微波无源器件作为无线通信及雷达系统的核心器件之一,其发展趋势是小型化与集成模块化,并将在同一种介质基板上实现真正的微波多芯片组件,而基于LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic,低温共烧陶瓷)技术的微波多芯片组件是目前最接近实现的。定向耦合器是最常用的微波无源器件之一,功能是将信号按照设计者设定的方向及比例进行功率分配,其性能直接关系到整个射频电路系统的指标。论文基于多层结构的LTCC技术,系统研究了超小型定向耦合器的设计方法,设计了两种不同型式(片式器件与可集成模块)的超小型3dB定向耦合器。论文运用散射网络分析法及奇偶模分析法分析研究了定向耦合器,根据理论分析及仿真结果研究了影响定向耦合器隔离度及驻波比的因素,根据仿真结果归纳了不同电路结构对耦合器性能指标的影响、原因及消除方法,提出了优化模型的思路。根据单节耦合带状线定向耦合器的设计原理与方法,以片式器件的型式设计了一个中心频率为2.4GHz的3dB超小型定向耦合器。采用HFSS软件建立了器件模型,仿真结果为带宽1.2GHz,隔离度大于24dB,驻波比小于1.2,相位误差小于2°,性能满足设计要求。整个定向耦合器的体积仅为3.20mm×1.60mm×1.24mm,接近国外先进水平。工艺容差分析表明器件结构有良好的工艺适应性。以可集成模块的型式设计的3dB超小型定向耦合器由于减少了端口部分的干扰,取得了更好的输出参数,可满足模块化设计的需求。