耦合器的性能参数和分类

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　　一、耦合器简介
　　管道阴极保护中因为多半是埋地管线，现在的管道防腐层绝缘效果出色，负面效应就是耦合的杂散电流增多，一旦管道穿过高压线路，或电气化铁路、电厂等干扰源，其容易干扰大，杂散电流多，甚至有些高电压大电流会损坏阴极保护中的恒电位仪。以至于整个阴保工程无法投运，管道失去了保护，给管线寿命带来影响。
　　固态去耦合器是一款具有“阻直通交”功能的交流干扰防护产品，具有很高的稳态交流干扰电流、故障电流、雷电冲击导通能力和极低的直流漏流水平。该产品可以安装在管道与高压输电线路、电气化铁路的并行交叉位置，也可以安装在站场、阀室集中接地位置，为金属管道提供交流干扰以及故障电流和雷击浪涌防护，同时避免阴极保护电流的流失。
　　作为直流隔离和交流导通装置，在一定的电压范围内阻止直流电流的导通，比如-2~+2V或-3~+1V，同时为交流电流提供低阻抗通道。当固态去耦合器两个端子之间的电压超过直流导通阈值时，呈现直流低阻抗导通模式；当两个端子之间的电压降低到直流导通阈值以下时，重新对直流电流呈现高阻抗，切断直流电流。
　　在遇到故障电流或雷击电流冲击时，内部模块能瞬间导通，将干扰电流通过接地泄放入大地，从而起到了对管道设施和人员保护的作用。只要雷击电流冲击不是在极短的时间内连续发生，理论上来说固态去耦合器的使用寿命时无限的。
　　去耦合器采用先进的固态技术。非金属壳体。能安全有效的控制管道上交流故障电流或雷电流对埋地管道的影响，延长管道的使用寿命。同时，又能防止杂散电流在管道上汇集后对人体的危害以及对通信线路的干扰。
　　二、耦合器性能参数
　　
　　去耦合器性能参数
　　三、耦合器分类
　　1、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。首先介绍定向耦合器的性能指标，然后介绍波导双孔定向耦合器、双分支定向耦合器和平行耦合微带定向耦合器。
　　1）定向耦合器的性能指标
　　定向耦合器是四端口网络，端口“①”为输入端，端口“②”为直通输出端，端口“③”为耦合输出端，端口“④”为隔离端，并设其散射矩阵为［S］。描述定向耦合器的性能指标有：耦合度、隔离度、定向度、输入驻波比和工作带宽。下面分别加以介绍。
　　2）隔离度
　　输入端“①”的输入功率P1和隔离端“④”的输出功率P4之比定义为隔离度，记作I。
　　⑶定向度
　　耦合端“③”的输出功率P3与隔离端“④”的输出功率P4之比定义为定向度，记作D。
　　⑷输入驻波比
　　端口“②、 ③、 ④”都接匹配负载时的输入端口“①”的驻波比定义为输入驻波比，记作ρ。
　　⑸工作带宽
　　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。
　　2、波导种类
　　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。当工作在中心频率时，βd=π/2，此时D→∞; 当偏离中心频率时，secβd具有一定的数值，此时D不再为无穷大。实际上双孔耦合器即使在中心频率上，其定向性也不是无穷大，而只能在30dB左右。
　　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，
　　3、双分种类
　　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。
　　4、平行种类
　　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，如右图所示，端口in为输入口，端口out为直通口，端口ocup为耦合口，端口“④”为隔离口。
　　5、带纤耦合器
　　名称： 8芯耦合器
　　型号： JX-103
　　1）带状光纤对接准确可靠：JX-103 8芯耦合器采用带芯夹具定位固定带纤，使用精密陶瓷V槽对接带状光
　　纤，在同一个V槽内依次将被连接的两根光纤对接耦合，能保证光纤对接准确可靠;
　　2）低对接损耗：JX-103 8芯耦合器对接损耗小，单根光纤平均损耗不大于 0.5dB;
　　3）体积小、重量轻、携带方便。
　　6、全光纤耦合器光纤耦合器
　　光纤耦合器可分标准耦合器（双分支，单位1×2，亦即将光讯号分成两个功率）、星状/树状耦合器、以及波长多工器（WDM，若波长属高密度分出，即波长间距窄，则属于DWDM），制作方式则有烧结（Fuse）、微光学式（Micro Optics）、光波导式（Wave Guide）三种，而以烧结式方法生产占多数（约有90%）。烧结方式的制作法，是将两条光纤并在一起烧融拉伸，使核芯聚合一起，以达光耦合作用，而其中最重要的生产设备是融烧机，也是其中的重要步骤，虽然重要步骤部份可由机器代工，但烧结之后，仍须人工作检测封装，因此人工成本约占10~15%左右，再者采用人工检测封装须保品质的一致性，这也是量产时所必须克服的，但技术困难度不若DWDM module及光主动元件高，
　　四、耦合器应用范围
　　-管道电位梯度垫（接地垫）的去耦合。
　　-对设备进行过交流故障、雷电和开关暂态过程的过电压保护（如：绝缘接头、绝缘法兰）。
　　-为了安全，用于不同的金属间的去耦合，这些金属在某些情况下会有交流耦合。
　　-在阴极保护系统中，电气设备的交流接地和直流隔离。
　　-消减交流感应电压。
　　-油气管道交直流排流
　　-绝缘法兰接头间的AC连接

王栋春 · 2020-12-1 22:04:55

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