曲折波导行波管因具有功率容量大,散热能力强,制造成本较低,结构牢固,工艺简单,工作稳定寿命较长等诸多优点,以在高功率微波领域内成为一颗广受关注的新星。各界对曲折波导的研究与应用也越来越深入。然而曲折波导行波管虽然较之耦合腔行波管有更简单的结构和加工工艺制成,但其耦合阻抗却比耦合腔行波管小。针对这一问题,本文提出两种结构改进方法以提高曲折波导行波管慢波线上注-波的耦合阻抗——加帽结构和矩形槽加载结构。该两种新结构分别基于工作于V波段的常规弯曲曲折波导行波管和工作于Ka波段的常规直角曲折波导行波管进行改进。通过“加帽”,缩小了绝对带宽的同时大幅增加了曲折波导行波管的耦合阻抗。新型行波管工作于60GHz中心频率的耦合阻抗较常规结构增加百分比近50%。本中详尽的通过计算机仿真软件分析了结构变化对色散、耦合阻抗和归一化相速的影响。并更进一步地深入分析和对比了常规曲折波导和新型结构曲折波导的注-波互作用。发现在保证工作条件相似的前提下,新结构较原结构的输出增益高出10dB,电子效率更是提到约8.3%。为对互作用效率有严格要求的卫星通信所使用的行波管放大器提供了一种十分有效的方案。之后本文又提出一结构——矩形槽加载直角曲折波导行波管。通过在直角曲折波导弯曲段内侧加载矩形槽,可以进一步有效提高曲折波导行波管注-波互作用的耦合阻抗。因为设计需求不同,曲折波导也可能产生设计者意愿之外的结果。比如,曲折波导产生某一频率的自激振荡,又比如需要抑制在特定曲折波导中存在的高次模如TE20模等。如果需要工作在高次模如TE20模,也可用此方法抑制基模TE10模。即需要抑制特定频率的电磁场能量,则可使用本文提出的又一种新型曲折波导结构改进设计——衰减纽扣。在曲折波导特定模式场强的最强处,将波导中的电磁场耦合进填充有衰减介质的谐振腔中。通过在该衰减纽扣中对特定频率点的电磁场谐振而达到衰减的目的。通过改变衰减纽扣的半径和长度可以有针对性改变需要衰减的电磁场的频率。使用计算机仿真软件模拟求得加载了衰减纽扣的曲折波导行波管的传输系数S21。传输系数曲线充分显示出:加载有衰减纽扣的曲折波导行波管,符合衰减纽扣谐振频率的电磁场几乎无法通过行波管。