耦合器基本原理专题培训课件
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《耦合器基础知识》课件
测试方法与步骤
信号源设置
根据测试需求设置信号源的频 率、功率等参数。
测试执行
启动信号源，观察接收设备的 响应，记录相关数据。
测试准备
检查所有设备和工具是否正常 工作，确保测试前的系统连接 无误。
耦合器连接
将耦合器连接到信号源和接收 设备之间，确保连接稳定可靠 。
数据处理与分析
对采集到的数据进行处理、分 析和解读，以评估耦合器的性 能。
与展望
新材料的应用
碳纤维材料
碳纤维具有高强度、轻质、耐腐蚀等优点，可应用于 耦合器的制造，提高其性能和寿命。
高分子材料
高分子材料具有优良的绝缘性能和化学稳定性，可用于 制造高频、高温等特殊环境下的耦合器。
新工艺的探索
3D打印技术
利用3D打印技术可实现耦合器的快速原型制造和个性化定制，提高生产效率和灵活性。
制图软件
如AutoCAD、SolidWorks等，用于绘制耦合器的机 械结构。
数学计算软件
如MATLAB、Excel等，用于进行理论计算和数据处 理。
设计实例分析
实例一
设计一个用于无线通信系统的定向耦合器，要求传输功率为100W，频率范围为 2.4GHz，耦合度为30dB。通过理论计算和仿真验证，最终实现了一个性能稳定的定向
表面处理技术
通过表面处理技术，如镀膜、喷涂等，可改善耦合器的表面性能，提高其导电、导热和耐磨性能。
新应用领域的拓展
物联网领域
随着物联网技术的发展，耦合器在无线通信、传感器网络等领域的应用将得到拓展。
新能源领域
在新能源领域，如太阳能、风能等，耦合器可用于能量转换和传输，提高能源利用效率。
THANKS.
详细描述
《耦合器基础知识》幻灯片
定向耦合器
• 在微波系统中, 往往需将一路微波功率按 比例分成几路, 这就是功率分配问题。实 现这一功能的元件称为功率分配元器件, 主要包括: 定向耦合器、 功率分配器以 及各种微波分支器件。 这些元器件一般 都是线性多端口互易网络, 因此可用微波 网络理论进展分析。
• 定向耦合器是一种具有定向传输特性的 四端口元件, 它是由耦合装置联系在一起 的两对传输系统构成的。
• 同样由A→C的两路信号为同相信号, 故 在端口“③〞有耦合输出信号, 即端口 “③〞为耦合端。耦合端输出信号的大 小同样取决于各线的特性阻抗。
• 下面给出微带双分支定向耦合器的设计 公式 。 设耦合端“③〞的反射波电压为 |U3r|, 那么该耦合器的耦合度为
各线的特性阻抗与| |关系式为
• 分支线定向耦合器的带宽受λg/4 的限制, 一般可做到, 假设要求频 带更宽, 可采用多节分支耦合器。
• 功率控制的在各个功率下都要求严格，只是在接近最 大功率处更为苛刻，此时PA的功率较大，对线性度的 挑战也不叫苛刻，稍微冒大一点可能会连带处调变参 数，如ACP，Spectrum，EVM等大幅度恶化，像有的 兄弟遇到的指标跳来跳去，有时会跳fail。另外一方面 就是校准之后，小功率会比较准确而大功率会有相对 较大的误差，主要有两方面的原因，其一是功率校准 时通过取点内插法实现，在小功率模式下，PA的线性 度较高，其差值得到的直线〔曲线〕很接近实际的特 性直线〔曲线〕，而在大功率下，其功率可能会接近 压缩，曲线会有所失真，这样通过差值得到的曲线， 除非取点很多，否那么很难精准模拟实际特性曲线， 所以在PA输出加一功率检测反响回路保证功率的准确 性
• 如图下页图所示。 图中“①、 ②〞是一 条传输系统, 称为主线；“③、④〞为另 一条传输系统, 称为副线。耦合装置的耦 合方式有许多种, 一般有孔、分支线、耦 合线等, 形成不同的定向耦合器。
液力耦合器课件
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28
给水泵液力偶合器
三、常见故障原因分析和处理措施
3 、工作油压低 原因分析和处理措施： 运行中耦合器工作油压低常伴随着工作油温升高，液耦出 力下降甚至跳机。工作油压低的常见原因有： ① 液耦油温高易熔塞融化，工作油从液耦泵轮壳喷至油箱。 更换易熔塞，同时查找工作油温升高原因予以消除。 ②耦合器内勺管底部的丝堵脱落，勺管回油经过勺管套仍 回到转动外壳内，无法把转动外壳内的热油经勺管送到冷 油器冷却。及时解体耦合器，检查耦合器内勺管底部的丝 堵，如果脱落进行补焊处理。
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给水泵液力偶合器
三、常见故障原因分析和处理措施
2、润滑油温高 原因分析和处理措施： ①润滑油冷油器（板式换热器）板片堵，造成换热恶 化（我厂多次出现因循环水质量造成板片堵、润滑油 温高，上盖排气孔冒青烟的现象）。及时将泵退出运 行，清洗冷油器。 ②冷却水滤网堵，造成冷却水量不足。运行人员巡检 设备时要注意检查滤网前后压差，定时对冷却水滤网 进行清洗。
1.6324 ≤3% 0.6MPa 1750-3200KW
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给水泵液力偶合器
二、检修技术要点
1、动平衡要求：每次更换转子零部件时，都必须 重新做转子动平衡。 2、静平衡要求：转子所有的连接螺钉允差在0.1 克。 3、每个推力轴承总间隙在0.2-0.3mm。 4、泵轮与涡轮之间的间隙为4±0.5mm。 5、各径向轴承的间隙为0.05-0.10mm。
检查耦合器的执行机构凸轮与勺管开度是否对应，如 果在勺管开度达到 55％时，而进油控制阀没有全开， 需要调整凸轮的位置，以使得进油控制阀全开。
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7
耦合器基础知识-PPT课件
• 总之，波导双孔定向耦合器是依靠波的 相互干涉而实现主波导的定向输出, 在耦 合口上同相叠加, 在隔离口上反相抵消。 为了增加定向耦合器的耦合度，拓宽工 作频带, 可采用多孔定向耦合器,
二 ，双分支定向耦合器
• 双分支定向耦合器由主线、副线和两条分支线 组成, 其中分支线的长度和间距均为中心波长 的1/4, 如图 5 - 15 所示。 设主线入口线“①” 的特性阻抗为, 主线出口线“②”的特性阻抗 为(k为阻抗变换比), 副线隔离端“④”的特性 阻抗为, 副线耦合端“③”的特性阻抗为, 平 行连接线的特性阻抗为Z0p, 两个分支线特性 阻抗分别为和。下面来讨论双分支定向耦合器 的工作原理。
5 耦合器得用途
• 功率控制的在各个功率下都要求严格，只是在接近最大功率处更 为苛刻，此时PA的功率较大，对线性度的挑战也不叫苛刻，稍微 冒大一点可能会连带处调变参数，如ACP，Spectrum，EVM 等大幅度恶化，像有的兄弟遇到的指标跳来跳去，有时会跳fail。 另外一方面就是校准之后，小功率会比较准确而大功率会有相对 较大的误差，主要有两方面的原因，其一是功率校准时通过取点 内插法实现，在小功率模式下，PA的线性度较高，其差值得到的 直线（曲线）很接近实际的特性直线（曲线），而在大功率下， 其功率可能会接近压缩，曲线会有所失真，这样通过差值得到的 曲线，除非取点很多，否则很难精准模拟实际特性曲线，所以在 PA输出加一功率检测反馈回路保证功率的精确性
(5)
• 工作带宽是指定向耦合器的上述C、 I、 D、 ρ等参数均满足要求时的工作频率 范围。
B
• 波导双孔定向耦合器是最简单的波导定 向耦合器, 主、副波导通过其公共窄壁上 两个相距d=(2n+1)λg0/4 的小孔实现 耦合其中，λg0是中心频率所对应的波 导波长, n为正整数, 一般取n=0。耦合 孔一般是圆形, 也可以是其它形状。定向 耦合器的结构如下页图
定向耦合器(1).ppt
隔离度等。
(1) 工作频带:
定向耦合器的功能实现主要依靠波程相位的关 系,也就是说与频率有关。 (2) 插入损耗： 主路输出端和主路输入端的功率比值,包括耦 合损耗和导体介质的热损耗。
(3) 耦合度: 描述耦合输出端口与主路输入端口的比例关系, 通常用分贝表示,dB值越大,耦合端口输出功率越小。 耦合度的大小由定向耦合器的用途决定。 (4) 方向性: 描述耦合输出端口与耦合支路隔离端口的比例关 系。理想情况下,方向性为无限大。
( a )
( b )
图 6-2 L-C分支线型耦合 (a) 低通式； (b) 高通式
集总参数定向耦合器的设计步骤： 步骤一: 确定耦合器的指标,包括耦合系数C(dB)、 端口的等效阻抗Z0（Ω）、电路的工作频率fc。 步骤二：利用公式计算出k、Z0s及Z0p:
k 10
c / 10
Z 0s Z 0 1 k Z0p Z0 1 k k
D(dB) 10 lg
6.2 集总参数定向耦合器
6.2.1 集总参数定向耦合器设计方法
常用的集总参数定向耦合器是电感和电容组成 的分支线耦合器。其基本结构有两种： 低通L-C式 和高通L-C式。
1 Z 0 P 1 C p 4 P 4 L s L s 2 P 2 C p 3 P 3 4 P 4 1 Z 0 P 1 L p C s C s 2 P 2 L p 3 P 3
若P1、P2、 P3、P4皆用毫瓦（mW）来表示, 定向耦合器的四大参数则可定义为：
插入损耗 耦合度 隔离度 方向性
T (dB) 10 lg C (dB) 10 lg I (dB) 10 lg P2 1 10 lg P S 21 2 1 P3 1 10 lg P S31 2 1 P4 1 10 lg P S 41 2 1 P3 1 1 10 lg 10 lg I (dB) C (dB) 2 2 P4 S 41 S31
(1) 工作频带:
定向耦合器的功能实现主要依靠波程相位的关 系,也就是说与频率有关。 (2) 插入损耗： 主路输出端和主路输入端的功率比值,包括耦 合损耗和导体介质的热损耗。
(3) 耦合度: 描述耦合输出端口与主路输入端口的比例关系, 通常用分贝表示,dB值越大,耦合端口输出功率越小。 耦合度的大小由定向耦合器的用途决定。 (4) 方向性: 描述耦合输出端口与耦合支路隔离端口的比例关 系。理想情况下,方向性为无限大。
( a )
( b )
图 6-2 L-C分支线型耦合 (a) 低通式； (b) 高通式
集总参数定向耦合器的设计步骤： 步骤一: 确定耦合器的指标,包括耦合系数C(dB)、 端口的等效阻抗Z0（Ω）、电路的工作频率fc。 步骤二：利用公式计算出k、Z0s及Z0p:
k 10
c / 10
Z 0s Z 0 1 k Z0p Z0 1 k k
D(dB) 10 lg
6.2 集总参数定向耦合器
6.2.1 集总参数定向耦合器设计方法
常用的集总参数定向耦合器是电感和电容组成 的分支线耦合器。其基本结构有两种： 低通L-C式 和高通L-C式。
1 Z 0 P 1 C p 4 P 4 L s L s 2 P 2 C p 3 P 3 4 P 4 1 Z 0 P 1 L p C s C s 2 P 2 L p 3 P 3
若P1、P2、 P3、P4皆用毫瓦（mW）来表示, 定向耦合器的四大参数则可定义为：
插入损耗 耦合度 隔离度 方向性
T (dB) 10 lg C (dB) 10 lg I (dB) 10 lg P2 1 10 lg P S 21 2 1 P3 1 10 lg P S31 2 1 P4 1 10 lg P S 41 2 1 P3 1 1 10 lg 10 lg I (dB) C (dB) 2 2 P4 S 41 S31
耦合器基本原理.ppt
耦合比率与熔融拉锥长度的关系
1
0.9
0.8
C
D
0.7
P(1.55 0 Z) 0.6
A
E
P(1.31 0 Z) 0.5
Yc( Z )
0.4
B
0.3
0.2
0.1
0 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000
Z
熔锥型多模光纤耦合器
在多模光纤中，传导模若干个分立的模式，当传导 模（靠近光轴的模式为低阶模，离光轴较远的为高阶模） 进入熔锥区后，纤芯变细，同样导致V值逐渐减少，纤芯 中束缚的模式数减少，较高阶的模进入包层中，形成包 层模。
指耦合器全部输出端口光功率总和相对全部输入光功率 的减少值。
Pin
Coupler
Pout1 Pout2
EL= -10×lg ∑Pout Pin
3、分光比（Coupling Ratio，CR） 指耦合器各部输出端口的光功率相对输出总功率的比值。
Pin
Coupler
Pout1 Pout2
Pouti CR=
X形耦合器(2×2 coupler)
Y形耦合器(1×2 coupler) 星形耦合器(M×N coupler,M、N>2) 树形耦合器(1、2×N coupler, N>2)
2.3 工作带宽
单窗窄带耦合器(Standard Coupler) 单窗宽带耦合器(WFC) 双窗宽带耦合器(WIC)
2.4 传导模式
×100%
∑Pout
4、方向性（Directivity） 指耦合器工作时，输入一侧非注入光的一端的输出光
功率与全部注入光功率的比较值。
Pin Coupler
液力耦合器培训课件综述
主动
从动
电动机 液力偶合器
负载
五值六号机 培训课件
（三）液力耦合器的工作原理：
电动机运行时带动液力耦合器的壳体 和泵轮一同转动，泵轮叶片内的液压 油在泵轮的带动下随之一同旋转，在 离心力的作用下，液压油被甩向泵轮 叶片外缘处，并在外缘处冲向涡轮叶 片，使涡轮在受到液压油冲击力而旋 转;冲向涡轮叶片的液压油沿涡轮叶 片向内缘流动，返回到泵轮内缘，然 后又被泵轮再次甩向外缘。液压油就 这样从泵轮流向涡轮，又从涡轮返回 到泵轮而形成循环的液流。液力耦合 器中的循环液压油，在从泵轮叶片内 缘流向外缘的过程中，泵轮对其作功， 其速度和动能逐渐增大;而在从涡轮 叶片外缘流向内缘的过程中，液压油 对涡轮作功，其速度和动能逐渐减小。
五值六号机 培训课件
液力耦合器培训课件
主动
从动
电动机
负载
液力偶合器
编写：汪志强
五值六号机 培训课件
液力耦合器的工作原理与性能特点：
（一）液力耦器的结构： 液力耦合器是一种液力 传动装置，又称液力联 轴器。液力耦合器其结 构主要由壳体、泵轮、 涡轮三个部分组成，如 图所示。
五值六号机 培训课件
五值六号机 培训课件
（七） 液力耦合器的性能特点：
（1） 应用范围： l 调速范围宽，可实现从零调节。 l 没有电气连接，可工作于危险场地，对环境要求不高。 （2）技术成熟： l 结构简单，操作方便。 l 多年研究，结构合理。 l 全部国产化，维修方便。 （3）性能指标： l 价格便宜，对精度要求低 l 能量转换效率低。 l 结构简单，故障率低。 l 运行时需加专用的冷却系统。 l 液压油老化后定时更换。
耦合器设计-基本理论
耦合器分类
根据不同的分类标准，耦合器可以分为多种类型。例如，根据传输信号的类型， 可以分为模拟耦合器和数字耦合器；根据功率分配方式，可以分为一分二、一 分四、一分八等不同类型。
耦合器的作用与重要性
作用
耦合器在通信、雷达、电子战、测量等领域中有着广泛的应用，主要用于功率分 配、信号合成、信号分离等。
该方法精度高，适用于对性能要求较高的耦合 器设计，但计算量大，设计周期较长。
基于经验公式的近似设计
01
经验公式是根据大量实验数据总结得出的近似公式，可以快速 计算出耦合器的性能参数。
02
基于经验公式的近似设计方法简单、快速，适用于对性能要求
不高、设计周期较紧的情况。
但该方法精度较低，可能无法满足高性能耦合器的设计要求。
集成化
将耦合器与其他电子元件集成在同一芯片上，可以提高设备 的可靠性和稳定性，降低成本。
高性能、低成本的设计目标
高性能
追求高效率、低损耗、高线性度等高 性能指标，以提高耦合器的传输质量 和稳定性。
低成本
通过优化设计、选用合适的材料和工 艺，降低耦合器的制造成本，提高性 价比和市场竞争力。
THANKS FOR WATCHING
电磁波的传播速度在真空中等 于光速，在其他介质中的传播 速度取决于介质的折射率。
电磁波的传播方向、电场和磁 场的方向相互垂直，遵循右手 螺旋定则。
耦合器的传输特性
耦合器是一种将信号从一根传 输线耦合到另一根传输线的装 置，其传输特性包括插入损耗
、隔离度、工作带宽等。
插入损耗是指耦合器对信号的 衰减程度，通常以分贝(dB)为
单位表示。
隔离度是指耦合器对非目标传 输线的抑制能力，即防止信号 泄漏的能力。
根据不同的分类标准，耦合器可以分为多种类型。例如，根据传输信号的类型， 可以分为模拟耦合器和数字耦合器；根据功率分配方式，可以分为一分二、一 分四、一分八等不同类型。
耦合器的作用与重要性
作用
耦合器在通信、雷达、电子战、测量等领域中有着广泛的应用，主要用于功率分 配、信号合成、信号分离等。
该方法精度高，适用于对性能要求较高的耦合 器设计，但计算量大，设计周期较长。
基于经验公式的近似设计
01
经验公式是根据大量实验数据总结得出的近似公式，可以快速 计算出耦合器的性能参数。
02
基于经验公式的近似设计方法简单、快速，适用于对性能要求
不高、设计周期较紧的情况。
但该方法精度较低，可能无法满足高性能耦合器的设计要求。
集成化
将耦合器与其他电子元件集成在同一芯片上，可以提高设备 的可靠性和稳定性，降低成本。
高性能、低成本的设计目标
高性能
追求高效率、低损耗、高线性度等高 性能指标，以提高耦合器的传输质量 和稳定性。
低成本
通过优化设计、选用合适的材料和工 艺，降低耦合器的制造成本，提高性 价比和市场竞争力。
THANKS FOR WATCHING
电磁波的传播速度在真空中等 于光速，在其他介质中的传播 速度取决于介质的折射率。
电磁波的传播方向、电场和磁 场的方向相互垂直，遵循右手 螺旋定则。
耦合器的传输特性
耦合器是一种将信号从一根传 输线耦合到另一根传输线的装 置，其传输特性包括插入损耗
、隔离度、工作带宽等。
插入损耗是指耦合器对信号的 衰减程度，通常以分贝(dB)为
单位表示。
隔离度是指耦合器对非目标传 输线的抑制能力，即防止信号 泄漏的能力。
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Pin
Coupler
Pout1 Pout2
Pouti CR=
×100%
∑Pout
4、方向性（Directivity） 指耦合器工作时，输入一侧非注入光的一端的输出光
功率与全部注入光功率的比较值。
Pin Coupler
Pout
Directivity= -10×lg Pout Pin
5、回波损耗（Return Loss）
6、偏振相关损耗（Polarization Dependent Loss，PDL） 指当传输光信号的偏振态发生3600的变化时，器件各输
出端口输出光功率的最大变化量。
Pin
Coupler
Pout1 Pout2
PDL= -10×lg Min（Poutj） Max（Poutj）
6、偏振相关损耗（Polarization Dependent Loss，PDL） 指当传输光信号的偏振态发生3600的变化时，器件各输
Pin
Coupler
Pout1 Pout2
ILi=
-10×lg
Pouti Pin
2、附加损耗（Excess Loss，EL）
指耦合器全部输出端口光功率总和相对全部输入光功率 的减少值。
Pin
Coupler
Pout1 Pout2
EL= -10×lg ∑Pout Pin
3、分光比（Coupling Ratio，CR） 指耦合器各部输出端口的光功率相对输出总功率的比值。
熔融拉锥法（Fused Biconical Taper, FBT)
将两根（或两根以上）除去涂覆层的光纤以一 定的方式靠拢，在高温加热下熔融，同时向两侧拉 伸，最终在加热区形成双锥体形式的特殊波导结构， 实现传输光功率耦合的一种方法。
光源
光纤
夹具
光探测器
火焰
控制电路
熔融拉锥系统示意图
计算机
耦合机理
入端锥体 输入臂
耦合区
出端锥体 直通臂
耦合臂 入射光功率在双锥体结构的耦合区发生功率再 分配，一部分光功率从“直通臂”继续传输，另一 部分由“耦合臂”传到另一路光路。
熔锥型单模光纤耦合器
在单模光纤中，传导模是两个正交的的基模(HE11) 信号。传导模进入熔锥区后，纤芯变细，V值逐渐减少， 越来越多的光功率进入光纤包层。实际上的光功率是在 由包层作为芯，纤外介质(一般是空气)作为新的包层的 复合波导结构中传输的。
2πa V= λ
n12-n22
熔锥区截面示意图
两光纤波导之间的耦合
在熔锥区，两光纤包层合并在一起，纤芯足够 逼近，形成弱耦合。
弱耦合理论的基本思想是：相耦合的两波导中 的场，各自保持了该波导独立存在时的场分布和传 输系数，耦合的影响表现在场的复数振幅的沿途变 化。
两光纤耦合过程光功率分配状况
P1(z)=
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熔融拉锥型全光纤耦合器
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定义及分类
1、定 义 耦合器是一类能使传输中光信号在特殊结构的耦合区
发生耦合，并进行再分配的器件。
2、分 类 2.1 功能
光功率分配器(Splitter) 光波长耦合器(WDM coupler)
2.2 端口形式
X形耦合器(2×2 coupler)
Y形耦合器(1×2 coupler) 星形耦合器(M×N coupler,M、N>2) 树形耦合器(1、2×N coupler, N>2)
出端口输出光功率的最大变化量。
Pin
Coupler
Pout1 Pout2
PDL= -10×lg Min（Poutj） Max（Poutj）
耦合器的制作方法
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2.3 工作带宽
单窗窄带耦合器(Standard Coupler) 单窗宽带耦合器(WFC) 双窗宽带耦合器(WIC)
2.4 传导模式
单模耦合器(Singlemode Coupler) 多模耦合器(Multimode Coupler)
耦合器的光学特性参数
1、插入损耗（Insertion Loss，IL） 指耦合器输出端口相对全部输入光功率的减少值。
W r(2k2nc2l) nco和ncl分别是纤芯和包层的折射率，
1-F2sin2(
C F
z)
P2(z)=
F2sin2(
C F
z)
P1(z)是直通臂的光功率， P2(z)是耦合臂的
光功率，z为拉锥长度。
1 2
2
1/F 1(14C22)2
耦合系数
C
2U2K0(Wdr) rV3K12(W)
U r(k2nc2o2) r是光纤半径，d是两光纤中心的间距，
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指耦合器工作时，返回注入光的一端的输出光功率与
全部注入光功率的比较值。
P返
P注
Coupler
RL= -10×lg P返 P注
6、均一性（Uniformity） 对于均匀分光的耦合器，均一性定义为耦合器在工作
带宽范围内各输出端口输出光功率的最大变化量。
Pin
Coupler
Pout1 Pout2
Uniformity= -10×lg Min（Pout） Max（Pout）