提出了不同模式進行耦合時，對場分量幅值系數(shù)進行歸一化的方法，從而實現(xiàn)了過模波導定向耦合器的設計。仿真模擬驗證了利用該方法進行設計的可行性。

　　H.A.Bethe的小孔衍射理論是涉及小孔耦合的所有波導元件，定向耦合器、選模耦合器、取樣耦合器、各種小孔激勵裝置等等的計算基礎，R.E.Collin進而提出了小孔耦合定向耦合器的設計方法。但是，Collin方法是基于進行耦合的主、付波導種類、尺寸和模式都相同的前提下建立的，這對常規(guī)定向耦合器來說一般都是成立的，而在高功率微波系統(tǒng)中，為了提高波導傳輸?shù)墓β嗜萘浚�普遍使用過模波導，這就使得在這類系統(tǒng)中的定向耦合器主、付波導不同，主波導都是過模波導，而且以圓波導為多，而付波導則一般采用基波矩形波導，以便于與測試儀器連接，進行波形、功率、頻譜、頻率等的測量。顯然，這時的定向耦合器，不僅主、付波導的類型、尺寸不同，而且傳輸模式也不同，這就使得Collin的設計方法不再能直接應用于過模波導定向耦合器的設計。

　　1、過模波導定向耦合器設計基礎

　　定向耦合器最主要的參量耦合度的計算，涉及到主、付波導中的功率大小：

　　式中，P1為主波導中的入射波功率，P+2為在付波導中激勵起來的正向傳輸波的功率。如果主、付波導相同，模式相同，則主、付波導中傳輸?shù)哪Ｊ讲▓龇至勘磉_式也就相同，它們的功率比就可以直接用幅值比代替，式(1)就可以簡化成

　　式中，A1為入射波的幅值，A+2為在付波導中正向傳播的被激勵波的幅值，a+ 為主波導入射波與付波導正向激勵波之間的耦合強度。這一計算式就是常見的定向耦合器設計方法的基礎。

　　但如果主、付波導類型、模式不同，則它們中的場表達式也就不同，它們的幅值系數(shù)就不具有可比性，因此式(2)不再適用于過模系統(tǒng)。為此，我們可以在等功率條件下來求出兩個不同模式各自的幅值系數(shù)，使之獲得可直接相比的幅值。令

　　式中，C為場分量的幅值系數(shù)，由于場分量的表達式可以寫成不同的形式，因此即使對同一i模式，C 也可以是不同的。ei、hi為場的分布函數(shù)。i=1時表示主波導中的入射模式，i=2時表示付波導中的被激勵模式。

　　3、設計結果

　　不考慮方向性的優(yōu)劣，取主波導R =14mm，付波導為標準矩形波導a×b=7.112×3.556mm2，耦合孔厚度t=0.1mm，給定耦合度為60dB，在f=35GHz頻率上計算耦合孔半徑r0以及耦合度的頻率特性。

　　計算得到的r0 =0.581mm，在此r0值下，改變頻率f，就可以得到不同頻率對應的隔離度與耦合度。為了驗證計算結果的正確性，在以上尺寸下進行了仿真模擬，模擬結果與計算結果如圖2所示。可見，計算與模擬結果良好吻合，證明我們提出的過模波導小孔耦合的設計考慮是正確的。

　　因為只是為了驗證提出的方法的可行性，因此只舉了一個最簡單的例子，實際的定向耦合器絕大多數(shù)是多孔的，關于多孔定向耦合器的設計，已由文獻給出，這里不再進行討論。

　　本文提出的方法僅為作者的初步考慮，提出來供大家探討。