太赫兹技术在物理、化学、天文等基础研究领域和雷达制导,电子对抗,空间通信等应用研究领域具有重大的科学价值和发展前景。行波管是获得太赫兹波的有效器件之一,慢波结构作为行波管的核心组件,对于行波管的性能起到决定性作用。然而,随着频率的升高,慢波结构遇到了耦合阻抗低、传输损耗较大等技术难题。平顶型正弦波导慢波结构是一种适用于太赫兹频段的慢波结构,它具有工作带宽宽、传输损耗低、反射小等特点,被认为是一种很有潜力的工作在太赫兹频段的慢波结构。本文对工作在太赫兹频段的平顶型正弦波导慢波结构进行了一系列研究,主要工作内容如下:1.220GHz平顶型正弦波导慢波结构行波管的理论设计研究。慢波结构传输特性的仿真结果表明,平顶型正弦波导慢波结构具有很小的反射和较低的传输损耗。注-波互作用仿真结果表明,在212GHz-224GHz范围内,设计的平顶型正弦波导行波管可获得100W以上的峰值功率,最高能达到124W,电子效率大于4.6%,3d B带宽大于15GHz。同时,对220GHz平顶型正弦波导慢波结构行波管的电子光学系统进行了设计,仿真结果表明,设计的电子光学系统具有100%的流通率。最后,对220GHz平顶型正弦波导慢波结构及输能装置进行了实验加工和测试。2.220GHz平顶型正弦波导行波管非会聚方案的设计,带输入输出结构的慢波结构的传输特性结果显示:在212GHz-230GHz范围内S11≤-15d B,S21≥-0.12d B,S31≤-35d B。这说明了带输入输出结构的慢波结构具有良好的传输特性,同时对电子光学系统有着良好的电磁隔离效果。注-波互作用结果表明,在213GHz-221GHz范围内,设计的平顶型正弦波导行波管能产生6W以上的输出功率,并且在217GHz处能产生最大输出功率13.7W。3.平顶型准正弦波导慢波结构的研究,考虑到在太赫兹频段,平顶型正弦波导慢波结构因曲率半径太小而不易于加工的问题,作者所在团队对常规平顶型正弦波导慢波结构进行了变型,提出了一种适用于在太赫兹频段范围内加工的平顶型准正弦波导慢波结构,并对其高频、传输及注-波互作用特性进行了仿真分析。同时,对设计的慢波结构进行了加工及冷测。冷测结果显示:平顶型准正弦波导慢波结构具有较好的传输特性,实验结果与计算仿真具有较好的一致性。4.340GHz圆形注正弦波导慢波结构行波管的设计。340GHz圆形注正弦波导慢波结构的高频特性仿真结果显示:在320GHz-360GHz频率范围内,设计的慢波结构的反射系数S11≤-30d B,传输系数S21≥-5.82d B,该结果表明340GHz圆形注正弦波导慢波结构具有很小的反射和很低的损耗。注-波互作用仿真结果表明,在325GHz-350GHz频率范围内,慢波结构行波管能产生2.8W以上的输出功率。最后,我们对340GHz圆形注正弦波导慢波结构行波管的输能窗进行了设计,计算结果显示;在330GHz-350GHz范围内,设计的输能窗的反射系数S11≤-25d B,传输系数S21≥-0.28d B。在20GHz带宽内,盒型窗有着一个良好的反射系数。