定向耦合器被廣泛應用于微波的各個領(lǐng)域，微波技術(shù)的發(fā)展對寬帶微波大功率定向耦合器的要求也越來越高。波導以其功率容量大、加工簡便等特點成為大功率定向耦合器的設計基礎(chǔ)。同時，脊波導以其高頻帶、高截止波長等特點，也已成為拓展波導定向耦合器帶寬的重要技術(shù)手段之一。本文主要從能夠承受大功率和能夠?qū)崿F(xiàn)寬頻帶兩個方面考慮，研究并設計三種基于S波段的新型異種傳輸線的定向耦合器。本文的主要工作可以概括為以下幾點：1.研究了常見定向耦合器的結(jié)構(gòu)、類型、帶寬性能以及功率容量;對本文設計過程中所涉及到的波導結(jié)構(gòu)：矩形波導、單脊波導、STSG （Single T-septum Guide）波導、脊圓波導等結(jié)構(gòu)的特性進行分析：對定向耦合器的基本參數(shù)和工作原理進行研究。2.對使用寬邊耦合的“矩形波導-脊波導”定向耦合器進行設計，分別采用單脊波導、STSG-單T型膜片波導兩種結(jié)構(gòu)作為副傳輸線，設計出兩種新型定向耦合器。研究了孔壁間距、耦合孔形狀（方形孔、三角形孔、圓形孔）、T型膜片參數(shù)對定向耦合器帶寬和方向性的影響。研究表明，方形孔具有較好的寬帶特性；改變T型膜片參數(shù)會影響耦合度的平坦性和幅值。經(jīng)驗證，兩種定向耦合器比傳統(tǒng)定向耦合器的帶寬有明顯提升。3.對使用窄邊耦合的“矩形波導-脊圓波導”定向耦合器進行設計，分析圓波導內(nèi)加脊和脊的位置對定向耦合器耦合強度的影響，此外，研究了等孔徑圓孔、切比雪夫孔、等孔徑方孔、等差方孔等四種耦合孔分布對耦合器性能的影響。4.分析了在輸入功率為60KW時，三種波導定向耦合器的功率容量。