耦合器的用途

什么是耦合器

耦合器是在微波系统中,能够将一路微波功率按比例分配成几路的元件。耦合器的作用是将信号不均匀地分成几分(称为主干端和耦合端，也有的称为直通端和耦合端)，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行分析 。



耦合器的种类

耦合器-定向耦合器：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。

耦合器-波导双孔定向耦合器：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。



耦合器-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。 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。

耦合器-平行耦合微带定向耦合器：平行耦合微带定向耦合器是一种反向定向耦合器, 其耦合输出端与主输入端在同一侧面, 端口“①”为输入口, 端口“②”为直通口, 端口“③”为耦合口, 端口“④”为隔离口。

光耦合器用途 

光耦合器（optical coupler，英文缩写为OC）亦称光电隔离器，简称光耦。光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。



光耦合器的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。光耦合器是70年代发展起来产新型器件，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离 、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的。

定向耦合器的用途

定向耦合器常用于对规定流向微波信号进行取样。在无内负载时，定向耦合器往往是一四端口网络。

定向耦合器常有两种方法实现，一为耦合定向耦合器，其耦合区长度为四分之一的整数倍，其直接输出和耦合输出端口在结构上不相邻，输出相位差往往是90度或180度，剩余的一个端口称为隔离端，理论上隔离端不输出任何能量。

另一种为分支线定向耦合器，两输出端口结构上相邻，输出相位差也可以实现90度或180度，常用于强耦合场合。参数说明：耦合度：当其余端口接匹配负载时，耦合端输出功率与主线输入功率之比。