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毫米波在电磁波谱中位于微波和远红外波相交叠的位置,它具有这两种波谱的特点,在军事通信、雷达、航空航天等领域具有重要的应用。随着现代高新技术的发展,迫切需要一种具有高功率、高效率、宽频带和小型化等特点的新型毫米波辐射源。片状电子注相比于传统圆柱状或环形电子注具有更大的功率容量、适合在毫米波段工作的优点;扩展互作用速调管兼有行波管和速调管的优点,是一种典型的高功率、高效率且具有一定带宽的微波器件。因此,W波段片状注扩展互作用速调管是一种满足当前需求的毫米波辐射源。本文主要对W波段片状注扩展互作用速调管的电子注聚焦与注波互作用进行了研究,本论文的主要工作内容如下:1、在系统地分析了速调管的电子注群聚理论和分布作用腔理论的基础上,给出了一种W波段的哑铃状矩形分布作用腔。结合CAD技术,对该分布作用腔内的场分布进行了分析。2、虽然片状电子注较传统圆柱状和环形电子注具有明显的优势,但片状电子注的聚焦困难。本文通过理论分析结合粒子模拟的方法,研究了轴向均匀磁场、PCM聚焦系统和PCM-PQM聚集系统对W波段片状注扩展互作用速调管的电子注聚焦效果。研究结果表明:当轴向均匀磁场为0.45T时,能够确保电子注稳定传输,较好地抑制了“Diocotron”不稳定性;选择合适的周期和磁场大小,PCM聚焦系统和PCM-PQM聚焦系统对器件中片状电子注窄边具有良好的聚焦效果,但是,在器件的末尾位置电子注宽边发散较为严重。3、利用负载等效的方法确定了W波段片状注扩展互作用速调管的输入输出耦合口的尺寸。在三维PIC粒子模拟软件中建立W波段片状注扩展互作用速调管的双腔结构和三腔结构模型,模拟得到:EIK双腔结构的互作用长度约为1.3cm,工作频率为94.55GHz,工作电压为19.5kV,电子注电流为3.5A,小信号增益大于30dB,饱和输出功率接近9kW,最大电子效率为13.2%,小信号-3dB带宽约为150MHz;EIK三腔结构的互作用长度约为2.2cm,在与双腔结构相同电气参数条件下,小信号增益大于40dB,饱和输出功率接近8kW,最大电子效率为11.7%,小信号-3dB带宽约为150MHz。