本发明涉及一种基于同轴硅通孔工艺的三维片上环形定向耦合器,包括:自上而下依次层叠设置的顶部布线层、衬底层和底部布线层,顶部布线层设置在衬底层的上表面,底部布线层设置在衬底层的下表面,顶部布线层内设置有顶部互连线,衬底层内垂直贯穿设置有若干TSV通孔和若干同轴TSV通孔,底部布线层内设置有底部互连线。本发明的基于同轴硅通孔工艺的三维片上环形定向耦合器,利用了同轴TSV内外层间的耦合特性并将其与衬底上下两部分多层布线交替连接,对电路拓扑中的耦合部分进行了等效,实现了1至4端口间结构的三维化,该结构相较于传统的耦合微带线结构其特性调整灵活度更高,减少了最小线间距等工艺限制的影响。