在耦合波理論的基礎上，對圓波導軸線彎曲結構的TE01-TM11模式變換器進行了理論分析。同時使用MATLAB 編制了迭代法的計算程序，并進行了大量的數值計算和優化，設計出了一種新型的90°彎曲圓波導TE01-TM11模式變換器，并給出該TE01-TM11模式變換器的最優化結構輪廓。數值計算表明該模式變換器的最高轉換效率達到99. 55%，轉換效率大于95%的帶寬超過29%。最后，利用CST 仿真軟件對該模式變換器進行了仿真驗證，仿真結果與數值計算結果一致性較好。

　　回旋行波管在毫米波段以其高功率、高增益、寬帶寬等優點，在高功率毫米波雷達、毫米波通信、電子對抗等方面有著廣闊的應用前景，因而在國際上倍受重視。由于，回旋行波管的輸出模式一般采用TE02模或TE01模，是對稱非線性極化的高階體模，其軸向輻射呈現出不理想的空心圓錐狀，不利于直接使用，需要進行模式變換。一般波導模式變換器按照以下兩種變換方案實現模式變換。

　　(1) TE0n(回旋行波管) -TE01(低損耗傳輸) -TE11-HE11(天線) ；

　　(2) TE0n(回旋行波管) -TE01(低損耗傳輸) -TM11-HE11(天線) ；

　　第一個變換序列的模式變換器沒有大的彎曲，只需要沿軸線旋轉TE01-TE11模式變換器就可改變電磁波的極化方向，非常方便，不過工作頻帶較窄并且變換器長度較長。第二種變換序列，用TM11模式作為中介極化模，然后再轉換為HE11模式向外輻射。目前，TE01-TM11圓波導模式變換器采用常曲率彎曲方法或簡單的正弦彎曲方法，文獻中介紹了兩種方法實現TE01-TM11模式轉換，其中常曲率彎曲轉換效率達到97. 6%、帶寬為34. 2%； 正弦彎曲轉換效率達到98. 9%、帶寬為32%。但以上變換器彎曲角度均為45° 左右。由于實際應用的需求，需將回旋行波管輸出的毫米波從豎直方向轉換成水平方向，那么就需要一個90°轉頭來實現以上輸出方向的轉變。目前實現90°方向轉變的方案主要有2種:①TE01-45°反射鏡-TE01-TE11-HE11( 天線) ，該方案存在輸出帶寬較窄以及變換序列復雜等缺點， 90%轉換效率的帶寬不到10%； ②TE01-45°TM11-TE01-TE11-HE11( 天線) ，文獻對第二種90°彎頭進行了研究，其基本思路是將兩個45°的彎曲圓波導對接，使得TE01模式先轉變為TM11模式，然后再由TM11模式轉變為TE01模式；

　　該方法有兩個缺點，一是模式變換過程過于復雜會導致能量的損失； 二是模式變換器是兩段對接而成，連接處對加工工藝要求較高。本文結合工程應用需求，設計了一種緊湊、高效的新型90°彎曲圓波導TE01-TM11模式變換器。設計出的模式變換器一方面直接實現了波導傳播方向90°的轉變； 另一方面TE01模式直接轉變為TM11模式輸出，減少了波導能量的損失并且實現一體化的設計。本文首先在耦合波方程理論的基礎上，運用迭代法對90°彎曲圓波導TE01-TM11模式變換器的幾何結構及尺寸進行設計、優化分析。最后，利用CST三維仿真軟件對設計出的90°彎曲圓波導TE01-TM11模式變換器進行仿真驗證，數值計算結果與仿真模擬結果一致性較好。

　　結論

　　本文采用TE0n(回旋行波管) -TE01(低損耗傳輸) -TM11-HE11(天線) 變換序列，利用迭代法優化設計出了一種新型的TE01-TM1190°彎頭模式變換器，簡化了橫向輸出TE01-HE11模式變換系統的復雜度。數值計算和仿真結果表明，設計的90°彎曲圓波導TE01-TM11模式變換器的最高轉化效率達到99. 55%，轉換效率大于95% 的帶寬達到29. 7%。以上研究工作為回旋行波管外接橫向輸出傳輸鏈路-模式變換器系統的設計提供了技術支撐。