毫米波及亚毫米波是一个极具吸引力的频段。由于频率高，波长短，频带宽等特点，它不但在雷达，通信及射电天文学方面有广阔的应用，而且在等离子体加热方面也有重要的应用。为了传送高功率毫米波，传统的传输线已变得不能满足实际需要。东南大学杨鸿生教授1989年提出圆形槽波导，得到国家自然科学基金会立项支持，批准号为69271013。同年在工SRAMT国际会议上首次报导。1997年在圆形槽波导的基础上又提出一种新型波导——皱褶圆形槽波导，同样获得国家自然科学基金会立项支持，批准号为1978500l(高技术)。于2000年IR&MMW国际会议上首次报导。 皱褶圆形槽波导在结构上兼具槽波导和皱褶波导的特征，在假设皱褶厚度无限薄，且皱褶周期远小于波长的理想条件下，严红辉博士分析了皱褶圆形槽波导的传输及辐射特性。分析表明，皱褶圆形槽波导可作为一种低损耗、大功率容量的传输线应用于毫米波和亚毫米波系统。但是，在短毫米波甚至亚毫米波段，由于机械加工条件的限制，皱褶圆形槽波导每个波长长度上不可能加载很多数量的皱褶。实际上皱褶圆形槽波导的每个波长长度上一般只有较少的皱褶周期，并有一定的齿宽。此时，波导内的空间谐波等对传输和辐射特性的影响已不容忽略。 本博士论文的主要贡献是：(1)第一次考虑了皱褶圆形槽波导内空间谐波和齿宽厚度的影响，推导出了皱褶圆形槽波导的特征方程；(2)第一次分析了在空间谐波和齿宽厚度的影响下，皱褶圆形槽波导的传输特性和辐射特性；(3)第一次设计了皱褶圆形槽波导、皱褶圆形槽波导喇叭天线和皱褶圆形槽波导模式变换器，并进行实验测量，实验结果与理论分析符合良好。 第一章，首先概述了槽波导和皱褶波导。然后，回顾了在皱褶周期远小于一个波长的理想条件下，皱褶圆形槽波导的研究情况。最后，根据实际上遇到的问题，我们采用空间谐波法来 处理皱褶圆形槽波导，研究空间谐波等因素对传输特性及辐射特性的影响。 第二章依据Floquet定理，在考虑到波导中心区域的空间谐波等对传输及辐射特性影响的基础上，经过复杂的数学推导得到了波导的特征方程。根据波导的特征方程，借助于数值计算，我们首先分析了空间谐波对波导传输特性的影响程度。计算结果表明，是否计及空间谐波对其特性的影响，它们之间的确存在着不容忽略的差异。但在一般情况下，考虑一阶空间谐波的影响已有相当的精度，所以在实际工作中取一阶近似即可。然后，我们进一步详细分析了波导结构的各个几何参数对其传输特性的影响，研究了波导的低频截止条件、高频截止条件、快慢波分界点和波导的衰减特性等，为设计皱褶圆形槽波导提供了依据。我们还画出了各种情况下的色散曲线和衰减曲线的变化。最后，我们利用谐振腔方法测量了波导的波导波长，通过与理论波导波长相比较，验证了我们的理论分析与实验结果符合良好。 第三章主要研究由皱褶圆形槽波导构成的口径面天线问题。主要内容包括： (1)皱褶圆形槽波导辐射器的远区辐射电磁场和辐射方向图等； (2)皱褶圆形槽波导喇叭天线的远区辐射场计算及辐射方向图等； (3)皱褶圆形槽波导喇叭天线的远区辐射场方向图和输入驻波比的实验测量；(4)计算了喇叭天线增益的理论值，且和实验值作了对比。我们设计制造了一小张角的8mm波段喇叭天线，用以验证我们的理论分析。在毫米波国家重点实验室，利用HP85301B天线测试系统，在26.5GHz-40.0GHz的频率范围进行了测量。实验结果表明，这种新型的喇叭天线具有频带宽、主瓣增益高、旁瓣幅度低以及方向性好等突出优点。实验结果与理论分析符合良好。 第四章，分析和设计了一个TE<,11>-HE<,11>模式变换器。它利用一段具有渐变皱褶深度的皱褶圆形槽波导来实现，通过改变其皱褶深度，使之由深到浅，从而使得它的内壁的纵向表面电抗由光壁波导的零电抗逐渐过渡到皱褶波导内壁的纵向表面电抗值，从而实现圆形槽波导中TE<,11>模到皱褶圆形槽波导中HE<,11>模的转化。为了检验所设计的圆形槽波导一皱褶圆形槽波导模式变换器的变换性能，加工制造了一个8mm频段的模式变换器，且在矢量网络分析仪上测量了该变换器的散射参数。实验结果表明，该器件的反射系数较小，符合理论分析的结论，且能满足天线的测量需要。