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随着真空电子器件不断向着高功率、高频率、小型化等方向发展,在传统速调管的基础上,各种新型器件应运而生。为了在低峰值功率下实现宽频带,发展了多注速调管;为了在高工作频率下获得高功率输出,发展了带状注速调管;为了在高频段克服传统速调管尺寸减小的困难,发展了扩展互作用速调管。带状注扩展互作用速调管,结合了带状电子注技术和扩展互作用技术,具有在高频段发展的巨大潜能。本论文利用MAGIC和CST对传统大功率速调管和W波段带状注扩展互作用速调管的高频结构和注波互作用系统进行了大量深入的研究工作,主要工作包括以下三个方面:1.研究了速调管谐振腔的工作原理与基本参数,利用等效电路理论建立了双重入式圆柱形谐振腔的结构参数和电气参数之间的关系。利用该关系设计了2.856GHz的双重入式圆柱形谐振腔,并利用MAGIC进行优化,完成了速调管谐振腔的正向设计。2.依据速调管谐振腔的基本理论与设计方法,设计了工作于S波段的五腔速调管,得到了各个谐振腔的具体几何参数。对该S波段五腔速调管的注波互作用进行了MAGIC模拟,分析了管子的性能。在此基础上,通过采用二次谐波腔和长漂移管对该速调管进行了优化设计,并分析了两种技术对速调管效率的影响。3.对新型的W波段带状注扩展互作用速调管进行了研究。利用CST与MAGIC设计了2?模W波段带状注五间隙扩展互作用谐振腔,重点研究了五间隙谐振腔关键结构参数对谐振腔特性阻抗与谐振频率的影响,并对器件稳定性与带状注扩展互作用双腔速调管的注波互作用特性进行了MAGIC仿真与分析。最后,在电子注电压为19.5kV,电流为3.5A时,获得大于8kW的输出功率、23dB的增益。论文通过开展传统大功率速调管和W波段带状注扩展互作用速调管的高频结构和注波互作用系统的研究工作,完成了速调管从谐振腔的正向设计到整管的模拟仿真。尤其是通过对W波段带状注扩展互作用速调管的高频结构和注波互作用系统的设计和模拟研究,对带状注扩展互作用器件性能的探索具有重要意义,为发展高增益、宽带宽的新型毫米波器件的研究打下基础。