上世纪50年代,高功率微波逐渐成为热点话题。高功率微波系统主要由以下几个部分构成:高功率微波源、模式变换和传输、发射和接收系统。并且涵盖了众多领域:等离子体回旋共振加热、高分辨率雷达、定向能武器等等,已经有很多学者做过大量研究。高功率微波源之于整个高功率微波系统相当于心脏之与整个人体,尤为关键重要,它的性能优良与否直接决定着整个系统的性能。随着ITER计划的深入展开,高功率微波源被提出更高的要求。回旋管因为在高功率微波源领域里所展现出的优良特性,受到了越来越多的重视。由于传统的模式变换器很难应用在工作模式为高阶模的回旋管中,基于几何光学和耦合波理论的准光模式变换器的研究就显得十分必要。本文对研究高功率回旋管准光模式变换器所需要的理论进行了推导,基于几何光学和模式耦合的理论,分析辐射器内的波束传播特性。通过对比Vlasov辐射器和Denisov辐射器的工作特性,结果表明Denisov辐射器更适合高功率回旋管中的模式变换器。然后对模式转换器的聚焦镜面系统、矢量衍射理论和相位校准算法做了相关分析。接着本文结合自主编写的Matlab数值计算程序和FEKO电磁仿真软件设计了一款采用Denisov辐射器的准光模式变换器,它所采用的工作频率为工程上常用的140GHz,工作模式为高阶边廊模TE22,6模式。通过Matlab数值计算与FEKO电磁仿真软件的对比,一致的结果表明理论分析和数值计算是准确的。同时在相位校准过程中采用KSA算法。对输出窗处的场分布进行分析,并与我们理想的准高斯分布进行比照,得到相关参数特性,并对结果进行了分析。本文主要内容:1、对高功率微波技术进行了简单介绍,并且着重叙述准光模式变换器在高功率回旋管中的应用。2、通过仿真建模比较了 Vlasov辐射器和Denisov辐射器的相关特性及差异,并运用耦合波理论以及几何光学原理解释两者差异。3、介绍了后续镜面的构造过程,并依据几何光学理论分析对波束进行校正调整的过程。分析KSA算法,阐述后续镜面的设计过程。4、给出Denisov辐射器的数值计算结果和FEKO验证结果。并对最后结果进行分析。