扩展互作用器件具有重量轻、体积小以及结构较为紧凑等特质,能够将大功率输出实现在毫米波甚至频率更高的太赫兹频段上,对于毫米波及太赫兹技术领域的发展具有极其重要的意义。在扩展互作用器件中,高频场能够与电子注进行互作用,电子注将小部分能量传递给高频场,但大部分能量会通过热量的形式散失,使得电子效率很低。提高扩展互作用器件效率的重要方法之一是采用多级降压收集极(MDC)。通过多级降压收集极从互作用后的电子中回收大量的能量,使得扩展互作用器件的效率得到很大的提升。计算机模拟计算与辅助设计在器件的设计中发挥着重要作用。本论文通过计算机辅助设计软件研究设计了轴对称结构多级降压收集极,通过优化使收集极的效率得到了提高,并达到了提高整管效率的目标。论文中首先对多级降压收集极的相关理论进行了较为深入的分析,然后利用三维计算机辅助设计软件CST对扩展互作用振荡器(EIO)及三级降压收集极进行了设计,最后通过CST联合仿真进行了热稳态分析。本文的主要工作内容如下:(1)阐述了扩展互作用振荡器的工作原理,同时阐述了多级降压收集极的显著优势及工作原理。(2)通过CST的冷腔仿真和热腔仿真设计工作于35Ghz的EIO,功率达到3059.33W,效率达到了19.24%。(3)通过CST得到电子注进入EIO后与高频场互作用的结果,分析得到电子注的能量分布曲线作为收集极入口条件,对多级降压收集极进行计算。(4)通过改变收集极的电极电压以及椎体长度,比较使用不同形状发射面时收集极的效率,得到了效率达到75.6%的多级降压收集极。(5)运用CST软件对单级降压收集级和多级降压收集极进行了热稳态分析,比较了这两种收集极的热分布。(6)对已完成的工作进行总结,并对下一步工作提出计划。