高功率微波在社会、军事的各个方面发挥着十分重要的作用,例如高功率微波武器、等离子体加热、医用核磁共振等各类科研、军事工程。而高功率微波系统的运作必然离不开高功率微波的传导结构。本篇论文主要是对两大方面的研究,包括模式变换器和模式过渡器,模式变换器即通过调整波导结构,将某个模式向另外一个不同模式进行变换的器件,反之,过渡器则是通过改变波导结构参数,将某个模式从输入端口到输出端口进行传输的器件。本文分别研究了 TE₀₁可调拟合函数型过渡器、TE₀₁-TM₁₁正弦型模式变换器、半径周期渐变的TE₀₂-TE₀₁模式变换器以及7次方开槽结构TM₁₁-HE₁₁模式变换器,以上模式变换器和过渡器结构的仿真及实物图均给出。同时,作者还对TE₁₁-HE₁₁模式变换器做了理论研究。本文主要研究内容如下:分别阐述了轴线弯曲,半径不变的圆波导结构和半径随轴线渐变的圆波导结构的模式转换原理。以空间无源麦克斯韦方程组为基础,分别推导出了空间耦合的传输线方程以及耦合系数C±[m’n’][mn]。以耦合波理论为基础,基于MATLAB对工作于24.13GHz,半径16mm的模式过渡器进行数值计算,并对过渡器的各类函数结构进行了大量计算以及相互比较,最终获得相对较好的结构参量。将上述模型通过CST进行仿真验证,最终结果表明仿真与数值计算程序结果具有一致性。同时给出了该种结构的加工实物图。以耦合波理论为基础,通过数值计算程序,对一个工作于24.13GHz的半径呈双周期渐变的TE₀₂-TE0M模式转换器进行优化分析,最终HFSS的仿真结果证明设计正确性。此外设计了一款工作于35GHz的轴线呈弯曲结构的TE₀₁-TM₁₁模转,通过比较各类型结构,最终选定的正弦弯曲结构有较高转化效率及较短结构。同时还对横向开槽波纹波导的耦合系数、混合模的特征值进行了研究。根据耦合波理论,编写了 TE₁₁-HE₁₁模式变换的数值计算程序,并进行仿真验证,表明程序具备一定适用性。另外,通过HFSS设计了一款工作于35GHz的TM₁₁-HE₁₁模式变换器,并进行实物加工。