微波工程 - 方向耦合器
方向耦合器是一種用於取樣少量微波功率以進行測量目的的器件。功率測量包括入射功率、反射功率、駐波比等。
方向耦合器是一個四埠波導結，由一個主波導和一個輔助波導組成。下圖顯示了方向耦合器的影像。
方向耦合器用於耦合微波功率，可以是單向的或雙向的。
方向耦合器的特性
理想方向耦合器的特性如下。
所有埠都與終端匹配。
當功率從埠1傳播到埠2時，一部分功率被耦合到埠4，但不會耦合到埠3。
由於它也是一個雙向耦合器，當功率從埠2傳播到埠1時，一部分功率被耦合到埠3，但不會耦合到埠4。
如果功率從埠3入射，一部分功率將被耦合到埠2，但不會耦合到埠1。
如果功率從埠4入射，一部分功率將被耦合到埠1，但不會耦合到埠2。
埠1和3是解耦的，埠2和埠4也是解耦的。
理想情況下，埠3的輸出應為零。然而，實際上，在埠3處觀察到少量稱為回波功率的功率。下圖顯示了方向耦合器中的功率流動。
其中
$P_i$ = 埠1的入射功率
$P_r$ = 埠2的接收功率
$P_f$ = 埠4的前向耦合功率
$P_b$ = 埠3的回波功率
以下是用於定義方向耦合器效能的引數。
耦合係數 (C)
方向耦合器的耦合係數是入射功率與前向功率之比，以dB為單位。
$$C = 10 \: log_{10}\frac{P_i}{P_f}dB$$
方向性 (D)
方向耦合器的方向性是前向功率與回波功率之比，以dB為單位。
$$D = 10 \: log_{10}\frac{P_f}{P_b}dB$$
隔離度
它定義了方向耦合器的方向特性。它是入射功率與回波功率之比，以dB為單位。
$$I = 10 \: log_{10}\frac{P_i}{P_b}dB$$
隔離度（dB）= 耦合係數 + 方向性
雙孔方向耦合器
這是一種方向耦合器，具有相同的主波導和輔助波導，但有兩個小的公共孔。這些孔之間的距離為${\lambda_g}/{4}$，其中λg為波導波長。下圖顯示了雙孔方向耦合器的影像。
雙孔方向耦合器的設計是為了滿足方向耦合器的理想要求，即避免回波功率。在埠1和埠2之間傳播的一些功率會透過孔1和孔2逸出。
功率的大小取決於孔的尺寸。這兩個孔處的洩漏功率在孔2處同相，疊加功率導致前向功率Pf。但是，它在孔1處異相，相互抵消，防止回波功率的發生。
因此，方向耦合器的方向性得到改善。
波導接頭
由於波導系統不能總是以單件形式構建，因此有時需要連線不同的波導。這種連線必須小心地進行，以防止諸如反射效應、駐波的產生以及衰減的增加等問題。
波導接頭除了避免不規則性外，還應透過不影響E場和H場模式來注意它們。波導接頭有多種型別，例如螺栓法蘭、法蘭接頭、扼流圈接頭等。