本文设计了一个耦合度要求为40dB，插入损耗小于0.2dB的定向耦合器，采用矩形波导双孔定向耦合器并对波导双孔定向耦合器进行着重介绍与分析，采用HFSS软件进行仿真获得所需结论。

1．2  章节分布

第二章主要介绍了矩形波导的相关知识，矩形波导中可能存在的场有无穷多种，但能在矩形波导中传输的场需满足传播条件：λ0<（λc）mn。TE10模为主模，其场分量方程、场结构分布图、壁电流分布都已介绍，最后讨论了一下传播TE10模的矩形波导的截面尺寸，得到：a<λ0<1.8a，中心工作波长可取上、下极限波长的几何中值：λ0=1.4a，窄边尺寸b一般选为宽边尺寸a的一半。

第三章

介绍了定向耦合器的基本原理。定向耦合器是一种具有定向传输特性的四端口元件，它是由耦合装置联系在一起的两对传输系统构成的。

定向耦合器的性能指标有：耦合度，隔离度，定向度，输入驻波比和工作带宽。作为一般的实用情况，定向耦合器的性能根据其在工作频带内中心频率处的耦合度、方向性及特性阻抗来确定。电路设计者利用这些数据能够计算出耦合器的结构参数。

定向耦合器的种类繁多，我们根据它的耦合情况分为，直接耦合，平行耦合和小孔耦合。不同的耦合器的分析方法不同，但他们都是四端口网络，可采用网络理论来分析他们的共性，从而得到定向耦合器的一般特性。

第四章着重介绍了矩形波导双孔定向耦合器的工作原理和尺寸设计，利用波程差不同的分波干涉，分别得到了耦合口和隔离口。根据矩形波导尺寸与波长的要求，使用BJ-320矩形波导，在两波导的公共窄壁处开两个形状大小相同、孔间距为λp/4的小孔，孔径通过耦合度可计算得到。

第五章主要介绍了HFSS的相关知识，解释了涉及到此次设计的该软件功能的一些计算原理，如扫频解、求解方法类型、S参数定义和求解、边界条件及激励设置。也介绍了如何使用该软件建立所要的矩形波导双孔定向耦合器模型，并最终确定了孔径，讨论了一下矩形波导耦合器的定向性。文献综述

2  矩形波导

矩形波导是横截面为矩形的空心金属管，截面如图2.1所示。在这种单导体的空心波导中不可能存在TEM波，只能存在TE波或TM波，属于色散导波系统。因若波导管内果真存在TEM波，则电磁波分量应全部存在于横截面内而无纵向分量；又因为磁力线是闭合回线，由安培定律知，这样的闭合磁力线必是由轴向电流产生的，此轴向电流可以是传导电流，也可以是位移电流，在同轴传导线中，该轴向电流为内芯上的传导电流，在空心波导管中只可能是位移电流，这表明沿轴向一定有电场的纵向分量存在，而这又与TEM波的特征相矛盾，故空心波导管不可能存在TEM波。

图2.1 矩形波导截面

2. 1  矩形波导中的模式

一般来说不同的场分布具有不同的传播特性，但由于它们都能满足矩形波导的边界条件，因此能独立地存在于矩形波导中。矩形波导中有TEmn和TMmn两个系列无限多种不同的模式，不同模式的截止波长（λc）mn与m，n有关