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定向耦合器被广泛应用于微波的各个领域，微波技术的发展对宽带微波大功率定向耦合器的要求也越来越高。波导以其功率容量大、加工简便等特点成为大功率定向耦合器的设计基础。同时，脊波导以其高频带、高截止波长等特点，也已成为拓展波导定向耦合器带宽的重要技术手段之一。本文主要从能够承受大功率和能够实现宽频带两个方面考虑，研究并设计三种基于S波段的新型异种传输线的定向耦合器。本文的主要工作可以概括为以下几点：1.研究了常见定向耦合器的结构、类型、带宽性能以及功率容量;对本文设计过程中所涉及到的波导结构：矩形波导、单脊波导、STSG （Single T-septum Guide）波导、脊圆波导等结构的特性进行分析：对定向耦合器的基本参数和工作原理进行研究。2.对使用宽边耦合的“矩形波导-脊波导”定向耦合器进行设计，分别采用单脊波导、STSG-单T型膜片波导两种结构作为副传输线，设计出两种新型定向耦合器。研究了孔壁间距、耦合孔形状（方形孔、三角形孔、圆形孔）、T型膜片参数对定向耦合器带宽和方向性的影响。研究表明，方形孔具有较好的宽带特性；改变T型膜片参数会影响耦合度的平坦性和幅值。经验证，两种定向耦合器比传统定向耦合器的带宽有明显提升。3.对使用窄边耦合的“矩形波导-脊圆波导”定向耦合器进行设计，分析圆波导内加脊和脊的位置对定向耦合器耦合强度的影响，此外，研究了等孔径圆孔、切比雪夫孔、等孔径方孔、等差方孔等四种耦合孔分布对耦合器性能的影响。4.分析了在输入功率为60KW时，三种波导定向耦合器的功率容量。
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