对称定向耦合器在微波和毫米波电路设计中应用十分广泛,随着通讯技术的不断发展,不论是军用频段还是民用频段都有向更宽频带拓展的趋势,所以对对称定向耦合器的频带和性能都提出了更高的要求。然而单节平行线耦合器很难实现宽频带和高性能,所以就需要设计多节对称耦合器,展宽频带和提高性能。对于多节对称定向耦合器的设计,如果采用传统设计方法很难在短时间内优化出好的结果,所以有必要提出一个更快速的对称耦合器综合优化方法。本文在总结前人的成果基础上,提出了一种新的对称耦合器综合设计的优化方法。该方法首先将等波纹函数用勒让德多项式展开,然后通过拟牛顿法和共轭梯度法求解勒让德多项式的展开系数。数值结果表明该方法的收敛速度远远快于传统的幂级数展开方法,而且能够对阶数极高的对称耦合器进行性能优化。为了验证综合优化方法的有效性,本文设计了一款宽带对称耦合器,频率范围为0.5-3GHz。综合优化方法对理想耦合线电路模型直接优化出了好的结果,而由于没有考虑各耦合节间的连接,所以还需在HFSS中进一步优化。在实际电路模型存在耦合节间不连续性问题,本文采用加载电容枝节进行了改善,经仿真与实物测试表明改善十分有效。耦合器的小型化也是目前发展的趋势之一,对于反向定向耦合器小型化设计,目前最主要的方法是采用弯折线法。虽然弯折线法会影响耦合器的隔离度,但总体来说对耦合器的性能影响比较小。另外,弯折线法也有很多局限性,比如,它一般适用于频率1GHz以下的频段,同时应用在多节耦合器中会加大耦合器走线的难度。本文还创新的提出了可重构法设计耦合器,给出了一种双频带耦合器的建模方法,经仿真验证可重构实现耦合器确实可行。但是由于可重构加入了PIN管,会恶化耦合器的性能。可重构法虽然会对耦合器的性能造成轻微的影响,但是能实现多个离散频段的耦合器,同时能缩小耦合器尺寸67%以上,这些都是传统设计方法不能达到的。