6.2 Lange耦合器设计
普通的平行耦合微带线定向耦合器一般用于较弱的耦合情况（一般耦合系数小于-10dB），Lange耦合器（又称交叉指耦合器）可以用于耦合较强的情况，通常设计为3dB耦合。Lange耦合器不仅能有效地克服普通耦合线型定向耦合器耦合时过于松散的缺点，而且具有一个倍频程或更宽的带宽。因此，Lange耦合器在平衡放大器、功率分配器和平衡混频器中得到了广泛的应用。
Lange耦合器的结构如图6.30所示，输入端口①的输入功率一部分直接传送给直通端口②，另外一部分耦合到耦合端口③，在理想的定向耦合器中，没有功率传送到隔离端口④。Lange耦合器的直通端口②与耦合端口③之间有90度的相位差，可见Lange耦合器是正交耦合器。Z0为输入/输出微带线的特性阻抗，W为微带线的宽度，S为微带线之间的间距，λ/4为工作带宽中心频点处的四分之一波长。
图6.30 Lange耦合器结构
定向耦合器的基本指标
1.耦合度
耦合端口③的输出功率P3和输入端口①的输入功率P1之比，记作C：
影响耦合系数C的参数有，线宽比率W/H、缝隙宽度比率S/H、基板介电常数εr、导体厚度比率T/H和工作频率。这5个参数的微小偏差会导致耦合器奇偶模阻抗的相应改变，从而在并联的耦合线数目N固定的情况下使耦合系数C和特性阻抗Z0发生变化。
2.隔离度
隔离端口④的输出功率P4和输入端口①的输入功率P1之比，记作I:
I=-10log(P4/P1)=-201og|S41|
3.定向度
隔离端口④的输出功率P4和耦合端口③的输出功率P3之比, 记作D:
D=-10log( P4/P3 )=-20log|S41/S31|
4.插入损耗
直通端口②的输出功率P2和输入端口①的输入功率P1之比，记作IL：
IL=-10log （P2/P1）=-20log |S21|
5.输入驻波比
端口②、③、④都接匹配负载时的输入端口①的驻波比，记作ρ：
6.工作带宽
定向耦合器的上述C、I、D、ρ等参数均满足要求时的工作频率范围。