定向耦合器是一種通用的微波/毫米波部件，可用于信号的隔離、分離和混合，如功率的監測、源輸出功率穩幅、信号源隔離、傳輸和反射的掃頻測試等。主要技術名額有方向性、駐波比、耦合度、插入損耗。
基本簡介
定向耦合器是微波系統中應用廣泛的一種微波器件，它的本質是将微波信号按一定的比例進行功率配置設定。
定向耦合器由傳輸線構成，同軸線、矩形波導、圓波導、帶狀線和微帶線都可構成定向耦合器，是以從結構來看定向耦合器種類繁多，差異很大。但從它的耦合機理來看主要分為四種，即小孔耦合、平行耦合、分支耦合以及比對雙T。
定向耦合器是把兩根傳輸線放置在足夠近的位置使得一條線上的功率可以耦合到另一條線上的元件。它的兩個輸出端口的信号幅度可以相等也可以不等，一種應用特别廣泛的耦合器是 3dB 耦合器，這種耦合器的兩個輸出端口輸出信号的幅度是相等的。
定向耦合器
在20世紀50年代初以前，幾乎所有的微波裝置都采用金屬波導和同軸線電路，那個時候的定向耦合器也多為波導小孔耦合定向耦合器，其理論依據是Bethe小孔耦合理論，Cohn和Levy等人也做了很多貢獻。
随着航空和航天技術的發展，要求微波電路和系統做到小型化、輕量化和性能可靠，于是出現了帶狀線和微帶線。随後由于微波電路與系統的需要有相繼出現了鳍線、槽線、共面波導和共面帶狀線等微波內建傳輸線。這樣就出現了各種傳輸線定向耦合器。
第一個真正意義上的定向耦合器由H. A. Wheeler在1944年設計實作，Wheeler使用了一對長為四分之一中心頻率波長的圓柱來實作電場與磁場的能量互相耦合，遺憾的是這種方法隻能實作一個倍頻程的帶寬。
定向耦合器是一種具有方向性的功率耦合(配置設定)元件。它是一種四端口元件，通常由稱為直通線(主線)和耦合線(副線)的兩段傳輸線組合而成。直通線和耦合線之間通過一定的耦合機制(例如縫隙、孔、耦合線段等)把直通線功率的一部分(或全部)耦合到耦合線中，并且要求功率在耦合線中隻傳向某一輸出端口，另一端口則無功率輸出。如果直通線中波的傳播方向變為與原來的方向相反，則耦合線中功率的輸出端口與無功率輸出的端口也會随之改變,也就是說，功率的耦合(配置設定)是有方向的，是以稱為定向耦合器(方向性耦合器)。
定向耦合器作為許多微波電路的重要組成部分被廣泛應用于現代電子系統之中。它可以被用來為溫度補償和幅度控制電路提供采樣功率，可以在很寬的頻率範圍完成功率配置設定與合成；在平衡放大器中，它有助于獲得良好的輸入輸出電壓駐波比(VSWR)；在平衡混合器和微波裝置(例如，網絡分析儀)中，它可以被用來采樣入射和反射信号；在移動通信中，使用
90°電橋耦合器可以确定 π /4移相鍵控(QPSK)發射機的相位誤差。耦合器在所有四個端口均比對于特性阻抗，這使得它可以友善地被嵌入到其它電路或子系統之中。通過采用不同的耦合結構、耦合媒體和耦合機制，可以設計出适合各種微波系統不同要求的定向耦合器。
工作原理
主線中傳輸的功率通過多種途徑耦合到副線,并互相幹涉而在副線中隻沿一個方向傳輸。
圖1為矩形波導定向耦合器的三種典型耦合結構。a是相距1/4導波長的雙孔耦合;b是間距和長度都等于1/4導波長的雙串聯分支線耦合；c是在裂縫區域内TE和TE兩種傳播模式的連續耦合。以a和b兩種結構為例，從端口①輸入的信号分兩路耦合到副線後，朝端口④方向因行程相等而同相疊加，有輸出；朝③方向則行程相差1/2導波長而反相抵消，被隔離而無輸出。
圖2為微帶定向耦合器的兩種典型的耦合結構。A是間距和長度都等于1/4導波長的雙并聯的分支線耦合,b是在平行區域内電場和磁場兩種結構連續耦合。以b的結構為例,從端口①輸入的信号由電場耦合在副線的兩個端口上産生同相感應電壓，磁場耦合則産生反相感應電壓。結果在端口④處相加而有輸出，③處則抵消而呈隔離無輸出。
圖(1)
圖(2)
圖(3)
此外,也可構成其他傳輸線的定向耦合器（圖3）。
網絡特性
定向耦合器可被看作為四端口網絡，其特性可用散射矩陣【s】表示，即
計算公式
其中各端口的反射系數sii(i=1、2、3、4)的值很小（理想值為零）,表示各端口的比對情況；耦合系數s13=s31=s24=s42的值由設計時候的耦合度決定，比如10db耦合器，s13=s31=s24=s42=10db，s14=s41=s23=s32是隔離系數，理想值為零。
定向耦合的主要技術名額是耦合度C（分貝）、定向性D（分貝）和工作頻帶，其中
C=-20lg|s14| (dB)
D=20lg|s14/s13| (dB)
理想定向耦合器的散射矩陣為
兩個輸出信号有90°的相位差。
上述雙孔或雙分支線耦合的單節定向耦合器工作頻帶較窄。若采用多孔或多分支線耦合結構的多節定向耦合器（幾個單節的級聯），可借助綜合設計方法展寬工作頻帶。
主要參數
定向耦合器主要參數有以下幾個：
1、直通參數：根據散射矩陣可知由S21表征。
2、耦合參數：根據散射矩陣可知由S31表征。
3、隔離參數：根據散射矩陣可知由S41表征。
4、反射參數：根據散射矩陣可知由S11表征。