太赫兹返波管(THz-BWO)是认知、研究并利用太赫兹波的一个有力工具。随着大电流阴极的发展和微细加工技术的普及,采用折叠波导(FW)慢波结构和圆柱状电子束的THz-BWO开始成为一种可行的技术方案。论文针对0.22 THz折叠波导返波管(FW-BWO)进行了理论分析,数值模拟和实验研究。提出了用于FW-BWO束波互作用分析的一维(1-D)理论,研究了束流光学系统发射热初速的问题,发展了非常规盒型窗的等效电路模型,并进行了高频样管的实验研究。首先,论文建立并验证了有损折叠波导慢波结构的等效电路模型。同时在考虑太赫兹高频损耗,相对论效应,端部反射,空间电荷效应的情况下,建立了描述FW-BWO中束波互作用的小信号,大信号频域理论模型及时域1-D理论模型。在此基础上,进一步发展了理论模型,使其可以考察非理想电子注和慢波不规则的影响,可以用于进行快速的误差分析。其次,在考虑相对论效应的情况下建立了基于收敛性皮尔斯电子枪和傍轴电子束包络轨迹方程,并讨论了傍轴电子束在布里渊磁场下的聚束规律。然而,更进一步研究发现横向热初速会显著改变低导流系数电子枪电子注的运行包络。因此提出了将基于微扰法的经典理论模型和考虑热初速的数值模型相互对比,迭代修正的综合设计方法。然后,论文讨论了THz-BWO输能结构的理论模型:提出了采用蓝宝石窗片的非常规盒型窗结构,并发展了研究该结构的等效电路模型,讨论了其中的谐振模式;对匹配负载中的衰减瓷电参数测试提出了一种简化的传输反射法;利用耦合波理论和场匹配理论发展了过渡段散射参数的计算方法。之后完成了对0.22 THz折叠波导返波管的整管理论、工程设计和高频误差分析,并探索了关键步骤的工艺方案。在束流光学系统和输能系统的成功研制基础上,加工测试了两套不同高频方案的高频样管,并开展了实验研究。虽然理想模型指出返波管可能达到百毫瓦至瓦级的功率输出,但主要由于慢波变形导致相速度零散以及电子注非理想的原因,两套高频样管的起振电流相对工作电流都有不同程度的提高。最终,首次完成了0.22 THz折叠波导返波管的原理验证实验,最高可以在17.47 kV下获得12.22 mA的收集极电流,此时流通率为77%,重复频率100 Hz,占空比为1/10,PM4测定峰值功率最高为36 mW,频率约为0.229 THz。