高功率微波系统通常包括直流脉冲功率源、微波源、传输与发射三大子系统。每个子系统的设计性能对整个高功率微波系统都起着至关重要的作用。模式变换在高功率微波传输和发射子系统中扮演了非常重要的角色,它使高功率微波源的能量得以有效的传输和辐射,具有非常重要的研究价值和应用价值。本论文对波导型模式变换器和目前热门的准光型模式变换器进行了理论研究,优化设计了多波段的波导型模式变换器,并首次编写程序对准光型Denisov模式转换器内的耦合波方程和耦合系数进行了对比验证。本论文的主要工作如下:波导模式变换部分:1.利用耦合波理论研究了半径渐变和轴线弯曲圆波导中的模式耦合问题,整理了半径渐变和轴线弯曲圆波导中的耦合波方程及其耦合系数表达式,归纳了利用相位重匹配技术提高效率的几种常用结构。2.利用龙格库塔法对耦合波方程进行数值求解,优化出了不同频率和带宽条件下波导模式变换器的最优几何结构参数,并得出了波导半径、频率、弯曲曲率和带宽之间的相互变化关系。准光模式变换部分:1.利用耦合波理论研究了Denisov模式变换器非对称结构波导中的模式耦合问题。对准光Denisov模式转换器中的耦合波微分方程及其耦合系数进行了归纳、分析。2.结合准光理论和耦合波理论,编写程序计算了输入模式为TE2 8,8的Denisov辐射器。经过与公开发表文献结果的比照,验证了理论和程序的正确性,为项目组的进一步研究提供了理论依据。