传统的真空电子器件由于结构和工作机理等因素的影响，在毫米波段的应用受到了极大的限制；以量子效应为基础的普通激光器件也很难有效的工作在毫米波段。而以电子回旋脉塞不稳定性为工作机理的回旋器件，能够在该波段产生高功率脉冲信号。回旋行波管作为回旋器件家族重要的成员之一，以其宽频带、高功率、高增益和高效率等特性，受到了国际上广泛的关注，在通讯、雷达、精确制导、材料处理和受控核聚变等方面有着极高的应用前景。本学位论文对高功率宽频带回旋行波管的输入结构和输出结构进行了深入的研究，主要内容包括输入耦合器、输入窗、耦合输出段和输出窗，文章的研究工作如下：第一章，对回旋行波管的工作原理、发展历程和研究热点作简要的介绍。第二章，对W波段回旋行波管输入耦合器进行了优化设计，建立了回旋行波管输入耦合器的的模型，通过数值计算和理论分析得到了W波段工作模式为TE01模输入耦合器的初始尺寸，然后在HFSS软件中进行优化和改进，并且对各个参数进行了误差分析，完成了高效率输入耦合器的设计。第三章，对W波段回旋行波管输入输出窗片进行了优化设计，通过等效网络理论对盒型输入窗进行分析和计算得到了初始设计参数；利用场匹配理论计算分析多窗片结构输出窗的初始参数。在HFSS中完成了对输入窗和输出窗各项具体参数的精确优化，同时研究了尺寸参数的变化对于传输特性的影响。第四章，对W波段回旋行波管工作模式为TE01模的耦合输出段进行了优化设计，通过Matlab计算分析得到切比雪夫渐变波导结构的轮廓线，将其导入HFSS进行建模和优化。文中采用切比雪夫渐变波导作为耦合输出段，对切比雪夫渐变波导进行了改进设计。同时提出了二级切比雪夫渐变的方案，优化设计了工作于W波段的高效率耦合输出段。第五章，对全文所做的研究工作进行简要的总结。