过模波导是高功率微波传输与发射系统中普遍采用的传输线形式。由于其横截面尺寸远大于标准波导,因此在很大程度上能够降低传输线中的最大电场强度,从而达到避免击穿并提高功率容量的目的。在系统集成过程中,为了满足导行电磁波点到点复杂变向传播要求,波导弯头与柔性软波导连接必不可少。相对于常规标准波导弯头与软波导连接器件而言,过模波导对这一技术问题时面临着极大的技术挑战。根据波导模式传输的正交性理论,在规则波导中各电磁波模式直接不发生能量耦合。然而在弯曲、变形等工程应用条件下,正交性原则不再成立,导波模式与寄生模式之间发生复杂的耦合过程,导致局部场强激增、功率容量下降、传输线末端失配、馈源辐射特性改变等一系列工程问题。随着应用系统对功率容量要求的不断提升,波导横截面尺寸继续增大,如何在满足导行波复杂点到点变向传输的过程中解决寄生模式抑制问题成为目前高功率微波传输技术领域的重点研究方向之一。论文针对高功率TM01模传输线中的紧凑化过模波导弯头与柔性连接波导技术开展研究,从常用过模圆波导的弯曲耦合问题出发,构建模式耦合理论和模型,在耦合波理论的分析基础上,通过改变横截面形状与弯曲路径等方式相结合的方法寻求解决上述问题的技术途径。论文的主要工作内容和贡献如下几个方面:1、从耦合波理论出发,对轴线弯曲圆波导的耦合波方程开展研究,推导并给出了圆波导中模式之间的耦合系数。结合TM01模式在弯曲波导中的传输关系式,通过相应的数值工具,对常曲率过模TM01模90°弯头进行了设计和分析。之后,为打破常曲率TM01弯头中存在的制约关系,通过数值迭代算法编写了弯曲轴线为变曲率的数值工具,在电磁仿真软件中建立了工作在X波段的变曲率TM01模90°弯头,验证了数值程序的准确性。其结构相比常曲率更加紧凑,在中心频点的传输效率达到99.65%。2、为进一步满足TM01弯头对高功率容量、宽带和结构紧凑的要求,在变曲率TM01模90°弯头的基础上,探究横截面的形变对波导传输器件的影响,对椭圆波导的耦合波方程进行了推导。通过改变椭圆端口的离心率的方法,实现了准确控制模式之间耦合,并最终设计出了最大弯曲半径为435mm的变曲率椭圆TM01模90°弯头,其在中心频点9.7GHz的传输效率为99.82%,相对带宽达到29.8%,功率容量为6.16GW。3、为探究TM01模式的在传输链路中的柔性传输,补偿高功率传输链路中连接位置的偏差,采用模式变换的方案设计了一种软性结构。根据波纹波导的结构特点,首先设计了一段中心频点在9.7GHz的传输TE01模式的软波导结构,计算出了其弯曲角度和传输效率之间关系,并能够实现在轴线方向上的拉伸或压缩。之后,为实现TM01模式到TE01模式的直接变换,设计了结构紧凑并传输效率高的TM01-TE01模式变换器,并在8.76GHz～10.69GHz范围内的转换效率大于98%,功率容量可达3.89GW。最后,通过连接二者验证方案。