太赫兹行波管(THz-TWT)是近年来产生大功率水平太赫兹波的一种很有潜力的太赫兹源,而折叠波导慢波结构由于大功率容量、高耦合阻抗、易于加工制作等独特优点,已成为大功率高频率行波管最常用的慢波结构技术路线。本文对折叠波导慢波结构高频特性进行了深入的理论分析和数值计算,为0.67THZ折叠波导行波管设计了慢波结构和高频能量耦合结构,为研制太赫兹行波管奠定了基础。首先通过对太赫兹折叠波导慢波结构高频特性的理论分析,建立了简单模型和等效电路模型,分析了色散特性;依据周期系统慢波模的基本特性推导了耦合阻抗的计算公式;建立了损耗衰减系数的理论模型,利用博格尼斯函数法导出了弯曲波导衰减系数的计算公式,理论模型计算结果与软件计算结果吻合,可直接用于慢波结构设计。然后在理论分析的基础上,详细介绍了太赫兹折叠波导慢波结构的仿真分析方法,基于弗洛奎定理,建立准周期模型,来代替整个模型的计算,大大减少了计算区域,提高了计算效率。论文以0.67THz折叠波导慢波结构为例,详细分析了各结构参数对高频特性的影响,最后优化得到了较好的结果。在能量耦合结构方面,利用盒形窗的等效电路模型设计了 0.67THz行波管的传统输能窗,并用软件优化得到了非常规盒形窗的结构参数。基于小反射理论的斜面渐变过渡波导理论模型,推导出了双曲圆弧渐变过渡波导反射系数的计算公式,并根据阻抗变换理论计算了阶梯跳变波导的反射系数,并比较了三种过渡波导的计算结果。最后,为验证慢波结构设计结果,研究了注波互作用理论,在考虑了同步效应、损耗、空间电荷效应的基础上得到了计算行波管小信号增益的方程,并利用拉格朗日变量建立了行波管非线性理论的电子学方程和激励方程。利用设计的慢波结构作为输入参数,计算了行波管增益,结果发现非线性增益与PIC计算结果接近,验证了慢波结构的设计,与电磁仿真软件PIC计算相比,利用理论模型大大提高了计算效率。