回旋行波管是一种大功率、宽带的微波、毫米波放大器,它自诞生以来便吸引了国内、外科学家和学者的关注,在雷达、通信等诸多领域有着重大的应用前景。由于目前已研制的回旋行波管均工作于单一波段,鲜有单支回旋行波管同时工作在两个波段的方案。对于发展双波段雷达系统来说,一套雷达发射机需要两支回旋行波管才能满足系统研制的需求,这样系统研制的复杂程度变高,体积、重量以及成本增加。那么能不能发展一种单管双波段回旋行波管来满足双波段雷达系统的需求呢?基于这一需求,本文提出了一种新型双波段回旋行波管方案,并对其高频互作用系统、双波段输入耦合器进行了深入的研究。本文的主要工作如下:1、提出了一种新型双波段回旋行波管的高频互作用系统结构,并利用回旋行波管线性理论和大信号非线性理论对其进行了详细的研究。首先对其色散曲线和电子注-波耦合系数进行了分析,给出了一个双波段回旋行波管初始方案:它的一个波段工作在Q波段TE01模式基波和另一个波段工作在W波段TE02模式二次谐波。其次,利用线性理论对其主要竞争模式的起振长度进行分析计算。根据起振长度确定了其输出光滑段的长度取值范围。最后,利用大信号非线性理论对双波段回旋行波管两个波段和两个模式下的输出特性进行研究。研究表明:其输出功率在Q波段的峰值为305kW,在W波段的峰值为146kW;其增益在Q波段的峰值为54.1dB,在W波段的峰值为48.7dB;其效率在Q波段的峰值为31.8%,在W波段的峰值为18.4%。2、对双波段回旋行波管的设计方案进行PIC仿真验证。首先提出了一种新型高频互作用系统的结构,该新高频系统采用在角向均匀分布的有耗陶瓷片加载结构。在此结构中,回旋行波管在双波段的两种工作状态下的竞争模式损耗均较大,可以有效抑制竞争模式的返波振荡。其次,进行PIC仿真验证,对回旋行波管不同频点进行PIC仿真,得到了回旋行波管饱和输出功率随频率的变化图。仿真发现,当回旋行波管在Q波段TE01模式基波工作时,在频率47GHz处,输出峰值功率为245kW,3dB带宽大于4GHz;当回旋行波管工作于W波段TE02模式二次谐波时,在频率85GHz处,输出峰值功率为99kW,3dB带宽大于2GHz。3、提出了一种新型双波段回旋行波管的双波段输入耦合器。该新型输入耦合器中,TE01模式输入耦合器和TE02模式输入耦合器均采用四路合成结构,TE02模式输入耦合器还采用了双凹槽结构改变边界条件,增大了 TE02模式的传输效率和模式纯度。通过优化仿真,在Q波段获得了输入带宽（S11参数＜-10dB）大于5GHz的TE01模输入耦合器,在W波段获得了输入带宽（S11参数＜-10dB）大于8GHz的TE02模输入耦合器。本文的主要创新点如下:1、基于色散曲线和耦合系数的研究,提出了一种新型双波段回旋行波管的设计方案。2、提出了一种在角向均匀分布的有耗陶瓷片加载结构,可以使W波段TE02模式二次谐波输出基本稳定。3、提出了一种带有双凹槽结构的TE02模式输入耦合器,该输入耦合器采用四路合成结构,结构简单。