微波工程 - 方向耦合器
方向耦合器是一种用于采样少量微波功率以进行测量目的的器件。功率测量包括入射功率、反射功率、驻波比等。
方向耦合器是一个四端口波导结，由一个主波导和一个辅助波导组成。下图显示了方向耦合器的图像。
方向耦合器用于耦合微波功率，可以是单向的或双向的。
方向耦合器的特性
理想方向耦合器的特性如下。
所有端口都与终端匹配。
当功率从端口1传播到端口2时，一部分功率被耦合到端口4，但不会耦合到端口3。
由于它也是一个双向耦合器，当功率从端口2传播到端口1时，一部分功率被耦合到端口3，但不会耦合到端口4。
如果功率从端口3入射，一部分功率将被耦合到端口2，但不会耦合到端口1。
如果功率从端口4入射，一部分功率将被耦合到端口1，但不会耦合到端口2。
端口1和3是解耦的，端口2和端口4也是解耦的。
理想情况下，端口3的输出应为零。然而，实际上，在端口3处观察到少量称为回波功率的功率。下图显示了方向耦合器中的功率流动。
其中
$P_i$ = 端口1的入射功率
$P_r$ = 端口2的接收功率
$P_f$ = 端口4的前向耦合功率
$P_b$ = 端口3的回波功率
以下是用于定义方向耦合器性能的参数。
耦合系数 (C)
方向耦合器的耦合系数是入射功率与前向功率之比，以dB为单位。
$$C = 10 \: log_{10}\frac{P_i}{P_f}dB$$
方向性 (D)
方向耦合器的方向性是前向功率与回波功率之比，以dB为单位。
$$D = 10 \: log_{10}\frac{P_f}{P_b}dB$$
隔离度
它定义了方向耦合器的方向特性。它是入射功率与回波功率之比，以dB为单位。
$$I = 10 \: log_{10}\frac{P_i}{P_b}dB$$
隔离度（dB）= 耦合系数 + 方向性
双孔方向耦合器
这是一种方向耦合器，具有相同的主波导和辅助波导，但有两个小的公共孔。这些孔之间的距离为${\lambda_g}/{4}$，其中λg为波导波长。下图显示了双孔方向耦合器的图像。
双孔方向耦合器的设计是为了满足方向耦合器的理想要求，即避免回波功率。在端口1和端口2之间传播的一些功率会通过孔1和孔2逸出。
功率的大小取决于孔的尺寸。这两个孔处的泄漏功率在孔2处同相，叠加功率导致前向功率Pf。但是，它在孔1处异相，相互抵消，防止回波功率的发生。
因此，方向耦合器的方向性得到改善。
波导接头
由于波导系统不能总是以单件形式构建，因此有时需要连接不同的波导。这种连接必须小心地进行，以防止诸如反射效应、驻波的产生以及衰减的增加等问题。
波导接头除了避免不规则性外，还应通过不影响E场和H场模式来注意它们。波导接头有多种类型，例如螺栓法兰、法兰接头、扼流圈接头等。