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耦合

鎖定
兩個或兩個以上的電路構成一個網絡時，若其中某一電路中電流或電壓發生變化，能影響到其他電路也發生類似的變化，這種網絡叫做耦合電路。耦合的作用就是把某一電路的能量輸送（或轉換）到其他的電路中去 [1]  。
中文名
耦合 [1] 
外文名
Coupling [2] 
適用領域
軟件工程、通信工程
所屬學科
物理學
涉及部件
電路元件或電網絡 [3] 

目錄

  1. 1 簡介
  2. 2 主要分類
  3. ▪ 非直接耦合
  4. ▪ 數據耦合
  5. ▪ 標記耦合
  1. ▪ 控制耦合
  2. ▪ 外部耦合
  3. ▪ 公共耦合
  4. ▪ 內容耦合
  5. 3 強弱程度
  1. 4 應用領域
  2. 5 耦合效率
  3. 6 工程技術難題

耦合簡介

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 [2]  。
然而，左右兩個喇叭並沒有直接相連，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鬆散的（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，那麼它們之間的耦合就較為緊密（tighter coupling） [2]  。
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 [3]  。

耦合主要分類

系統耦合始源於物理學，在物理學上耦合是指兩個實體相互依賴於對方的一個量度，分為以下幾種： [4] 

耦合非直接耦合

兩個模塊之間沒有直接關係，它們之間的聯繫完全是通過主模塊的控制和調用來實現的 [4]  。

耦合數據耦合

一個模塊訪問另一個模塊時，彼此之間是通過簡單數據參數（不是控制參數、公共數據結構或外部變量）來交換。

耦合標記耦合

一組模塊通過參數表傳遞記錄信息。這個記錄是某一數據結構的子結構，而不是簡單變量 [4]  。

耦合控制耦合

如果一個模塊通過傳送開關、標誌、名字等控制信息，明顯地控制選擇另一模塊的功能，就是控制耦合 [4]  。

耦合外部耦合

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]  。

耦合公共耦合

若一組模塊都訪問同一個公共數據環境，則它們之間的耦合就稱為公共耦合。公共的數據環境可以是全局數據結構共享的通信區、內存的公共覆蓋區等 [4]  。

耦合內容耦合

如果發生下列情形，兩個模塊之間就發生了內容耦合： [4] 
①一個模塊直接訪問另一個模塊的內部數據 [4]  ；
②一個模塊不通過正常入口轉到另一模塊內部 [4]  ；
③兩個模塊有一部分程序代碼重疊（只可能出現於彙編語言中） [4]  ；
④一個模塊有多個入口 [4]  。

耦合強弱程度

耦合的強弱取決於模塊的劃分是否合理以及模塊之間接口的複雜程度。因此，劃分模塊時應儘量做到： [5] 
①排除模塊之間不必要的聯繫 [5]  ；
②減少模塊之間必不可少的聯繫的數量 [5]  ；
③鬆散模塊之間聯繫的緊密程度 [5]  。
這樣做，就可以得到相互之間耦合比較弱、比較鬆散的模塊劃分 [5]  。

耦合應用領域

軟件工程中
耦合（Coupling）表示兩個子系統（或類）之間的關聯程度，當一個子系統（或類）發生變化時對另一個子系統（或類）的影響很小，則稱它們是鬆散耦合的；反之，如果變化的影響很大時，則稱它們是緊密耦合的。耦合的強弱取決於模塊間接間的複雜性、引用模塊的位置和數據的傳送方式等。設計時應儘量使模塊間的耦合度（Coupling degree）小，模塊間的耦合度直接影響系統的可理解性、可測試性、可靠性和可維護性 [6]  。
耦合也可分為七級，從低至高為：非直接耦合（Nondirect coupling）、數據耦合（Data coupling）、標記耦合（Stamp coupling）、控制耦合（Control coupling）、外部耦合（External coupling）、公共耦合（Common coupling）、內容耦合（Content coupling）。耦合度應越低越好 [6]  。
若兩模塊間彼此無任何交互，則稱之為非直接耦合；若兩模塊間僅通過參數交換信息則稱為數據耦合，一般系統中均需要存在這類耦合；如果模塊間傳送的參數包含着複合數據結構，則為標記耦合，例如含有若干數據項的數據記錄；若傳遞的參數中含有控制信息則上升為控制耦合，如一個標誌信息用於控制模塊內部邏輯；當若干模塊與同一個外部環境關聯，則模塊間存在着外部耦合。如I/O處理使所有I/O模塊與特定的設備、格式和通信協議相關聯；公共耦合則是指模塊間存在着全局變量、公共數據區或可共享的文件等；而內容耦合是指模塊間存在着一個模塊直接轉入另一模塊的內部或一個模塊直接使用另一模塊的數據或控制信息 [6]  。

耦合耦合效率

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。對於發射面大於纖芯直徑的光源，光纖的數值孔徑NA和芯徑的乘積是最大耦合效率的標誌。對於發射面積小於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誌。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 [7]  。

耦合工程技術難題

2022年6月27日，在第二十四屆中國科協年會閉幕式上，中國科協隆重發布10個對工程技術創新具有關鍵作用的工程技術難題，其中包括“ 如何解決高温跨介質的熱/力/化學耦合建模與表徵難題？”。 [8] 
參考資料
  • 1.    人民郵電出版社編,通信技術名詞解釋,人民郵電出版社,1979.07,第16頁
  • 2.    龔元明等編著,計算機軟件工程基礎,中國致公出版社,1994.08,第87頁
  • 3.    楊家瑞主編；衞遷，楊家瑞，楊良才，倪生麟，錢積雲，宋宋樟，宋玉華，王澤華，孫安弟，呂傳芝，賴自白等編,導彈技術詞典 電源與機電組件 下,宇航出版社,1990.03,第620頁
  • 4.    魏寶祥，李佛琳，陳功編著,植物工程原理及其應用,雲南大學出版社,2017.07,第209頁
  • 5.    師素娟主編,軟件工程教程,黃河水利出版社,1999.05,第84頁
  • 6.    吳軍華編著,軟件工程 理論、方法與實踐,西安電子科技大學出版社,2010.09,第93頁
  • 7.    張煦主編,光纖通信技術詞典,上海交通大學出版社,1990.02,第130頁
  • 8.    中國科協發佈2022重大科學問題、工程技術難題和產業技術問題  ．澎湃網[引用日期2022-06-28]