由于准光模式变换器具有传输效率高、可方便实现波与电子束的分离等优点,因此成为近年来国际学术界研究的热点。目前,国外近70%的回旋(振荡)管都采用了这种功率提取结构。然而,在国内对该项技术的研究仍处于起步阶段,鉴于高功率毫米波源及其应用系统方面的发展需求,针对该技术进行细致深入地探究具有重要的意义。准光模式变换器主要由波导辐射器及多级反射镜构成。其中,高效率的波导辐射器是准光模式变换器中最为重要的器件之一,其性能直接决定了整个系统的效率。本论文第一部分对准光Denisov辐射器进行了研究,第二部分对辐射器性能测试系统中所需要的波导型圆极化器进行了研究和仿真设计。准光Denisov辐射器部分:首先,对准光Denisov辐射器的基本理论和基本设计方法进行了研究。应用几何光学理论分析了辐射器的基本工作原理,推导并归纳了辐射器内耦合波方程和耦合波系数,得到了辐射器内模式的成分比例。其次,编写了相关数值计算程序对准光Denisov辐射器进行数值计算。同时选择了两组已经公开发表文献中的Denisov辐射器作为对照,对程序的准确性进行了验证。最后,针对我校3mm回旋管系统的实际需求,给出了频率为94GHz,初始半径为9mm,总长度为224mm的TE62模准光Denisov辐射器的初步设计。计算结果表明在切割边缘电流幅值降低为汇聚中心点的10%。圆极化器部分:根据波的极化特性的基本理论,提出了半径渐变式的波导圆极化器模型,并分析了该类波导圆极化器的基本工作原理。运用HFSS仿真软件对该类型的Ka波段(频率为35GHz),初始半径为4.5mm的TE21模圆极化器进行了仿真计算,验证了该类型圆极化器的可行性。然后,针对我校研制的3mm波段辐射器辐射性能测试的实际需求对频率94GHz的TE61模圆极化器进行了初步地研究设计,由于模型电尺寸较大,经综合考虑,多次试探之后,选用了一个相对合适的电磁仿真软件进行了计算。