
【电】 coupling hole
coupling
【计】 coupling
aperture; bore; foramen; hole; os; ostium; vulva
【化】 hole; opening
【医】 apertura; aperturae; aperture; bore; coel-; foramen; foramina; hiatus
mesh; opening; pore; Pori; porosity; porus; trema
在电子工程与微波技术领域,"耦合孔"(Coupling Hole/Aperture)指在波导、谐振腔或屏蔽结构表面设计的特定形状开孔,用于实现电磁能量的定向传输或信号控制。其核心功能是通过孔洞的电磁场扰动,在两个独立电路/系统间建立可控的能量交互路径,实现阻抗匹配、信号馈入或功率分配。
基本结构
耦合孔通常为圆形、矩形或环形开孔,尺寸远小于工作波长(亚波长结构),常见于金属隔板或腔体壁面。其几何参数(如孔径、位置、形状)直接影响耦合效率与频率响应。
耦合机制
依据电磁场理论,孔洞处的切向电场与法向磁场会激发位移电流与磁流,形成等效磁偶极子和电偶极子辐射,实现能量跨屏障传输(Babinet原理)。耦合强度由孔面积与场分布共同决定。
波导系统
矩形波导中的耦合孔用于定向耦合器设计,通过主/辅波导间的孔阵列实现特定频段功率采样(如-20dB耦合度),广泛用于微波信号监测。
谐振腔激励
在粒子加速器射频腔中,耦合孔作为输入端口将微波功率馈入腔体,其尺寸需满足临界耦合条件以消除反射(匹配状态),确保能量高效传递。
电磁屏蔽
通风孔或接口开孔可能引发电磁泄漏。通过加载金属栅网或波导截止结构(如蜂窝孔阵),可抑制高频电磁耦合,满足EMC屏蔽标准(IEEE Std 299)。
Coupling Aperture(标准学术译名,强调电磁场边界条件)
Coupling Hole(通用技术术语,侧重物理结构描述)
示例文献:Harrington《Time-Harmonic Electromagnetic Fields》中定义孔径耦合为"aperture coupling"。
参数 | 物理意义 | 影响维度 |
---|---|---|
孔径尺寸 (d) | 开孔最大几何尺寸 | 耦合系数 $k propto d$ |
孔形状因子 (κ) | 椭圆/矩形孔边缘场增强效应 | 频率选择性带宽 |
位置偏移 (Δx) | 相对于场强极值点的位移 | 相位匹配特性 |
权威参考来源:
- 《微波工程》(David M. Pozar)第7章 - 耦合结构设计原理
- IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques (Vol. 63, pp. 1209-1220) - 孔径耦合天线分析
- 国标GB/T 6113.203-2020《电磁兼容 天线与波导耦合测量方法》
耦合孔是工程和物理学中的专业术语,主要用于描述能量或信号传输的孔状结构,尤其在电磁学、微波技术等领域有重要应用。以下是详细解释:
耦合孔指在波导、腔体等设备中设计的特定孔洞,用于实现不同部件之间的能量或信号耦合。例如,在微波腔中,通过耦合孔可实现电磁波在腔体与外部波导之间的传输。
通过Maxwell方程对微波场进行本征模式展开,研究耦合孔对场分布、工作频率等特性的影响。例如,计算波导结的S参数和多端口散射矩阵,可推导耦合孔的系数。
知网文献显示,耦合孔的设计与优化是微波器件研发的关键,例如通过数值模拟分析不同孔径形状对系统性能的影响。
如需进一步了解技术细节,可查阅知网等学术平台(来源2)获取相关论文。
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