定向耦合器是一种通用的微波/毫米波部件，可用于信号的隔离、分离和混合，如功率的监测、源输出功率稳幅、信号源隔离、传输和反射的扫频测试等。主要技术指标有方向性、驻波比、耦合度、插入损耗。

• 中文名 定向耦合器
• 外文名 directional coupler

简介

　　定向耦合器是一种通用的微波/毫米波部件，可用于信号的隔离、分离和混合，如功率的监测、源输出功率稳幅、信号源隔离、传输和反射的扫频测试等。

　　主要技术指标有方向性、驻波比、耦合度、插入损耗。

定向耦合器

　　用来分配或合成微波信号功率并具有定向耦合特性的微波元件。它是在主、副两根传输线(简称主、副线)之间设置适当的耦合结构组成的。定向耦合器采用同轴线、带状线、微带线、金属波导或介质波导等各种型式。耦合结构有耦合孔、耦合分支线和连续结构耦合等型式。

工作原理

　　主线中传输的功率通过多种途径耦合到副线,并互相干涉而在副线中只沿一个方向传输。

定向耦合器	定向耦合器	定向耦合器
图1	图2	图3

图1为矩形波导定向耦合器的三种典型耦合结构。a是相距1/4导波长的双孔耦合;b是间距和长度都等于1/4导波长的双串联分支线耦合；c是在裂缝区域内TE

定向耦合器

　　和TE

定向耦合器

　　两种传播模式的连续耦合。以a和b两种结构为例，从端口①输入的信号分两路耦合到副线后，朝端口④方向因行程相等而同相叠加，有输出；朝③方向则行程相差1/2导波长而反相抵消，被隔离而无输出。

耦合环式定向耦合器

　　图2为微带定向耦合器的两种典型的耦合结构。a是间距和长度都等于1/4导波长的双并联的分支线耦合,b是在平行区域内电场和磁场两种结构连续耦合。以b的结构为例,从端口①输入的信号由电场耦合在副线的两个端口上产生同相感应电压，磁场耦合则产生反相感应电压。结果在端口④处相加而有输出，③处则抵消而呈隔离无输出。

　　此外,也可构成其他传输线的定向耦合器（图3）。

网络特性

　　定向耦合器可被看作为四端口网络，其特性可用散射矩阵【s】表示，即

定向耦合器

　　其中各端口的反射系数s_ii(i=1、2、3、4)的值很小（理想值为零）,表示各端口的匹配情况；衰减系数s₁₃=s₃₁=s₂₄=s₄₂的值也很小(理想值为零)，表示隔离情况；s₁₄=s₄₁＝s₂₃＝s₃₂是耦合系数，其值根据需要而设计。

　　定向耦合的主要技术指标是耦合度C（分贝）、定向性D（分贝）和工作频带，其中 C＝-20lg|s₁₄| (dB)

　　D＝20lg|s₁₄/s₁₃| (dB)

　　理想定向耦合器的散射矩阵为

定向耦合器

　　两个输出信号有90°的相位差。

　　上述双孔或双分支线耦合的单节定向耦合器工作频带较窄。若采用多孔或多分支线耦合结构的多节定向耦合器（几个单节的级联），可借助综合设计方法展宽工作频带。

三头定向耦合器