単純化されたモデルでは、1つの結合ループを持つ同軸方向結合器の基礎について説明します。 原理は、他のほとんどの方向性カプラで本質的に同じです。
同軸方向カプラーは、内側と外側の導体間の電界（Eフィールド）の方向が正波と逆波に対して等しいという事実を使用します。 しかし、磁場（Ｈ-ｆｉｅｌｄ）は、同軸線の内側導体を中心とする方向と、正波と逆波とでは逆の回転方向を有する。 これを図１ ０に対応する方向性ループ結合器で例示する。 1.
図。 1
アンプから負荷に流れる無線周波数（rf）電力は、内側導体から外側導体（グランド）への半径方向の電界および内側導体と外側導体間の円形の磁界を結
電界の小さな部分は、内部導体から結合ループの結合板に容量的に結合します。 これは地面に対してこの版のrfの電圧および地面に2つの50オームの抵抗器を通って電気で導く金属スペーサに均等に流れるrfの流れをもたらす。 順方向波の容量結合のために生じるこの電圧は、ポートと正の両方で等しくなります。 以下では、この電圧をVcapと呼びます。
既に述べたように、前方波はまた、伝播の方向に垂直で時計回りに配向した円形の磁場を生成する。 この磁場は、内部導体の周囲に位置し、外部導体によって束縛される。 この磁場の小さな部分が結合ループを貫通する。 結合板、2つの金属スペーサ、2つの抵抗器、および抵抗器間のグランドからなる結合ループは閉回路を構築しています。 結合ループを通るいわゆる磁束は、この閉ループ内に電流Ｉｉｎｄを誘導する。 この電流は、ポート1で正の電圧+Vindを生成し、ポート1の抵抗を流れます。 この抵抗を通過した後、誘導電流Iindはグランドに沿ってポート2の抵抗に流れます。 ポート2の抵抗を流れるこの電流の方向は、ポート1の抵抗を流れる電流とは反対です。 これは、電流が結合板に戻る前に、ポート2で負の電圧–Vindにつながります。
適切なジオメトリでVcapとVindが振幅と位相が等しいことを得ることができれば、ポート1にV capとv indを追加し、ポート2にVcapと–Vindを追加すると電圧はゼロ この場合、前方波は輸送された電力の一部をポート1に結合し、そのうちの何もポート2に結合しません。
Eフィールドの方向は同じだが、Hフィールドの逆の方向を持つ逆の波については、その逆もまた同様である。 ここで、容量性結合と誘導結合はポート2に追加され、ポート1では互いに消滅します。
ポート1では順波の比例部分のみを測定し、ポート2では逆波の比例部分のみを測定します。 従って方向結合器は別に前方および逆の波を測定できます。
実際には、今説明したような理想的な条件は決して見つかりません。 Vcap und Vindが正確に等しくない場合、順方向波は順方向電力の小さな部分をポート2にも結合します。 同様に、逆波は小さな部分をポート1に結合します。
たとえば、順方向波がポート1に輸送された電力の千分の一を結合する場合、方向性結合器の結合係数は-30dbです。 さらに、容量性結合と誘導結合の間のダイバーシチが小さいため（逆波のないメインラインの理想的なマッチングであっても）、ポート2で–65dBを測定する例を考えてみましょう（理想的には-infinity dBではなく）。 この場合、ポート1とポート2の結合には35dBの違いがあります。 この係数は方向性結合器の指向性と呼ばれ、この例では35dBです。
指向性は、方向性結合器の容量性結合と誘導性結合が振幅と位相でどれだけ一致するかの尺度です。 私達は少なくとも30dB、よりよい35から40dBの指向性を推薦します。 上記の2つの電圧VcapとVindについて説明した後、結合ループの形状だけでなく、2つの50オーム抵抗の品質と等価性が方向性結合器の指向性に強い影響を
要約すると、方向性結合器がどのように機能するか、具体的には、完全な方向性結合器が順方向波と逆方向波を別々に測定できるかを示しました。 さらに，方向性結合器のパラメータ指向性と非対称幾何学への接続を定義した。