为适应电子侦察、电子对抗等系统的发展要求，微波系统不断的朝宽带、高性能、高度集成的方向发展。因此，作为微波系统中具有重要地位的定向耦合器的小型化宽带高方向性的研究一直是定向耦合器研究领域的重点和热点。定向耦合的类型有多种，其中应用最广泛的为带状线定向耦合器和微带线定向耦合器。带状线定向耦合器因其工作在TEM模式，相对于微带线定向耦合器有更高的方向性，因此，带状线定向耦合器的使用最为普遍。本文在现有理论基础之上进行创新研究，提出新方法，解决设计中遇到的问题，研制了三种不同类型的定向耦合器，测试结果证明了新方法的有效性。主要内容为：1．研究了定向耦合器的微波网络理论，推导并给出定向耦合器端口失配与方向性的关系式，通过该关系式阐明了端口匹配对方向性指标的重要影响。2．研究了ABCD矩阵理论和最小二乘拟合理论，建立寄生参数等效电路模型，编写MATLAB程序提取不连续地方的寄生参数。通过寄生参数比较，阐明了一个高性能的定向耦合器不仅要有指标优异的电路还要选择合适的同轴连接器。从电路的分析角度看，阻抗要匹配；从电磁场的角度看结构的过渡要尽量平滑。3．研究了耦合传输线理论，把偏置耦合带状线综合公式编写成MATLAB程序，方便定向耦合器的设计。将宽边耦合传输线与偏置耦合传输线相结合，研制了一个5节6-18GHz的3dB定向耦合器，仿真结果较好，测试指标满足设计要求。4．研究了渐变线定向耦合器的理论，构造目标函数，利用最小二乘法和局域优化算法，提出了获得权重函数的新方法，而且利用此方法研制了一个2-12GHz的3dB对称渐变线定向耦合器，仿真结果和测试指标优异。5．研究了多节非对称定向耦合器理论，设计2-18GHz的20dB定向耦合器，采用电容补偿的办法，对此定向耦合器进行改进，研制了改进后的定向耦合器，仿真结果和测试指标优异，尤其是大幅改善方向性指标达19dB，并且在前人研究的基础之上，阐明了设计补偿电容的基本原则。6．编写了设计渐变线对称定向耦合器的设计程序，降低了其设计难度，提高了设计效率。