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      德國MURR穆爾總線耦合器由發(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， 這就是功率分配問題,。實(shí)現(xiàn)這一功能的元件稱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耦合器的種類較多,，常見有光電二極管型、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）,。

原理類比：

老張的南北兩側(cè)的白菜地各分了3份,，老張希望通過一次性水道改動(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，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)問這樣一個(gè)問題：5dBm+14.3dBm>15dBm，能量不守恒,，為什么,？原因很簡單，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小（2pF以內(nèi)）,，共模輸入電壓通過極間耦合電容對(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用萬用表判斷好壞,，如圖3，斷開輸入端電源,，用R×1k檔測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)為無限大,。1,、2腳與3、4腳間任意一組,，阻值為無限大,，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簡易測試電路,，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,，說明被測光電MURR耦合器是好的。

⒈組成開關(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)于開關(guān)“斷開”；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)于開關(guān)“接通”．該電路因Ui為低電平時(shí)，開關(guān)不通,，故為高電平導(dǎo)通狀態(tài)．同理,，因無信號(hào)（Ui為低電平）時(shí)，開關(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”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”,、“與非門”,、“或非門”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組成門廳照明燈自動(dòng)控制電路

A是四組模擬電子開關(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)境光線檢測電路,。當(dāng)門關(guān)閉時(shí),，安裝在門框上的常閉型干簧管KD受到門上磁鐵作用，其觸點(diǎn)斷開,，S1,，S2，S3處于數(shù)據(jù)開狀態(tài),。晚間主人回家打開門,，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。房門關(guān)閉后,，磁鐵控制KD,，觸點(diǎn)斷開，9V電源停止對(duì)C1充電,，電路進(jìn)入延時(shí)狀態(tài),。C1開始對(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的開啟電壓（1.5v）以下，S1,，S2,，S3恢復(fù)斷開狀態(tài)，導(dǎo)致B6截止,，VT亦截止,，H熄來，實(shí)現(xiàn)延時(shí)關(guān)燈功能,。

定向種類

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)均滿足要求時(shí)的工作頻率范圍,。

波導(dǎo)種類

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,，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

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

的長度和間距均為中心波長的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

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,。