许多高功率微波源产生的微波模式都是圆波导轴对称模式,由于其输出端口的口径场分布具有圆对称性,将导致轴向为零的环状远场方向图。因此研究轴对称模式的天线辐射技术具有重要意义。辐射天线的工程设计方案通常有三种:模式转换器+普通喇叭、Vlasov天线和COBRA(Coaxial Beam-Roatating Antenna)天线。本文从理论推导、数值仿真等方面研究了后两类天线,即可以直接辐射轴对称模式高功率微波的天线-Vlasov天线和COBRA天线。介绍了Vlasov辐射器的工作原理。并把Vlasov辐射器作为Vlasov天线的馈源,设计仿真了两种Vlasov天线。Vlasov辐射器不带反射面,结构比较简单,但方向图特性不理想,增益不高。为了提高天线性能,在Vlasov辐射器的基础上,在辐射器的上方加了一个反射面,形成了第一种Vlasov天线,结果天线的增益有了很大的提高,而且波束也变窄了很多,从而天线的性能有了明显改善。最后仿真设计的是加置了二级反射面的Vlasov天线,该天线的增益高达到了20.6dB,辐射性能更好,但体积大,结构不够紧凑。对COBRA天线的几何结构进行了详细的分析,通过调整口径面上不同区域电磁场的相位,改变口径场的轴对称性,无需模式转换,而使得天线轴向上辐射场最强。推导了天线的辐射公式,并对天线的辐射方向图和频带宽度进行了讨论。通过数值仿真,设计了一种由四块反射面组成的COBRA天线,天线在轴向上辐射场最强,增益达到28.4dB。