高功率微波系统主要包括高功率微波源、高功率微波模式转换及传输系统、微波的发射和接收系统等组成。本论文研究的微波传输与模式变换系统对于整个微波系统的微波输出方式、工作模式、尺寸结构和能否高效工作都起着非常重要的作用。传输系统主要有过渡器和模式变换系统组成,为发射系统提供匹配的馈源。过渡器主要用于微波传输系统结构的匹配,而模式变换器主要是实现工作模式的匹配,它们都是靠调节传输结构实现匹配要求。本文主要是对圆波导结构的模式变换器及过渡器作了比较全面的研究。包括轴线弯曲结构、半径渐变结构的模式变换器和过渡器,以及波纹波导结构的辐射系统。本文利用数值分析设计了多种结构的模式变换器和过渡器。本文是在回旋管项目组的资助下,设计了一款轴线抛物线弯曲结构的波导模式变换器,已加工并正进行相关测试。本论文的主要工作和研究成果如下:1.根据耦合波理论,对过模轴线弯曲圆波导、半径渐变波导和波纹波导的模式耦合问题进行了理论分析,导出了耦合波传输线方程及相应的耦合系数表达式。2.根据波导耦合原理,编制了上述波导结构的数值计算程序。利用该程序验证了课题组实验获得参数,同时将该程序的计算结果跟仿真软件的仿真结果进行对比。对比后表明程序的高度正确性。该程序计算速度快,可以快速获得最优几何参数,为以后设计相关的波导模式变换器及过渡器提供了极大地方便。3.采用多种轮廓结构(圆弧、正弦、指数、高斯、立方、蛇形、抛物线)对多种过模弯曲模式变换器进行了研究,包括TM01-TE11、TE01-TM11和TE01-TE11模式变换器。并研究了波导端口间输入输出平行和垂直结构的模式变换器和过渡器。另外加工了一种抛物线结构的TE01-TM11模式变换器。4.应用多种轮廓曲线研究了一种工作频率为420GHz、半径渐变的过渡器。当采用一种可调拟合函数设计这种过渡器能够在尺寸上大为缩短,具有较好的应用前景。5.对TE11-HE11波纹直波导结构的模式变换器进行了研究,该种结构输出的高斯模优于采用光滑渐变结构输出的准高斯模。