近年来,微型真空电子器件得到了蓬勃的发展,其研发取得了令人瞩目的成果,已成为当前真空电子学领域的研究热点。折叠波导慢波结构作为一种全金属结构,在高频应用中具有大功率、宽频带、低成本、高重复性、易于加工等优点,有潜力作为小型辐射源应用于毫米波甚至亚毫米波段,是雷达、电子对抗、卫星通信、导航和遥感等电子设备中的重要微波电子器件。W波段折叠波导行波管的研究对于该波段的新型器件的开拓有着重要作用。　　 本论文以W波段槽加载折叠波导慢波结构为研究课题,其目的在于为利用微细加工技术制造微型折叠波导行波管奠定理论和实际基础,主要对W波段槽加载折叠波导慢波结构进行了初步设计和数值模拟,论文的主要内容如下:　　 绪论介绍了行波管的发展历史,对目前折叠波导行波管的研究现状、发展趋势和技术水平进行了较为详细、全面的论述。　　 介绍了折叠波导慢波电路的基本理论以及两个重要冷特性参数:色散特性和耦合阻抗;给出了U型弯曲折叠波导慢波结构的等效电路分析方法;阐述了折叠波导行波管的小信号理论。　　 基于上述理论,本论文使用Ansoft公司开发的计算软件HFSS对W波段三角形槽加载折叠波导慢波结构的冷参数特性进行了理论计算,其内容主要包括色散关系以及耦合阻抗。色散特性结果表明,经过初步综合设计的W波段三角形槽加载折叠波导慢波结构的冷带宽达到了44.2%。全面总结了三角形槽加载折叠波导慢波结构的几何参数对高频特性的影响,这些规律对初步综合设计中几何参数的优化有着重要的指导作用。　　 本文使用MAGIC3D软件对W波段三角形槽加载折叠波导慢波结构的非线性注.波互作用进行了模拟,通过设计集中衰减器,较好地抑制了慢波线中的振荡,模拟获得了在工作电压为15.8kV,工作电流为150mA,输入功率为50mW时输出功率随互作用距离、模拟时间和频率的变化,并由此计算出增益和电子效率随频率的变化情况。结果表明,随着互作用距离的增加,输出功率逐渐变大,并在72.6mm处达到饱和,为190W;输出功率随时间的行进而增大,从1.8ns开始,输出功率开始稳定在190W左右;输出功率、增益和电子效率随着频率的升高而逐渐增大,到中心频率在87GHz处,输出功率和增益达到最大,分别是190W和35.8dB,相应的电子效率为8.02%;频率继续增加,输出功率、增益和电子效率急剧减小。另外,本文比较了在相同电子注参数条件下三角形槽加载折叠波导慢波结构和常规折叠波导慢波结构输出功率随时间变化情况,发现三角形槽加载折叠波导的饱和平均输出功率190W远大于常规折叠波导的100W。　　 本论文在三角形槽加载折叠波导慢波结构的基础上,研究了矩形槽加载折叠波导慢波结构,提出了梯形槽加载和燕尾形槽加载折叠波导慢波结构。利用Ansoft HFSS软件对四种槽形状的色散特性进行了模拟对比。结果表明,梯形槽加载折叠波导的耦合阻抗最大,轴向电场和注-波互作用最强,预测输出功率将会最高,而工作带宽最小;三角形槽加载折叠波导耦合阻抗最小,轴向电场和注一波互作用最弱,预测输出功率将会最小,但由于其色散最为平坦,工作带宽将会最大。通过MAGIC3D软件对四种结构的非线性注-波互作用进行了模拟分析,结果表明,燕尾形槽结构输出功率在64.2mm处最先达到饱和,梯形和矩形槽结构功率达到饱和时的轴向距离相差不大,分别是67.8mm和66.6mm,三角形槽结构达到饱和功率需要的互作用距离最长,为72.6mm;三角形槽结构输出功率190W最小,矩形和燕尾形槽结构分别为210W和225W,梯形槽结构输出功率255W最大,较之三角形结构基础上提高了34.2%,与冷测特性所反映的趋势一致;三角形、矩形、燕尾形和梯形槽结构的饱和增益分别为35.8dB,36.2dB,36.5dB和37.1dB,对应的电子效率为8.01%,8.86%,9.4%和10.7%。　　 槽加载折叠波导慢波结构的初步综合设计、MAGIC3D的三维互作用模拟已经开始应用于W波段槽加载折叠波导慢波结构的设计和优化,这些工作为下一步实际制作微型折叠波导行波管打下了基础。