定向耦合器是一种有着方向性的微波无源器件，它常被广泛的应用于微波和毫米波领域，例如用于功率监视系统、测量系统、功率分配系统与合成系统等。近几年来，随着耦合器加工工艺的变化，定向耦合器也逐渐成了通信系统中不可缺少的元件。在无源电路中，定向耦合器多用于滤波器和匹配网络中；在有源电路中，主要用在移相器、混频器、平衡放大器、衰减器等。定向耦合器的种类很多，在结构和原理上也有很大区别。近几年来，微带线和带状线定向耦合器因为其体积小、性能好、容易加工的优点发展迅速，种类繁多，是比较常见的耦合器类型，但是此类耦合器普遍承受功率低。而波导型定向耦合器承受功率高，工作带宽比较宽，在大功率系统中应用比较多。本文主要是针对波导类定向耦合器进行分析研究，对单孔和多孔的定向耦合特性进行分析比较，设计出一种性能更好，比传统波导定向耦合器更具优势的波导定向耦合器。本文首先通过对孔耦合理论的学习，了解了单孔耦合和多孔耦合的工作原理。之后在传统波导定向耦合器的理论基础上，我们对单孔波导定向耦合器的结构参数进行了分步研究比较，得出了定性耦合器的各结构因素对耦合性能的影响关系。在此基础上，我们又对波导定向耦合器进行了创新性的设计研究，对耦合结构进行了优化改进，提出了三角形和矩形的耦合孔结构。通过在软件中优化设计以及仿真比较，最终设计出了一种耦合结构紧凑、工作频带更宽、方向性更好的波导定向耦合器并申请了专利。经过加工测试，验证了其优越性及实用性。通过本文的工作，提出了波导定向耦合器的创新性设计形式，对以往波导型定向耦合器在各个方面进行了优化改进，为波导定向耦合器的设计提供了新的思路及方法。通过测量验证，此类耦合器可用于波导定向耦合系统的实际应用。