随着大功率回旋管的发展,其注波互作用腔体越来越大,输出的模式阶数也越来越高,而这些高阶模式不能直接使用,需要借助于准光模式变换器将其转化为高斯模。为了验证准光模式变换器的可靠性,必须在安装之前进行测试,而测试的关键就是设计出准光模式变换器的源。目前国内外有两种不同的设计方式用于产生这种高阶模式的源,一种是同轴波导模式激励器,另一种是同轴准光模式激励器。为了深入研究同轴谐振腔,本文使用表面阻抗匹配法具体分析了同轴谐振腔的选模能力,相比于空心圆柱谐振腔,其具有更强的选模能力;然后结合麦克斯韦方程组和传输线理论推导了满足同轴谐振腔的一维线性微分方程组,通过编写Python程序求解此方程组,便可以得到沿腔体轴线电场幅值,以及腔体的谐振频率和绕射品质因数。使用程序可以快速优化出谐振腔的优化参数,这是传统电磁仿真软件无法比拟的。通过这些理论,本文设计了三种类型的同轴谐振腔,用于激励TE₆₂模,其工作频率分别为93.81 GHz、93.82 GHz、94.08 GHz,输出的TE₆₂模纯度分别为93.27%、80.39%、96.29%。在同轴谐振腔的基础上,设计了准光模式激励器。准光模式激励器由侧壁打孔的同轴谐振腔、准光抛物镜面、高斯喇叭和凸透镜组成。其中准光抛物镜面通过几何光学理论设计,高斯喇叭使用耦合波导理论设计,侧壁打孔是通过电磁仿真软件进行优化处理的。通过整体仿真优化,其输出的TE₆₂模纯度为97.81%,且带宽在1 GHz以上,但是转换效率没有同轴波导模式激励器那么高,整体转换效率仅有8.0%。这是由于腔体尺寸太小,且侧壁开孔数量有限,加之高斯波束能量不集中,导致了辐射到腔体内部的能量迅速减少。