速调管是一种高功率微波器件,它具有高增益、高输出功率和工作频率稳定等优点。在二十世纪六十年代,速调管是应用率最高的微波器件之一。速调管通过调制电子速度和密度,将电子的动能交给高频场,实现高频段微波能量的放大。在过去的几十年里,伴随电子技术的迅猛发展和国防需求的不断增大,速调管在性能上取得了巨大的进步。在上个世纪五十年代,乔多罗和威瑟尔-贝格首次提出了扩展互作用速调管的概念。扩展互作用速调管是以速调管理论为基础,加入慢波结构,在高频段获得高功率、高效率和宽频带的紧凑型微波电真空器件。相比于其它真空器件,扩展互作用速调管满足集成化的发展要求。所以,扩展互作用速调管的研究对大功率装备的应用与发展,尤其是国家信息化建设有非常显著的意义。首先,本文总结了扩展互作用速调管的产生和发展概况。其次,系统地介绍了速调管的速度调制、密度调制和能量交换等理论。最后,利用谐振腔的基本特性及高频场耦合理论,对扩展互作用速调管的高频结构与输能结构做了系统地理论分析和计算机优化仿真。本文主要对W波段片状注扩展互作用速调管的高频结构和输能结构进行了比较深入、系统的研究,包括理论分析、数值计算和软件仿真三个方面。研究成果如下:1.结合谐振腔的基本特性和慢波结构,设计了一定长度的矩形栅双栅短路耦合腔作为高频结构。利用电磁模拟软件进行冷腔仿真,谐振腔内高频场分布均匀且对称。扩展互作用谐振腔的工作频率是94.75GHz、固有品质因数为948.38、特性阻抗是51.8.?。2.在输能结构中加入带有调谐钉的负载波导,这样方便调节谐振腔中的高频场分布。通过计算输出谐振腔的群时延得到它的外观品质因数。输出谐振腔工作在2?模式下的带宽是0.50GHz。3.对谐振腔的击穿和多模式竞争问题进行了分析。仿真结果表明:谐振腔中高频场的幅值不超过击穿阀值,其它工作模式不会影响谐振腔的2?工作模式。