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      德國(guó)MURR穆?tīng)柨偩€耦合器由發(fā)光源和受光器兩部分組成

在微波系統(tǒng)中,， 往往需將一路微波功率按比例分成幾路,， 這就是功率分配問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)這一功能的元件稱(chēng)為功率分配元器件即MURR耦合器,， 主要包括： 定向MURR耦合器,、 功率分配器以及各種微波分支器件。

光電MURR耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件,。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成,。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離,。發(fā)光源的引腳為輸入端,，受光器的引腳為輸出端，常見(jiàn)的發(fā)光源為發(fā)光二極管,，受光器為光敏二極管,、光敏三極管等等。光電MURR耦合器的種類(lèi)較多,，常見(jiàn)有光電二極管型,、光電三極管型、光敏電阻型,、光控晶閘管型,、光電達(dá)林頓型、集成電路型等,。如下圖1（外形有金屬圓殼封裝,，塑封雙列直插等）。

原理類(lèi)比：

老張的南北兩側(cè)的白菜地各分了3份,，老張希望通過(guò)一次性水道改動(dòng),，每份地從主干水道上獲得一小部分水流，水流速度和其他的地盡量相同,，如圖1所示,。這樣老張就可以在樹(shù)蔭下歇一段時(shí)間，不用再做任何的水道改動(dòng)，所有的地同時(shí)澆完,。

MURR耦合器是從無(wú)線信號(hào)主干通道中提取出一小部分信號(hào)的射頻器件,，如圖2所示，與功分器一樣都屬于功率分配器件,，不同的是MURR耦合器是不等功率的分配器件,。MURR耦合器與功分器搭配使用，主要為了達(dá)到一個(gè)目標(biāo)—使信號(hào)源的發(fā)射功率能夠盡量平均分配到室內(nèi)分布系統(tǒng)的各個(gè)天線口,，使每個(gè)天線口的發(fā)射功率基本相同,。

MURR耦合器的重要指標(biāo)是耦合度和插損。耦合度是耦合端口與輸入端口的功率之比,，以dB表示的話(huà),，一般是負(fù)值。耦合度的絕對(duì)值越大,，相當(dāng)于拿走的東西越少,，自然MURR耦合器的損耗就越小。插損是輸出端口與輸入端口的功率之比,。耦合度的絕對(duì)值越大,，插損的絕對(duì)值越小。

實(shí)例：

一個(gè)耦合度為?10dB的MURR耦合器,，它的插損就為?0.5dB,。取絕對(duì)值，再考慮到介質(zhì)損耗,，一般插損會(huì)更大一些,，不同廠家不一樣，一般插損可取0.7dB左右,。

假若輸入端口功率為15dBm,，那么這個(gè)MURR耦合器的耦合端口的功率就是15dBm-10dB=5dBm，輸出端口的功率就是15dBm-0.7dB=14.3dBm,。

在此很多人會(huì)問(wèn)這樣一個(gè)問(wèn)題：5dBm+14.3dBm>15dBm,，能量不守恒，為什么,？原因很簡(jiǎn)單,，以dBm為單位的數(shù)量不能相加。

在光電MURR耦合器輸入端加電信號(hào)使發(fā)光源發(fā)光,，光的強(qiáng)度取決于激勵(lì)電流的大小,，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流,，由受光器輸出端引出，這樣就實(shí)現(xiàn)了電一光一電的轉(zhuǎn)換。

⒈工作特性（以光敏三極管為例）

光電MURR耦合器內(nèi)部共模抑制比很高,。因?yàn)榘l(fā)光管和受光器之間的耦合電容很?。?pF以?xún)?nèi)），共模輸入電壓通過(guò)極間耦合電容對(duì)輸出電流的影響很小,，因而共模抑制比很高,。

⒉輸出特性

光電MURR耦合器的輸出特性是指在一定的發(fā)光電流IF下，光敏管所加偏置電壓VCE與輸出電流IC之間的關(guān)系,，當(dāng)IF=0時(shí),，發(fā)光二極管不發(fā)光，此時(shí)的光敏晶體管集電極輸出電流稱(chēng)為暗電流,，一般很小,。當(dāng)IF>0時(shí)，在一定的IF作用下,，所對(duì)應(yīng)的IC基本上與VCE無(wú)關(guān),。IC與IF之間的變化成線性關(guān)系，用半導(dǎo)體管特性圖示儀測(cè)出的光電MURR耦合器的輸出特性與普通晶體三極管輸出特性相似,。

⒊光電MURR耦合器可作為線性MURR耦合器使用

在發(fā)光二極管上提供一個(gè)偏置電流,，再把信號(hào)電壓通過(guò)電阻耦合到發(fā)光二極管上，這樣光電晶體管接收到的是在偏置電流上增,、減變化的光信號(hào),，其輸出電流將隨輸入的信號(hào)電壓作線性變化。光電MURR耦合器也可工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài),，傳輸脈沖信號(hào),。在傳輸脈沖信號(hào)時(shí)，輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間存在一定的延遲時(shí)間,，不同結(jié)構(gòu)的光電MURR耦合器輸入,、輸出延遲時(shí)間相差很大。

⒈用萬(wàn)用表判斷好壞,，如圖3,，斷開(kāi)輸入端電源，用R×1k檔測(cè)1,、2腳電阻,，正向電阻為幾百歐，反向電阻幾十千歐,，3,、4腳間電阻應(yīng)為無(wú)限大。1,、2腳與3,、4腳間任意一組,，阻值為無(wú)限大，輸入端接通電源后,，3,、4腳的電阻很小。調(diào)節(jié)RP,，3,、4間腳電阻發(fā)生變化，說(shuō)明該器件是好的,。注：不能用R×10k檔,，否則導(dǎo)致發(fā)射管擊穿。

⒉簡(jiǎn)易測(cè)試電路,，當(dāng)接通電源后,，LED不發(fā)光，按下SB,，LED會(huì)發(fā)光,，調(diào)節(jié)RP、LED的發(fā)光強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化,，說(shuō)明被測(cè)光電MURR耦合器是好的,。

⒈組成開(kāi)關(guān)電路

當(dāng)輸入信號(hào)ui為低電平時(shí)，晶體管V1處于截止?fàn)顟B(tài),，光電MURR耦合器B1中發(fā)光二極管的電流近似為零,，輸出端Q11、Q12間的電阻很大,，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)“斷開(kāi)”,；當(dāng)ui為高電平時(shí)，v1導(dǎo)通,，B1中發(fā)光二極管發(fā)光,，Q11、Q12間的電阻變小,，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)“接通”．該電路因Ui為低電平時(shí),，開(kāi)關(guān)不通，故為高電平導(dǎo)通狀態(tài)．同理,，因無(wú)信號(hào)（Ui為低電平）時(shí),，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，故為低電平導(dǎo)通狀態(tài)．

2．組成邏輯電路

電路為“與門(mén)”邏輯電路,。其邏輯表達(dá)式為P=A．B.圖中兩只光敏管串聯(lián),，只有當(dāng)輸入邏輯電平A=1、B=1時(shí),，輸出P=1．同理,，還可以組成“或門(mén)”,、“與非門(mén)”、“或非門(mén)”等邏輯電路．

3．組成隔離耦合電路

電路如圖4所示．這是一個(gè)典型的交流耦合放大電路．適當(dāng)選取發(fā)光回路限流電阻Rl,，使B4的電流傳輸比為一常數(shù),，即可保證該電路的線性放大作用。

4．組成高壓穩(wěn)壓電路

驅(qū)動(dòng)管需采用耐壓較高的晶體管（圖中驅(qū)動(dòng)管為3DG27）,。當(dāng)輸出電壓增大時(shí)，V55 的偏壓增加,，B5中發(fā)光二極管的正向電流增大,，使光敏管極間電壓減小，調(diào)整管be結(jié)偏壓降低而內(nèi)阻增大,，使輸出電壓降低,，而保持輸出電壓的穩(wěn)定．

⒌組成門(mén)廳照明燈自動(dòng)控制電路

A是四組模擬電子開(kāi)關(guān)（S1~S4）：S1，S2,，S3并聯(lián)（可增加驅(qū)動(dòng)功率及抗干擾能力）用于延時(shí)電路,，當(dāng)其接通電源后經(jīng)R4，B6驅(qū)動(dòng)雙向可控硅VT,，VT直接控制門(mén)廳照明燈H,；S4與外接光敏電阻Rl等構(gòu)成環(huán)境光線檢測(cè)電路。當(dāng)門(mén)關(guān)閉時(shí),，安裝在門(mén)框上的常閉型干簧管KD受到門(mén)上磁鐵作用,，其觸點(diǎn)斷開(kāi)，S1,，S2,，S3處于數(shù)據(jù)開(kāi)狀態(tài)。晚間主人回家打開(kāi)門(mén),，磁鐵遠(yuǎn)離KD,，KD觸點(diǎn)閉合。此時(shí)9V電源整流后經(jīng)R1向C1充電,，C1兩端電壓很快上升到9V,，整流電壓經(jīng)S1，S2,，S3和R4使B6內(nèi)發(fā)光管發(fā)光從而觸發(fā)雙向可控硅導(dǎo)通,，VT亦導(dǎo)通，H點(diǎn)亮,，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)照明控制作用,。房門(mén)關(guān)閉后，磁鐵控制KD,，觸點(diǎn)斷開(kāi),，9V電源停止對(duì)C1充電,，電路進(jìn)入延時(shí)狀態(tài)。C1開(kāi)始對(duì)R3放電,，經(jīng)一段時(shí)間延遲后,，C1兩端電壓逐漸下降到S1，S2,，S3的開(kāi)啟電壓（1.5v）以下,，S1，S2,，S3恢復(fù)斷開(kāi)狀態(tài),，導(dǎo)致B6截止，VT亦截止,，H熄來(lái),，實(shí)現(xiàn)延時(shí)關(guān)燈功能。

定向種類(lèi)

定向MURR耦合器是一種具有定向傳輸特性的四端口元件,，它是由耦合裝置聯(lián)系在一起的兩對(duì)傳輸系統(tǒng)構(gòu)成的,。首先介紹定向MURR耦合器的性能指標(biāo)，然后介紹波導(dǎo)雙孔定向MURR耦合器,、雙分支定向MURR耦合器和平行耦合微帶定向MURR耦合器,。

1）定向MURR耦合器的性能指標(biāo)

定向MURR耦合器是四端口網(wǎng)絡(luò)，端口“①”為輸入端,，端口“②”為直通輸出端,，端口“③”為耦合輸出端，端口“④”為隔離端,，并設(shè)其散射矩陣為[S],。描述定向MURR耦合器的性能指標(biāo)有： 耦合度、隔離度,、 定向度,、輸入駐波比和工作帶寬。下面分別加以介紹,。

2）隔離度

輸入端“①”的輸入功率P1和隔離端“④”的輸出功率P4之比定義為隔離度,，記作I。

⑶定向度

耦合端“③”的輸出功率P3與隔離端“④”的輸出功率P4之比定義為定向度,，記作D,。

⑷輸入駐波比

端口“②、 ③,、 ④”都接匹配負(fù)載時(shí)的輸入端口“①”的駐波比定義為輸入駐波比,，記作ρ。

⑸工作帶寬

工作帶寬是向MURR耦合器的上述C,、 I,、 D,、 ρ等參數(shù)均滿(mǎn)足要求時(shí)的工作頻率范圍。

波導(dǎo)種類(lèi)

波導(dǎo)雙孔定向MURR耦合器是的波導(dǎo)定向MURR耦合器,，主,、副波導(dǎo)通過(guò)其公共窄壁上兩

個(gè)相距d=（2n+1）λg0/4 的小孔實(shí)現(xiàn)耦合其中，λg0是中心頻率所對(duì)應(yīng)的波導(dǎo)波長(zhǎng),，n為正整數(shù),，一般取n=0。耦合孔一般是圓形,，也可以是其它形狀,。當(dāng)工作在中心頻率時(shí)，βd=π/2,，此時(shí)D→∞; 當(dāng)偏離中心頻率時(shí)，secβd具有一定的數(shù)值,，此時(shí)D不再為無(wú)窮大,。實(shí)際上雙孔MURR耦合器即使在中心頻率上，其定向性也不是無(wú)窮大,，而只能在30dB左右,。

總之，波導(dǎo)雙孔定向MURR耦合器是依靠波的相互干涉而實(shí)現(xiàn)主波導(dǎo)的定向輸出,，在耦合口上同相疊加,，在隔離口上反相抵消。為了增加定向MURR耦合器的耦合度,，拓寬工作頻帶,，可采用多孔定向MURR耦合器，

雙分種類(lèi)

雙分支定向MURR耦合器由主線,、副線和兩條分支線組成,，其中分支線

的長(zhǎng)度和間距均為中心波長(zhǎng)的1/4，如圖 5 - 15 所示,。設(shè)主線入口線“①”的特性阻抗為,，主線出口線“②”的特性阻抗為（k為阻抗變換比），副線隔離端“④”的特性阻抗為,，副線耦合端“③”的特性阻抗為,，平行連接線的特性阻抗為Z0p，兩個(gè)分支線特性阻抗分別為和,。

平行種類(lèi)

平行耦合微帶定向MURR耦合器是一種反向定向MURR耦合器,，其耦合輸出端與主輸入端在同一側(cè)面，如右圖所示,，端口in為輸入口,端口out為直通口,，端口ocup為耦合口,，端口“④”為隔離口。