作为一种具有大功率和高增益等特点的微波电子管,速调管广泛应用于高能粒子加速器、通信、雷达、电子对抗等领域。随着各领域对速调管性能需求的不断提高,对速调管CAD软件研究也成为速调管研究的热点之一。注波互作用对速调管的输出功率、带宽等指标具有直接影响,于是建立快速准确的速调管注波互作用理论分析模型,进行准确高效的注波互作用数值模拟研究,进而对速调管的性能进行改进优化,是速调管设计与研制的迫切需求。针对速调管的复杂结构,商用CAD软件的准确性、易操作性、求解速度都有待提升,因而开发专用于求解速调管注波互作用的软件可为速调管发展提供良好助力。基于上述原因,在参考了大量文献的基础上,本论文对速调管注波互作用理论模型进行了研究,主要工作点和创新点如下:1.基于速调管时域TESLA注波互作用模拟方法和一维电子圆盘模型,对圆形注速调管一维稳态频域注波互作用模拟方法进行了研究。进行谐振腔注波互作用模拟时,首先从麦克斯韦方程组出发,利用本征模式的正交性和完备性,通过场的广义电报方程和模式展开式,快速求解速调管谐振腔内和电子注通道内的模式展开系数,然后结合空间电荷场和外加聚焦磁场,将电子注从谐振腔起始位置开始,逐步推进,然后根据粒子运动轨迹更新电流源分布,电流源反向激励电磁场,直至谐振腔结束位置,即完成一次迭代,重复上述过程,直到得到稳态的谐振腔收敛电压电流;进行漂移段注波互作用模拟时,利用空间电荷场和外加聚焦磁场逐步推进电子运动。2.基于一维稳态频域注波互作用模拟方法,通过间隙分布函数来表示间隙电场分布,然后利用电子注通道内广义电报方程的数值求解方式,采用MATLAB开发设计了具有图形界面的圆形注速调管注波互作用计算软件,并对X波段速调管进行了仿真求解,与AJDISK软件仿真结果进行对比,得到了比较接近的结果。3.对带状注速调管一维稳态频域注波互作用模拟方法进行了研究,即首先建立一维电子矩形薄片模型,然后利用矩形波导本征模式的正交性和完备性,结合谐振腔内的谐振模式,得到电子注通道内和谐振腔内的模式展开系数,然后通过格林函数法计算薄片之间的空间电荷力,结合高频电磁场与外加聚焦磁场,推进粒子运动,利用得到的粒子轨迹求解电流源。电流源又激励高频电磁场,如此反复,直至最后得到稳态的谐振腔收敛电压电流,从互作用入口到互作用出口交替进行谐振腔和漂移段内的注波互作用计算,即完成速调管稳态注波互作用特性的模拟。采用MATLAB开发设计了具有图形界面的带状注速调管注波互作用计算软件,然后对一只W波段速调管进行了仿真求解,并与CST粒子工作室的仿真结果进行了对比,分析了软件与CST粒子工作室结果差异的原因。本文所设计开发的关于圆形注速调管注波互作用计算软件与带状注速调管注波互作用计算软件具有频域法的高效性和稳定性,操作简单,大大提高了速调管注波互作用的仿真求解速度,可用于单间隙速调管和分布作用速调管中的注波互作用的数值仿真。