定向耦合器作为一种微波无源器件被广泛的应用于微波以及毫米波电路系统中。定向耦合器最为主要的特点就在于其能将微波能量进行定向性的重新分配,这种定向性分配的方向和比例一般要根据微波系统具体需求的不同而选择不同的设计方案来达成。由于有着定向的分配微波能量的功能,所以定向耦合器主要被应用于微波系统的在线测量,雷达的反射监控以及宽带大功率衰减系统中。定向耦合器的类型也随着微波系统的发展得到了丰富与发展,例如从早期采用波导作为定向耦合器的传输系统发展到采用更小巧,更易于加工的微带或带状线作为传输系统,又或者从最初的小孔耦合发展到多孔阵列耦合,从平行线耦合发展到分支线定向耦合等。然而早期的很多带有实验性质的定向耦合器从主要的性能指标到产品整体体积以及易用性等各方面都已经不能满足我们的需求,因此研究设计性能优良,结构紧凑,易于系统使用的定向耦合器仍然具有着重要的意义。本文主要对波导定向耦合器进行了研究与设计。首先通过对定向耦合器的概念与发展历史的学习深入了解了定向耦合器的研究意义与研究现状。其次通过对波导定向耦合器理论中小孔耦合理论与相位叠加理论等理论知识的研究与学习为后续设计波导定向耦合器打下坚实的基础。在具体设计定向耦合器之前对可能影响定向耦合器性能的各项参数进行了大量建模仿真的验证与探讨工作,其中包括在三维电磁仿真软件CST里分别建立3至6孔这四种耦合器的模型,来探讨耦合孔数目对定向耦合器的影响;以及分别改变耦合孔的高度和厚度;波导的高度和宽度等相关参数来探讨最终所选用的耦合器优化变量。然后通过CST先建立定向耦合器的主体结构和过度结构模型再组合优化的方法,调整设计出性能指标优良H面紧凑型高方向性矩形波导耦合器。最后对H面紧凑型高方向性矩形波导耦合器进行了实物的加工和测试验证。最终的测试结果表明该定向耦合器在6.57GHz-9.99 GHz的频带内反射达到了-26 dB,耦合度为20 dB?1.5 dB,方向性达到了33 dB。