第二章：主要介绍了有关定向耦合器的理论，其微波网络理论、耦合带状线理论包括侧边耦合带状线、偏置耦合带状线还有宽边耦合带状线。还介绍了多节对称带状线定向耦合器的理论知识，最后介绍了定向耦合器的基本技术指标以便后文对定向耦合器性能的分析。

第三章：主要阐述了一个多节对称定向耦合器的设计，它的仿真优化设计过程还有对仿真结果的分析。通过优化设计出了一个具有5GHz带宽的定向耦合器。

第四章：对全文作出了总结，并且对于所设计的定向耦合器的不足的地方提出了展望。

2 定向耦合器理论

2.1与定向耦合器相关的微波网络理论

2.1.1散射参数矩阵

在微波传输系统中，电流与电压已经不再有意义了，无法通过测量得到。而由于从电流与电压出发，定义了导纳参数、阻抗参数、还有转移参数矩阵，所以，在微波传输系统中，他们也没有确切的意义，只有抽象的理论意义。但是，如果要系统地来研究微波网络的特点，就需要一种网络参量，并且它的大小可以在微波传输系统中被直接测量。但是，在微波波段，可以测量得到的有反射系数和功率，所以，就由此定义新的网络参量--S参数，也就是散射参数。

     S参数是描述网络各端口的归一化入射波和反射波之间关系的网络参量。一个N端口的微波网络的散射参数矩阵定义为：

其元素 成为n端口网络的散射参数

    若j=k.则式（2-2）表示除端口i之外的其余各端口参考面均接匹配负载时第i端口参考面处的电压反射系数。

若j≠k.则式（2-2）表示除端口j之外的其余各端口参考面均接匹配负载时第j端口至第i端口的电压传输系数。

2.1.2定向耦合器的网络分析

   无论一个定向耦合器具有什么样的结构，都可以等效成图2-1所示的四端口网络。

图2-1 定向耦合器的方框图

    该网络的S矩阵为

    任何一个互易，无耗，完全对称，完全匹配的四端口网络，可以构成一个理想的定向耦合器。其散射参数矩阵可简化为

   一个两输出端口的输出电压波相位相差90º的理想90º定向耦合器的散射矩阵为

从式（2-5），我们可以看出，定向耦合器的这种网络特性，使得它能够很容易地与微波系统中其他的器件相连起来。

2.2耦合带状线理论

 有关带状线的研究，在设计定向耦合器的过程中是非常重要的。带状线的横截面图如图2-2所示，有两个接地板相距为a，在两接地板之间填充介电常数为 的材料，中间有一个导体，它的宽度是b。我们可以将带状线看作是被同轴线压扁的样子，它的两块接地的平面是关于中心的导体相对称的，这样一来，就可以使得带状线能够支持标准的TEM模。我们在实际操作中，可以用两块相同材料的基片，把它们上下叠加，然后把导带刻蚀在其中一片基片上。