现代电子对抗系统、测量仪器系统以及其他微波系统覆盖了越来越宽的频带,这种趋势对各种微波器件提出了宽频带的要求。作为微波系统中广泛应用的定向耦合器也受到了这方面的挑战,所以研制宽带乃至超宽带定向耦合器具有迫切的现实意义。定向耦合器可以有很多种实现方式,同轴线、矩形波导、圆波导、带状线和微带线都可构成定向耦合器,本文利用了带状线来实现定向耦合器。本文比较详细的阐述了两种宽带带状线定向耦合器的设计方法,其频率带宽分别为2～18GHz和0.5～18.5GHz,耦合度分别为-20dB和-10dB。对前一种宽带耦合器采用了非对称多节侧边耦合带状线技术,对后一种采用了非对称渐变偏置耦合带状线技术。两种宽带带状线耦合器的基础都是单节耦合带状线,而单节耦合带状线又是构建在带状线基础上的,所以本文首先详细的阐述了带状线的各种性质。由于带状线传输的TEM模,本文特别关注了带状线的TEM特性。分析耦合带状线的主要方法是奇偶模法。本文根据奇偶模法分析了三种常用的耦合带状线,分别为侧边耦合、宽边耦合和偏置耦合带状线。对于这三种结构,奇偶模阻抗的求解是最重要的问题,因为奇偶模阻抗决定了耦合器的尺寸参数。对于宽带耦合器,其奇偶模阻抗的求解是一个比较复杂的过程,也是设计的难点所在。所以本文在讨论两种宽带带状线定向耦合器的设计方法时,将重心放在了奇偶模阻抗求解上。对于非对称多节耦合传输线,其分析方法的基础依然是奇偶模法。将多节耦合传输线等效为多节阶梯阻抗滤波器的级联,根据微波网络理论就能得到多节耦合线的衰减函数L_A和反射系数Γ。为了实现等波纹变换,选择使衰减函数或反射系数为切比雪夫多项式,并引入理查德变换,就可以对切比雪夫多项式形式的反射系数Γ求解,利用解出的根即可得到相应的偶模阻抗。在第四章将看到这是一个复杂的综合过程,须借助计算机来完成。本文选择了侧边耦合来实现2～18GHz、耦合度为20dB的宽带带状线定向耦合器。标量网络分析仪的测试结果表明,利用多节耦合线设计的耦合器能够在宽频带范围内满足需要的技术指标。为了进一步拓展带宽,就需要采用渐变耦合线技术。渐变耦合线的核心方法是在渐变线上取很小的一段耦合线,将其看作平行耦合线,利用积分的方法得到相应的耦合响应曲线,这个积分恰好是一傅里叶变换,对其求傅里叶反变换就能得到对应的耦合系数表达式k(x),进而求得相应的奇偶模阻抗。但耦合响应往往是很复杂的函数,直接求解其傅里叶反变换很困难,所以多用多项式逼近的方法得到耦合系数k(x)。我们采用了高通切比雪夫形式的渐变耦合线技术,设计了0.5～18.5GHz、耦合度为10dB的宽带带状线定向耦合器。矢量网络分析仪的测试结果表明,利用渐变耦合线设计的耦合器能够在宽频带范围内满足需要的技术指标。