定向耦合器作为一种微波信号的取样器在微波网络与系统中有着广泛的应用,例如功率分配与合路,用于电平控制的功率采样,在网络分析仪中分离入射波和反射波,以及天线波束形成网络等。定向耦合器有个特性是它只耦合特定传播方向的能量。当今的军用和民用通信频率朝着更高的方向发展,高性能的超宽带定向耦合器一直是研究重点之一。本论文的主要任务是设计行波管测试系统中用于监视行波管驱动级的小功率固态功率放大器工作状态的定向耦合器。本论文将基于耦合传输线这一基本结构,结合定向耦合器设计理论,详细阐述渐变线耦合器和多节耦合线耦合器的设计方法。本文的主要工作包括以下几个方面:1.介绍了定向耦合器的基本概念和分析方法、奇偶模分析以及Matlab在微波网络分析中的应用。2.比较系统的总结了常用耦合传输线分析与综合的闭式(C losed Form)公式,并运用Matlab编写出了相应的程序,为渐变线耦合器的设计奠定了基础。3.研究了超宽带渐变耦合线定向耦合器。作为实例,分别以窄边耦合带状线和窄边耦合微带线设计了两款耦合度为20 dB的6-18GHz超宽带渐变线定向耦合器。4.研究了超宽带多节耦合线定向耦合器。作为实例,设计了一款采用交错耦合带状线耦合度为3 dB的6-18 GHz超宽带级联对称多节耦合线耦合器,以及采用槽耦合微带线耦合度为20 dB的6-18 GHz超宽带多节定向耦合器。通过四个例子的详细说明,验证了本文提出的设计超宽带定向耦合器方法的可行性。本论文取得了阶段性的成果,为后续超宽带定向耦合器的设计提供了一定参考。