螺旋线行波管是雷达、通信和电子对抗等军事装备的心脏,以其功率大、频带宽、效率高、增益高、良好的信号传输放大性能等特点成为卫星通信、雷达、电子对抗系统中关键的微波功率放大器件。随着军事电子技术的发展,对行波管高频率、大功率、小型化提出越来越高的要求,而螺旋线行波管随着功率增大、频率升高,返波振荡问题更加严重,且难以实现大功率。本学位论文研究了一种具有高耦合阻抗和抑制返波振荡的慢波结构,适用于高频率、大功率行波管的发展。环圈慢波结构基波耦合阻抗高,单位长度增益大,可以满足行波管的小型化要求,并且环圈慢波结构独有的圈结构不仅可以增大基波耦合阻抗,还能够抑制返波振荡,在高机动、大功率、小体积、小重量雷达中具有广泛的应用前景。目前国内外对环圈慢波结构的研究较少,一方面是这种慢波结构加工困难,另一方面是国内对环圈慢波结构的优良性能没有直观的认识。本文将对环圈慢波结构的高频特性和抑制返波振荡的能力进行系统性的研究,为环圈慢波结构的设计优化提供依据。本学位论文主要内容和创新点如下:1.通过CST计算环杆与环圈慢波结构的色散特性与耦合阻抗。仿真结果表明圈结构具有降低相速和增大耦合阻抗的作用。分析环圈慢波结构表面电流和纵向电场分布,得出环圈慢波结构高基波耦合阻抗的机理。2.对X波段环圈慢波结构的几何尺寸进行扫描分析,在CST中,改变结构尺寸,得到不同尺寸的色散特性曲线及耦合阻抗曲线,分析不同结构尺寸之间的联系,获得各结构尺寸变化对环圈慢波结构高频特性影响的规律。3.通过MTSS软件对螺旋线和环圈慢波结构在X波段的起振电流与起振长度进行计算,仿真结果表明环圈慢波结构的起振电流与起振长度都为螺旋线结构的两倍以上;论文还得出环圈慢波结构中的圈宽度和半圆形圈结构的高度的变化对返波振荡抑制作用的一般规律。4.提出一种降低环圈慢波结构工作电压及偏移环圈慢波结构中心频率的方法,并成功应用于整管研制,经实测验证,已完成环圈慢波结构行波管工作电压由原来15kV降低到14kV,且中心频率向低端偏移1GHz的目标。