耦合損耗（coupling loss）指能量從一個電路或其中某個元件傳播到另一個電路時發生的能量損耗。耦合損耗的單位為瓦特或分貝。
基本介紹
- 中文名：耦合損耗
- 外文名：coupling loss
- 單位：瓦特或分貝
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概述
在光導纖維中，當耦合光從一種光學設備轉換到另一種光學介質時，同樣也會考慮耦合損耗。
光纖中的耦合損耗是指將光從一個光學器件或介質耦合到另一個時發生的功率損耗。
耦合損耗源於多種不同的因素。在電子耦合中，參與耦合兩部分阻抗的不匹配造成部分能量在界面處發生反射。同理，在光學系統里，如果折射率發生突變，能量也會被反射到能量來源的哪一端。
光耦合損耗的另一個主要來源是幾何形狀。例如，端對端耦合的兩根光纖可能沒有精確對準，導致兩個芯稍微重疊。在光纖芯線未與接收光纖的芯線對齊的部分處從光纖出射的光將不會（通常）耦合到第二光纖中。儘管一些這樣的光將被耦合到第二光纖中，但不可能被有效地耦合，也不會在第二光纖中以適當的模式行進。
類似地，即使對於兩個完全對齊的芯，在兩根光纖之間存在任何顯著距離的間隙的情況下，由於光束的擴散，也會有一些幾何損失。離開源光纖面的一部分光線不會與其入射錐內的第二光纖相交。
耦合
在電子學中，耦合指從一個電路部分到另一個電路部分的能量傳遞。例如，通過電導性耦合（Conductivecoupling），能量從一個電壓源傳播到負載上。利用電容器允許通過交流成分、阻擋直流成分的性質，可以將電路的交流部分和直流部分耦合起來。變壓器也可以充當耦合介質，通過在兩端配置適當的阻抗，可以達到適當的阻抗匹配。
光纖耦合損耗原理與計算
理想情況下，在光纖元件之間耦合的光信號在沒有光損失的情況下被傳輸。然而，在光纖連線處總會存在一些類型的缺陷，導致光損失。光纖連線中的光功率損失量是系統設計人員所關心的問題。
光纖系統的設計取決於光源從光源發射到光纖中的光量以及光纖元件之間耦合了多少光，例如從一個光纖到另一個光纖。從光源發射到光纖的功率量取決於光源和光纖的光學特性。發射到光纖中的光功率量取決於光源的輻射。光源的輻射亮度是衡量其光功率發射能力的一個指標。光度是單位面積的發射面每單位時間在特定方向上發射的光功率的量。對於大多數類型的光源來說，只有一小部分由光源發射的功率射入光纖。
通過連線的光功率的損失被定義為類似於通過光纖的信號衰減。光損耗也是一個對數關係。通過連線的光功率損失定義為：
例如，Po是光纖到光纖連線中從源光纖發射的功率。Pi是連線的光纖所接受的功率。在任何光纖連線中，Po和Pi分別是在接頭之前和之後測量的光功率水平。
光纖到光纖的連線損耗受內在和外在耦合損耗的影響。固有耦合損耗是由固有的光纖特性引起的。外部耦合損失是由連線技術引起的。光纖到光纖的連線損耗由於內部和外部耦合損耗的下列原因而增加：反射損失、纖維分離、側向錯位、角度不對齊、芯和包層直徑不匹配、數值孔徑（NA）不匹配、折射率分布差等。
通過減少連線的光纖之間的光纖不匹配來限制固有耦合損耗。這是通過只採購符合嚴格的幾何和光學規格的光纖來完成的。通過正確的連線程式來限制外部耦合損耗。
一些光纖組件是模組化設備，旨在減少組件之間的耦合損耗。模組化組件可以很容易地從任何系統插入或移除。例如，光纖發射器和接收器是模組化組件。光纖發射器和接收器是通常用光纖尾纖或光纖連線器製造的器件，如圖1所示。光纖尾纖是固定在光源或探測器上的一小段光纖（通常長度不超過1米）。製造商提供帶尾纖和連線器的發射器和接收器，因為光纖耦合源和探測器必須在製造過程中完成。當源到光纖和光纖到探測器耦合在受控的製造環境中完成時，會降低耦合損耗。由於光源和探測器是尾纖或連線器，所以發射光功率被降低到將光從一根光纖耦合到另一根光纖。實際上，大多數光纖連線可以被認為是光纖到光纖。
圖1
圖1套用
最小耦合損耗
最小耦合損耗（MinimumCouplingLoss，MCL）是由WCDMA設備廠家提出的，定義了基站和手機的發射部分、接收部分之間最小的耦合損耗。MCL的值由兩部分組成：手機到天線的自由空間損耗和天線到基站接收機的天饋系統損耗。
假如MCL損耗過小，則手機到達基站側的功率就過大，會增加整個扇區的底噪聲，造成干擾。可見MCL概念的引入，是因為CDMA系統是干擾受限系統，雖然手機到基站接收側的功率由手機發射功率和中間損耗共同決定，但手機的行為是網路不可完全控制的，所以定義中間損耗仍然有意義。
假設最小耦合損耗為45dB，手機最小發射功率-50dbm引起了約9dB的噪聲抬高，這意味著基站端所需要的功率升高9dB，或者保證服務的最小能噪比的降低。當MCL高於65dB時，由UE最小發射功率所引起的噪聲電平的抬高將忽略不計。
MCL的值由2部分組成：手機到天線的自由空間損耗，和天線口到基站接收機的天饋系統損耗。手機到天線的最小空間損耗，通常我們取值1米的空間損耗38.5dB。天饋系統損耗主要包括饋線傳輸損耗、器件分配損耗等，在室內分布系統中，上/下行天饋系統損耗相等。因此我們可以通過計算下行天饋系統損耗來等效上行取值，因此天饋系統損耗=基站發射功率-天線口發射功率。
若MCL≥65dB滿足系統要求，假設基站發射導頻功率為33dBm，則室內天線口發射功率必須滿足以下要求：
MCL=38.5dB+（33-天線口功率）≥65dB。
MCL=38.5dB+（33-天線口功率）≥65dB。
由此計算出當天線口功率≤6.5dBm，MCL滿足系統要求。因為基站輸出功率基本固定，只要測量天線口功率，就可以知道（下行的）天饋損耗，從而等效知道上行的MCL是否滿足要求。推理，MCL值決定了室內分布系統應採用小功率多天線的設計方式。
