耦合器是一种在微波通信领域具有广泛的应用的无源器件，具有提供信号的正交输出和功率分配等功能。双频微带线耦合器是近些年的研究热点，利用微带线实现的双频耦合器具有应用频段高，易于加工，易于集成等优点。然而器件尺寸是限制耦合器应用的重要因素之一。基于微带线耦合器进行器件小型化的新设计方法不断被提出，但是如何在小型化设计的同时保证耦合器的优良性能是当前研究的难点。本文重点对双频微带线耦合器的设计实现进行了研究，同时对双频微带线耦合器的小型化实现方法进行了探索。　　本文提出基于正交分支线结构的三种双频微带线耦合器设计方案。并基于微波网络理论和奇偶模分析法等理论，对其进行了理论分析和设计公式推导。对提出的基于正交分支线结构，中心接地正交分支线结构，开路枝节加载正交分支线结构的三种方案双频耦合器，进行了实验验证。并从输出幅度差、相位、带宽、方向性等性能指标方面进行了分析对比，指出了三种方案设计的双频微带耦合器的优劣势所在。　　本文提出了基于三分支线结构的双频耦合器小型化设计方案。首先对三分支线双频耦合器的理论分析和仿真验证，接着对双传输线等效理论进行了阐述和分析，最后提出了基于双传输线和三分支线结构的小型化双频微带线耦合器模型。与传统三分支线耦合器相比，该设计方案在实现双频工作的同时尺寸减少57.6%。与相关文献中结构相比，该设计的带宽和尺寸方面有明显的优势。