耦合腔行波管在通信、雷达系统等领域中依然占据着重要的地位,其输出功率、工作带宽、增益以及效率直接决定了系统的性能。微波管的功率、带宽、增益、效率及非线性特性等性能使用传统的经验和设计方法已经很难获得综合性地提高,改进微波管设计及提高性能趋向于使用高精度的微波管CAD软件。随着CAD建模的精度、仿真软件的速度和计算能力的显著提高,微波管CAD技术已由过去的各模块独立仿真发展成为全面的集成系统仿真,可以通过计算机完整地仿真整个微波管系统,经过建模仿真获得的数据,用于实际装管可一次制管成功,从而节约了硬件实验的时间和费用。本课题来源于某重大专项行波管,针对上述问题,本论文在深入分析理论和技术原理的基础上,从仿真计算和试验验证两种方式对提高耦合腔行波管的电子效率、展宽频带进行了详尽的讨论和研究。主要内容为:1.文中详尽的介绍了耦合腔行波管色散特性和耦合阻抗分析方法;2.从提高电子效率的途径(包括采用色散补偿技术、切断次数的选择、工作点βL值的选取、电子注在通道中的填充系数的选取、相速跳变)、吸收钮扣瓷对行波管工作稳定性及效率的影响、高平均功率冷却方式3个方面进行了理论分析,针对这些因素借助CAD计算制定研究方案并通过冷测及装管试验进行验证,然后对结果数据进行讨论分析,得出各个研究方案的利弊。在对以上结论进行综合分析的基础上制定了重大专项行波管课题的高频系统的设计方案,并给出了合格行波管的测试参数。