה כדי להפחית הפסדים בתדר גבוה.
יישומים טיפוסיים הדורשים קבלים בעלי Q גבוה הם יישומי התאמת עכבה חשמלית לסלילי הדמיה של MRI המשמשים בסורקי MRI ויישומים אחרים שצריכים להיות מכווננים במדויק בתדרים גבוהים יותר. ביישומים מסוימים, ההפסדים בקבל עצמו יכולים להיות גבוהים מספיק כדי להעלות את הטמפרטורה עד כדי התכה של הלחמה מהלוח, וזו הסיבה שחייבים להשתמש בקבלים בעלי Q גבוה ביישומים כאלה. גם אם עליית הטמפרטורה אינה כה דרסטית, היא עדיין יכולה להשפיע על אורך החיים של רכיבים שכנים אחרים בלוח. סיבה נוספת להשתמש בקבלים בעלי Q גבוה היא הרעש התרמי המופחת. לכל הקבלים האמיתיים יש ESR גדול מאפס, והתנגדות זו יוצרת רעש תרמי נוסף. ביישומים כגון מקלטי אות לווין, רמות הרעש הן קריטיות ומשתמשים בקבלים בעלי Q גבוה על מנת לשמור על יחס האות לרעש הרצוי.
גליונות נתונים בדרך כלל מצטטים את גורם ה-Q בתדר אחד או יותר. התדר הסטנדרטי המשמש במדידות גורם Q הוא 1MHz. עם זאת, מכיוון שגורם ה-Q משתנה מאוד עם התדר, גורם ה-Q שניתן ב-1MHz אינו קירוב טוב של גורם ה-Q, למשל ב-2GHz.
קבלים טובים עם Q גבוה יכולים להיות בעלי ערך Q של מעל 10,000 ב-1MHz ומעל 1,000 ב-100MHz, בעוד שלקבלים סטנדרטיים יכול להיות מקדם Q נמוך עד 50 ב-1kHz. ההבדל בין קבל High-Q לבין קבל סטנדרטי הוא בעיצוב בפועל של הקבל, כמו גם בחומרים בהם משתמשים. בקבל כזה כל החיבורים נשמרים קצרים ככל האפשר כדי להפחית את ההתנגדות, והם עשויים מחומרים בעלי התנגדות נמוכה כגון נחושת או אפילו כסף. יצרני הקבלים בעלי ה-Q הגבוה בונים קבלים של שבבים קרמיים רב-שכבתיים, שהם קטנים ויציבים, בעלי אורך חיים ארוך, דיוק רב ויציבות רבה לאורך זמן, אך מוגבלים לרוב לכמה עשיריות של פיקופארד. קבלים כאלה יכולים לשמש בתדרים של עד 20GHz, מספיק עבור רוב יישומי ה-RF.
בתדרים נמוכים יותר, למשל ביישומי אודיו, ניתן להשתמש בקבלי טנטלום כקבלים בעלי Q גבוה. הם מציעים ESR נמוך בתדרים גבוהים מספיק ויכולים להוות חלופה אם יש צורך בקיבולים גבוהים יותר, עד 1mF.