Electrical Engineering Dictionary - part 143

constant of a machine with two q-axis amor-
tisseur windings is obtained by taking the re-
ciprocal of the smallest root of the denomina-
tor of the q-axis operational impedance. An
approximate (standard) value is often used, in
which it is assumed one amortisseur winding
resistance is infinite and the detailed expres-
sion simplified.

quadrature-axis transient short-circuit
time constant

a constant that character-

izes the decay of transients in the q-axis vari-
ables of the synchronous machine with the
stator windings short-circuited. The inter-
val characterized is that following the sub-
transient interval, but prior to steady-state,
during which the transients of the fastest dy-
namic q-axis rotor circuits have subsided. A
detailed (derived) closed-form expression for
the transient short-circuit time constant of a
machine with two q-axis amortisseur wind-
ings is obtained by taking the reciprocal of
the smallest root of the numerator of the q-
axis operational impedance. An approximate
(standard) value is often used, in which it is
assumed one amortisseur winding resistance
is infinite and the detailed expression simpli-
fied.

quadrupole

a magnet system that pro-

duces a pair of dipoles with like poles oppo-
site each other.

quadrupole illumination

a type of off-

axis illumination where four circles of light
are used as the source. These four circles are
spaced evenly around the optical axis.

quadtree

a quadtree represents struc-

ture in an image by repeatedly subdividing
squares into quarters until each square is ho-
mogeneous. Quadtrees can be used for fac-
simile coding, for representing contiguous
regions in primitive-based coding or for rep-
resenting motion vector distributions. In fac-
simile, where the image consists of black and
white values only, three codewords are re-
quired:

S, B, W, meaning split-block, black-

block and white-block. Starting from large

squares, each is analyzed and an appropriate
codeword generated. If the codeword is

S,

then the same process is applied recursively
to the four quarter-size blocks.

quadword

a data unit formed from four

words.

qualification

all activities that ensure that

the nominal design and manufacturing spec-
ifications will meet or exceed the reliability
goals.

qualitative robustness

an estimation

scheme in which we optimize performance
for the least favorable statistical environment
among a specified statistical class.

quality factor (Q)

measure of the persis-

tence of damped oscillations in a resonator;
2

π times the energy stored in an oscillating

system divided by the energy lost in one cy-
cle of the oscillations. Q is a measure of the
precision of the frequency selectivity of an
electrical resonator or filter. Q is dimension-
less.

quality of service (QOS)

a means of spec-

ifying the level of service provided by a net-
work or required by a user of the network.
Typical QOS parameters include bandwidth,
delay, jitter, and error rate.

quantization

(1) the process of convert-

ing amplitude values that can take on many
different values (infinitely many for analog
signals) into a finite (or more coarse) repre-
sentation. Quantization is necessary in dig-
ital processing of inherently analog signals,
such as voice or image. See also

lossy source

coding

,

analog-to-digital conversion

.

(2) aspects of particle properties related to

their wavelike nature as described by quan-
tum mechanics.

(3) dividing a signal value into equally

sized portions, known as quanta.

(4) conversion of a continuous range of

values into a number of discrete levels, for ex-
ample in analog-to-digital conversion; con-

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version of finely spaced discrete values into
more coarsely spaced values, e.g., in data
compression.

quantization matrix

a matrix of num-

bers in the JPEG compression scheme that
specifies the amount by which each discrete
cosine transform coefficient should be re-
duced. The numbers are based on the hu-
man contrast sensitivity to sinusoids and are
such that coefficients corresponding to fre-
quencies that people are not very sensitive to
are reduced or eliminated. See also

contrast

sensitivity

,

discrete cosine transform

,

Joint

Photographic Experts Group

,

human visual

system

,

psychovisual redundancy

.

quantization of transform coefficients
technique that exploits the statistical redun-
dancy in transform coefficients and also
the subjective redundancy in pictures using
transform coding. Unlike DPCM, quantiza-
tion of transform coefficients affects every
pixel in the transformed block. There is a
spreading of the quantization error, thus mak-
ing the design of transform coefficients quan-
tizers quite different from that of DPCM.

quantizer

a device that performs quan-

tization (sense (1)). A quantizer takes an
analog input signal and produces a discrete
valued output signal. The number of possi-
ble levels in the output signal typically deter-
mines the error incurred in the quantization
process. The output of the quantizer is typi-
cally encoded into a binary number.

quantizer characteristics

the perfor-

mance of a scalar quantizer

Q is typically

characterized by its mean-squared quantiza-
tion error

E

h

(Q(x) − x)

2

i

=

Z

(Q(x)−x)

2

f

X

(x)dx,

where

f

X

(x) represents the probability dis-

tribution of the input

X. In the special case

where

X is uniformly distributed, and where

Q is a uniform quantizer (that is, the interval
between successive quantization levels is

1,

and

Q(x) is the rounding of x to the near-

est level), then the mean-squared quantiza-

tion error is

1

2

12

.

quantum coherence

a condition that ex-

ists when a quantum mechanical system is
in a linear combination of two or more ba-
sis states. The polarization produced when
a 2-level atom interacts with a resonant elec-
tromagnetic field is an example of a quantum
coherence.

quantum dot

a particle of semiconductor

material having all dimensions comparable
to an average free carrier Bloch wavelength.

quantum effect

macro effect on carrier

movement created by the confinement of the
carriers within very small dimensions along
the direction of current flow (length). When
the length dimension starts to approach an
appreciable portion of the mean-free carrier
path length, then odd things start to happen.
This effect is somewhat analogous to the tran-
sition between low RF and microwave theory.

quantum efficiency

the ratio of the av-

erage number of free electrons produced in
the photodetector per photon. Since this is a
quantized process, some photons produce no
free electrons, while other photons produce
one or more free electrons when their energy
is absorbed in the photodetector. Quantum
efficiency is usually denoted

Q

e

.

quantum electronics

the field of study

of the interactions of electromagnetic fields
with matter, with emphasis placed on inter-
actions that cannot be described classically.

quantum hall effect

quantization of the

Hall resistivity observed in two-dimensional
high-mobility semiconductor systems, caused
by novel many-body effects.

quantum interference

the enhancement

or suppression of a transition in a quantum
mechanical system that arises when there are

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multiple paths from the initial to the final
state.

quantum limit

the minimum number of

photons that on average must be received in
an optical communication system for a spec-
ified error probability (usually 10

−9

). Us-

ing on–off keying and an ideal photon count-
ing receiver, the quantum limit is approxi-
mately 10 photons/bit.

quantum mottle

See

speckle

.

quantum numbers

a group of integrat-

ing constants in a solution of Schr¨odinger’s
equation.

quantum well infrared photodetector
mid- to long-wavelength photodetector ex-
ploiting optically induced transitions be-
tween confined quantum well states. Amen-
able to focal plane array manufacture due
to compatibility with GaAs epitaxial growth
and processing techniques.

quantum well laser

a laser that uses quan-

tum wells as the gain medium.

quantum wire

a piece of semiconductor

having two dimensions comparable to an av-
erage free carrier Bloch wavelength, the other
dimension being much larger.

quarter-wave symmetry

a periodic func-

tion that displays half-wave symmetry and is
even symmetric about the 1/4 and 3/4 period
points (the negative and positive lobes of the
function).

quarter-wave transformer

a piece of

transmission line with an electrical length of
1/4 of the operating frequency wave length
(or odd multiple) used for impedance match-
ing.

quasi-ballistic

motion in a metal or semi-

conductor in which the scattering is infre-
quent, and for which the phase coherence is

mostly maintained during the time in which
the carrier is in the active volume.

quasi-Fermi levels

energy levels that

specify the carrier concentration inside a
semiconductor under nonequilibrium condi-
tions.

quasi-linear

nearly linear, easily approx-

imated as linear with insignificant errors.
Many circuits, elements and devices operated
under small signal conditions are considered
quasi-linear for many parameters or appli-
cations. A low noise amplifier under small
signal operation still exhibits signal distor-
tion (nonlinearity), but the gain characteris-
tics can be determined from S-parameters,
which are linear, with little or no error.

quasi-optics

a low loss method of trans-

mission and manipulation of millimeter and
sub-millimeter waves.

quasi-TEM

a mode of a structure com-

prising multiple dielectrics that behaves like
the TEM mode of an equivalent structure
comprising a single material with an appro-
priate effective dielectric constant. In cer-
tain types of transmission lines, for exam-
ple, microstrip lines, the propagating waves
are not pure TEM waves.

Therefore, the

general static approximations cannot be ap-
plied; however, in most practical cases one
can make an approximation by assuming that
the fields are quasi-TEM. In this case, good
approximation for the phase velocity, propa-
gation constant, and impedance is obtained.

quasiquantum device

electron device in

which the principle of the device function is
more easily explainable by quantum mechan-
ics than by Newtonian classical dynamics.

queue

a data structure maintaining a first-

in-first-out discipline of insertion and re-
moval. Queues are useful in many situations,

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particularly in process and event scheduling.
See also

FIFO memory

.

quick gun

a tool for installing crimped

wire connectors.

quincunx

five points, four at the corners

of a square and one in the center.

quincunx lattice

a horizontally and verti-

cally repeated pattern of quincunxes, which
is identical to a square lattice oriented at
45 deg.

quincunx sampling

the downsampling of

a 2-D or 3-D signal on a quincunx lattice by
removing every even sample on every odd
line and every odd sample on every even line.
In the frequency domain, the repeat spectrum
centers also form a quincunx lattice. Quin-
cunx sampling structures have been used for
TV image sampling on the basis that they
limit resolution on diagonal frequencies but
not on horizontal and vertical frequencies.

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