目前行波管已运用在现代科技的诸多领域,如雷达、通信、精密测量等,成为了电子设备的重要微波电子器件。随着器件工作频率的升高,行波管高频系统的损耗也随之变大,这对行波管整体性能影响很大。传统的正弦波导慢波结构有着损耗低,反射小的良好传输特性,同时输出功率也有着宽带宽的特性。但是,随着频率的升高,慢波结构的尺寸也逐渐减小,机械加工很难加工出理想正弦结构,因此需要对传统的慢波结构进行改进以实现加工。此外需要调整慢波结构使耦合阻抗得到进一步提高,从而输出功率得到进一步增大。因此本文提出一种工作在340GHz的正弦波导改进型慢波结构。本文首先介绍了改进型正弦慢波结构的基本设计原则。同时将其与常规的正弦结构和折叠结构从慢波特性,传输特性以及注-波互作用特性进行对比分析。其次设计了单段12.5KV的改进型正弦慢波结构和双段式的17KV的改进型正弦慢波结构。论文最后介绍了慢波结构的加工和测试工作。具体工作如下:1.在传统正弦慢波结构的基础上,改进原有结构,提出了便于机械加工的340GHz改进型正弦慢波结构,并且该结构的耦合阻抗有了进一步提高。2.将改进型慢波结构、常规正弦波导慢波结构和折叠波导慢波结构进行对比,当考虑圆形电子束通道时,改进型慢波结构比常规的正弦波导的各项性能更加优异。改进型慢波结构和折叠波导慢波结构在高频特性几乎一致的前提下,注-波互作用模拟计算得到的输出峰值功率接近,但改进型慢波结构带宽远宽于折叠波导慢波结构。同时在加工方面改进型慢波结构比折叠波导慢波结构也更具有优势。3.设计了单段改进型正弦慢波结构,结构长度为40mm,工作电压约12.5KV,工作电流30mA。行波管的输入功率为8mW时,输出功率达到瓦级以上,在320-350GHz的频率范围内30GHz带宽对应的增益大于21dB。4.设计了双段改进型正弦慢波结构,工作电压约17KV,工作电流30m A,结构长度54mm,采用了相速跳变技术。双段正弦慢波结构具有可加工性强、带宽宽、增益高等优点。在输入功率为8m W时,改进型正弦行波管慢波结构的输出功率大于10W,相应的输出增益大于30dB,带宽大于30GHz。最后考虑实际周期磁场与电子枪发射出来的实际电子注信息,带入慢波结构进行互作用计算,行波管的输出功率和增益大于理想条件下的结果。5.实验方面:为了确定现有加工工艺手段下的慢波结构实际损耗,以及检验衰减器设计的合理性,完成了包含衰减器和不包含衰减器的慢波结构测试段的加工、尺寸测量工作。最后用矢量网络分析仪对慢波结构进行冷测实验,将实验测试结果和模拟结果对比,吻合良好。综上所述,与传统结构相比,改进型正弦慢波结构由于结构参数的灵活设计,可以进一步提升器件的带宽、功率等性能,在毫米波、太赫兹频段具有较大的研究潜力和价值。