
【電】 coupling hole
coupling
【計】 coupling
aperture; bore; foramen; hole; os; ostium; vulva
【化】 hole; opening
【醫】 apertura; aperturae; aperture; bore; coel-; foramen; foramina; hiatus
mesh; opening; pore; Pori; porosity; porus; trema
在電子工程與微波技術領域,"耦合孔"(Coupling Hole/Aperture)指在波導、諧振腔或屏蔽結構表面設計的特定形狀開孔,用于實現電磁能量的定向傳輸或信號控制。其核心功能是通過孔洞的電磁場擾動,在兩個獨立電路/系統間建立可控的能量交互路徑,實現阻抗匹配、信號饋入或功率分配。
基本結構
耦合孔通常為圓形、矩形或環形開孔,尺寸遠小于工作波長(亞波長結構),常見于金屬隔闆或腔體壁面。其幾何參數(如孔徑、位置、形狀)直接影響耦合效率與頻率響應。
耦合機制
依據電磁場理論,孔洞處的切向電場與法向磁場會激發位移電流與磁流,形成等效磁偶極子和電偶極子輻射,實現能量跨屏障傳輸(Babinet原理)。耦合強度由孔面積與場分布共同決定。
波導系統
矩形波導中的耦合孔用于定向耦合器設計,通過主/輔波導間的孔陣列實現特定頻段功率采樣(如-20dB耦合度),廣泛用于微波信號監測。
諧振腔激勵
在粒子加速器射頻腔中,耦合孔作為輸入端口将微波功率饋入腔體,其尺寸需滿足臨界耦合條件以消除反射(匹配狀态),确保能量高效傳遞。
電磁屏蔽
通風孔或接口開孔可能引發電磁洩漏。通過加載金屬栅網或波導截止結構(如蜂窩孔陣),可抑制高頻電磁耦合,滿足EMC屏蔽标準(IEEE Std 299)。
Coupling Aperture(标準學術譯名,強調電磁場邊界條件)
Coupling Hole(通用技術術語,側重物理結構描述)
示例文獻:Harrington《Time-Harmonic Electromagnetic Fields》中定義孔徑耦合為"aperture coupling"。
參數 | 物理意義 | 影響維度 |
---|---|---|
孔徑尺寸 (d) | 開孔最大幾何尺寸 | 耦合系數 $k propto d$ |
孔形狀因子 (κ) | 橢圓/矩形孔邊緣場增強效應 | 頻率選擇性帶寬 |
位置偏移 (Δx) | 相對于場強極值點的位移 | 相位匹配特性 |
權威參考來源:
- 《微波工程》(David M. Pozar)第7章 - 耦合結構設計原理
- IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques (Vol. 63, pp. 1209-1220) - 孔徑耦合天線分析
- 國标GB/T 6113.203-2020《電磁兼容 天線與波導耦合測量方法》
耦合孔是工程和物理學中的專業術語,主要用于描述能量或信號傳輸的孔狀結構,尤其在電磁學、微波技術等領域有重要應用。以下是詳細解釋:
耦合孔指在波導、腔體等設備中設計的特定孔洞,用于實現不同部件之間的能量或信號耦合。例如,在微波腔中,通過耦合孔可實現電磁波在腔體與外部波導之間的傳輸。
通過Maxwell方程對微波場進行本征模式展開,研究耦合孔對場分布、工作頻率等特性的影響。例如,計算波導結的S參數和多端口散射矩陣,可推導耦合孔的系數。
知網文獻顯示,耦合孔的設計與優化是微波器件研發的關鍵,例如通過數值模拟分析不同孔徑形狀對系統性能的影響。
如需進一步了解技術細節,可查閱知網等學術平台(來源2)獲取相關論文。
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