定向耦合器可被看作为四端口网络，其特性可用散射矩阵【s】表示，即

其中各端口的反射系数sii(i=1、2、3、4)的值很小（理想值为零）,表示各端口的匹配情况；耦合系数s13=s31=s24=s42的值由设计时候的耦合度决定；s14=s41=s23=s32是隔离系数，理想值为零。

定向耦合的主要技术指标是耦合度C（分贝）、定向性D（分贝）和工作频带，其中

C=-20lg|s14|　 (dB)

D=20lg|s14/s13|　 (dB)

理想定向耦合器的散射矩阵为

两个输出信号有90°的相位差。

上述双孔或双分支线耦合的单节定向耦合器工作频带较窄。若采用多孔或多分支线耦合结构的多节定向耦合器（几个单节的级联），可借助综合设计方法展宽工作频带。