曲折波导凭借其频带宽、易加工、功率容量大等特点,受到了广泛的关注,在国防安全,科学研究,卫星通信等方面具有广泛的应用。慢波系统作为行波管中注-波互作用的核心部件,其性能水平决定了整个行波管的水平。但是由于传统曲折波导慢波结构的耦合阻抗较低,限制了其输出功率的提升。为了提高曲折波导的输出功率、增益等参数,本文研究了一种Ka波段新型双脊加载曲折波导行波管,对它的色散特性和耦合阻抗特性进行了模拟,并用三维粒子模拟软件CST对这种新型行波管的注-波互作用过程进行了模拟分析,结果证明它的耦合阻抗比同频带的常规曲折波导高,同时电子效率和增益也更高。论文主要的工作如下:1.设计了 Ka波段新型双脊曲折波导慢波结构。描述了慢波结构的高频特性理论,利用HFSS高频仿真软件对慢波结构进行模拟,研究了各结构尺寸对其高频特性的影响,将优化后的仿真结果与常规曲折双脊波导慢波结构进行比较后发现,该慢波结构的耦合阻抗比常规曲折波导慢波结构的高。2.设计了行波管的输入输出结构和衰减器,利用HFSS高频仿真软件对该曲折双脊波导慢波结构的传输特性进行了仿真模拟,测得整管的电压驻波比小于1.3,并用CST粒子工作室对其注-波互作用进行了研究,得到该新型双脊加载曲折波导行波管在中心频率30GHz附近处有450W的输出功率,增益也达到40.7dB,在29～31GHz频段内输出功率达400W以上,电子效率大于10%。3.Ka波段新型双脊加载曲折波导的实验研究,用UG软件对输入输出结构、慢波线和衰减器进行了制图,并组装测试,实验测得的数据和软件模拟结果比较吻合。4.设计了一种加载了超材料的Ka波段新型双脊加载曲折波导慢波结构,用HFSS高频仿真软件对其高频特性进行了仿真模拟,并与常规曲折波导进行了对比,发现加载了超材料的Ka波段新型双脊加载曲折波导慢波结构的尺寸比未加入超材料的普通曲折波导大1.2倍,然后用ORION软件对新结构进行了互作用的模拟,仿真结果表明:整管增益大于37dB,输出功率大于410W,为后面的设计提供的可靠依据。