电子回旋共振加热（ECRH）是已被实验证实的热核聚变实验装置及未来商业聚变堆必备的辅助加热手段之一。当前正在运行的聚变装置ECRH系统多工作于100～140GHz之间,功率达数兆瓦;随着装置运行参数不断提升,ECRH系统工作频率需要达到170 GHz甚至更高,输出功率则需达数十兆瓦,通常采用准光学发射天线将高功率微波能量注入至装置目标等离子体区域。ECRH功率耦合性能取决于发射天线设计。为满足等离子体加热、电流分布控制等物理目标,发射天线采用可控转动光学镜组实现毫米波波束在特定角度范围内的转动入射。根据天线动态部件与等离子体的距离,天线设计可分为前端转向（FSL）发射和远端转向（RSL）发射两类。目前广泛应用于现阶段聚变装置的ECRH天线均是FSL天线,其特点为转动镜组靠近等离子体,具有高度集成及良好的波束转向聚焦特性。由于反应堆条件下中子辐照、复杂的等离子体电磁环境等给ECRH发射天线安全、可靠运行带来了极大的挑战,将运动部件远离等离子体放置的RSL发射天线也是目前反应堆条件发射天线的研究重点之一,由于其固有的良好抗辐照损伤及可维护特性,它也是未来示范反应堆（DEMO）ECRH发射天线重要的候选方案。论文围绕中国聚变工程实验堆（CFETR）物理目标和ECRH设计需求,同步开展了多波束汇聚前端转向天线光学设计和基于方波纹波导（SCW）的远端转向天线发射技术研究。本文首先对ECRH准光发射天线中普遍存在的三种类型准光波束（高斯圆波束、简单像散波束和一般像散波束）的传播特性及准光变换特性进行了分析。以此为基础,结合CFETR物理需求,开展了基于多波束汇聚的前端转向天线光学布局关键参数和限制边界条件分析;开发了具有波束传播计算、准光镜组优化布局、包层开孔需求分析等功能的ECRH发射天线准光学设计软件,并验证了软件的适用性。利用该软件分别开展了用于CFETR电流驱动（ECCD）和新经典撕裂模（NTM）抑制的顶部发射天线的性能设计工作,完成了单窗口多波束汇聚性能评估和光学单元结构及聚焦入射性能设计。聚焦镜采用环向双曲率面型设计,通过准光布局优化,汇聚波束在功率沉积位置处尺寸分别为～110 mm和～85 mm,呈圆高斯分布,具有良好的局域性。基于光学设计,开展了天线与前端屏蔽包层集成设计,完成包层开孔需求分析和准光镜面热载荷分布计算。同时,论文首次开展了基于方波纹波导的CFETR ECRH远端发射天线设计研究。首先对SCW传输模式及与高斯模耦合激励进行分析,完成了 SCW优化设计,实现波导有效转向角度范围-14～14°;接着详细分析了波导边长、准直等误差对波导传输性能的影响。然后根据所设计的SCW对波束入射的要求,开展了配套的转向单元固定聚焦镜及转向镜运动轨迹设计。最后对固定发射镜组在CFETR窗口内的布局及波束传播路径进行了设计分析,完成RSL天线概念设计,该天线可实现单窗口 6 MW功率注入;固定聚焦镜分别采用环向双曲率和球形双曲率面型设计,波束在沉积位置束斑尺寸范围为87～103 mm;通过优化波束传播路径,可显著减小包层开孔面积。