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近年来,随着强流相对论电子技术的进步,高功率微波的研究的到了很好的发展,其输出功率和能量有了很大提高。对于工作在高阶模的高功率回旋管,传统的模式转换器已很难满足要求,因此能集成到回旋管内部的准光模式转换器的相关研究变得十分必要。国外对准光模式变换器的研究起步较早,相关的理论比较成熟,而国内的相关研究才刚开始。本文对准光模式变换器的相关理论做了比较详细的研究,对阶梯型和斜切型Vlasov辐射器,以及Denisov辐射器的辐射特性做了详细对比。并对模式转换器的聚焦镜面系统,相位校准处理和镜面平滑处理做了相关分析。其中对辐射器的相关理论分析主要采用几何光学原理和模式耦合理论,并以此编写了数值计算软件。在此基础上以TE10,4模为例,进行数值计算得出辐射器波导壁电流分布,并对比FEKO的仿真结果,其中理论计算和FEKO仿真结果比较吻合。在进过相关的理论分析之后,文中分别设计了220GHz TE0,3模Vlasov准光模式变换器和140GHz TE10,4模Denisov准光模式变换器,并给出了数值计算和FEKO的仿真结果对比分析,结果表明理论分析和数值计算是准确的。同时在数值计算和仿真分析过程中,KSA相位校准算法能显著提高输出波束的高斯含量,但是相位校正后的镜面平滑处理还不够完美,还有很多问题有待解决。本文的主要内容为:1、简单介绍了高功率微波技术的发展过程以及准光模式变换器在高功率回旋管中的应用。2、采用几何光学理论和模式耦合理论分析了Vlasov辐射器和Denisov辐射器的辐射机理,以及各自的辐射特性。3、以几何光学为依据推导出准椭圆聚焦镜面的结构方程,并介绍了准光模式变换器的镜面设计过程,同时也对KSA相位校准算法的原理做了理论分析。4、分别设计的Vlasov准光模式变换系统和Denisov准光模式变换系统,并给出了数值计算和FEKO仿真的结果对比。