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随着军用民用系统的要求逐步提高，真空器件也逐步向高频、高效以及小型化发展。在毫米波及太赫兹波频段，交错双栅类慢波结构有望广泛应用于宽带、高频、大功率行波管，位错的存在使得慢波系统的高频特性得到了显著改善。随着加工工艺的发展，该类结构的加工实现也成为了可能，交错双栅类慢波结构在发展高频、大功率、小型化短毫米波和太赫兹辐射源具有显著优势。因此，开展交错双栅类慢波结构的理论研究、仿真模拟等工作具有重要意义。本文的主要研究工作如下: 1.利用场匹配法求解交错双栅慢波结构高频特性时会带来繁重的计算，针对该问题开展了交错双栅结构的等效电路法研究。深入学习理解周期结构高频特性的物理内涵，借鉴微波网络的相关知识，以结构内部场分布特性为基础，构造了交错双栅慢波结构的等效电路。 2.基于给出的交错双栅慢波结构等效电路，推导建立了相应的等效电路法的色散特性和耦合阻抗的计算公式，编程分析了结构的高频特性，对等效电路的正确性进行了严格验证，同时从频率与尺寸两方面对该等效电路的普遍适用性进行了验证。 3.针对常规带状注交错双栅行波管聚焦难、耦合阻抗低的问题，提出并设计了一种改进型交错双栅慢波结构——单圆形电子注阶梯槽交错双栅结构。利用电磁仿真软件对其高频特性进行了详细分析，给出了结构尺寸与其色散特性和耦合阻抗的关系;利用该结构模拟设计了一支W波段行波放大器，使用CST-PS对其注波互作用进行了仿真分析，获得了输出功率、增益、带宽特性、电子效率等关键指标的仿真结果，结果表明其带宽特性、电子效率都优于传统交错双栅慢波结构。 4.为W波段单圆形电子注阶梯槽交错双栅行波管设计了三周期渐变输入/输出结构以及截断，有效抑制了结构带来的反射和自激振荡。