耦合

學科 | 自然科學 | 物理學 | 能量從一種介質傳播到另一種介質的過程

在電子學和電信領域, 耦合ǒu hé (英語: coupling )是指能量從一個介質(例如一個金屬線、光導纖維)傳播到另一種介質的過程。

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( Conductive coupling),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。

有關領域

軟件工程中

簡單地說,軟件工程中對象之間的 耦合度 就是對象之間的依賴性。指導使用和維護對象的主要問題是對象之間的多重依賴性。對象之間的耦合越高,維護成本越高。因此對象的設計應使類和構件之間的耦合最小。

有軟硬件之間的耦合,還有軟件各模塊之間的耦合。

耦合性是程序結構中各個模塊之間相互關聯的度量。它取決于各個模塊之間的接口的復雜程度、調用模塊的方式以及哪些信息通過接口。

耦合可以分為以下幾種,它們之間的耦合度由高到低排列如下:

(1)內容耦合。當一個模塊直接修改或操作另一個模塊的數據時,或一個模塊不通過正常入口而轉入另一個模塊時,這樣的耦合被稱為內容耦合。內容耦合是最高程度的耦合,應該避免使用之。

(2)公共耦合。兩個或兩個以上的模塊共同引用一個全局數據項,這種耦合被稱為公共耦合。在具有大量公共耦合的結構中,確定究竟是哪個模塊給全局變量賦了一個特定的值是十分困難的。

(3)外部耦合。一組模塊都訪問同一全局簡單變量而不是同一全局數據結構,而且不是通過參數表傳遞該全局變量的信息,則稱之為外部耦合。

(4)控制耦合。一個模塊通過接口向另一個模塊傳遞一個控制信號,接受信號的模塊根據信號值而進行適當的動作,這種耦合被稱為控制耦合。

(5)標記耦合。若一個模塊A通過接口向兩個模塊B和C傳遞一個公共參數,那么稱模塊B和C之間存在一個標記耦合。

(6)數據耦合。模塊之間通過參數來傳遞數據,那么被稱為數據耦合。數據耦合是最低的一種耦合形式,系統中一般都存在這種類型的耦合,因為為了完成一些有意義的功能,往往需要將某些模塊的輸出數據作為另一些模塊的輸入數據。

(7)非直接耦合。兩個模塊之間沒有直接關系,它們之間的聯系完全是通過主模塊的控制和調用來實現的。

總結 :耦合是影響軟件復雜程度和設計質量的一個重要因素,在設計上我們應采用以下原則:如果模塊間必須存在耦合,就盡量使用數據耦合,少用控制耦合,限制公共耦合的范圍,盡量避免使用內容耦合。

內聚與耦合

內聚標志一個模塊內各個元素彼此結合的緊密程度,它是信息隱蔽和局部化概念的自然擴展。內聚是從功能角度來度量模塊內的聯系,一個好的內聚模塊應當恰好做一件事。它描述的是模塊內的功能聯系。耦合是軟件結構中各模塊之間相互連接的一種度量,耦合強弱取決于模塊間接口的復雜程度、進入或訪問一個模塊的點以及通過接口的數據。程序講究的是低耦合,高內聚。就是同一個模塊內的各個元素之間要高度緊密,但是各個模塊之間的相互依存度卻要不那么緊密。

內聚和耦合是密切相關的,同其他模塊存在高耦合的模塊意味著低內聚,而高內聚的模塊意味著該模塊同其他模塊之間是低耦合。在進行軟件設計時,應力爭做到高內聚,低耦合。

振動模式耦合

振動模式的耦合是指兩個振動模態在某一振動模態下(或在某一廣義坐標方向上)的振動輸入,導致另一振動模態下(或另一廣義坐標方向上)的響應。

使 耦合分離 稱為 解耦 。解耦的目的是使各個自由度上(即各振動 模態 )的振動相對獨立或分離,這樣可對隔振效果不佳的自由度獨立采取措施而不影響其他自由度方向上的有關性能。當各自由度獨立后,可能產生共振的頻率比存在耦合時要小,特別在激振能量大的方向上要保證解耦。

相關標準

耦合強度,依賴于以下幾個因素:

(1)一個模塊對另一個模塊的調用;

(2)一個模塊向另一個模塊傳遞的數據量;

(3)一個模塊施加到另一個模塊的控制的多少;

(4)模塊之間接口的復雜程度。

簡介

在涉及耦合(Coupling)這個術語之前,我們先看一個立體聲電唱機 放大電路 的例子。從圖1可知,每一個喇叭是同 放大器 直接相連的,沒有放大器就不會有聲音;同時,放大器和立體聲唱機也是直接相連的。

然而,左右兩個喇叭并沒有直接相連,我們可以任意拔去一個喇叭的插頭而對其它器件均沒有影響,可見喇叭與其它器件的耦合是極弱的。它們之間的耦合又是十分松散的(loose),即只要拔去插頭就可以把模塊分開,而不需動用 電烙鐵 拆焊印刷板上的導線或焊片。反之,我們如果把模塊用導線焊接的方法連接起來,那么它們之間的耦合就較為緊密(tighter coupling)  。

電子線路中,由若干電路構成一個有公共阻抗的網絡時,某一電路中電壓或電流變化能使其它電路也發生相應變化的現象。按公共阻抗的性質可分為電阻耦合,電感耦合,電容耦合及阻容耦合等。

強弱程度

耦合的強弱取決于模塊的劃分是否合理以及模塊之間接口的復雜程度。因此,劃分模塊時應盡量做到:

①排除模塊之間不必要的聯系;

②減少模塊之間必不可少的聯系的數量;

③松散模塊之間聯系的緊密程度。

這樣做,就可以得到相互之間耦合比較弱、比較松散的模塊劃分。

耦合效率

在光纖傳輸中,接口的入端光功率與出端光功率之比。例如,由光源發出的功率與光纖束接受到的功率之比,或在光纖束的末端接收到的光功率與落到光電檢測器上的功率之比。對于發射面大于纖芯直徑的光源,光纖的數值孔徑NA和芯徑的乘積是最大耦合效率的標志。對于發射面積小于纖芯直徑的其他光源(如 激光二極管 )只用NA即可用作耦合效率的合適標志。用尾部燒球的光纖與發光管耦合,用拉錐的光纖與激光管耦合都是為了增大數值孔徑NA,提高耦合效率。

中文名
耦合
外文名
Coupling
涉及部件
電路元件
實質
傳輸能量的現象
常用
通信工程、軟件工程、機械工程
相關領域
軟件工程中
分類