螺旋线行波管是一种最为常见的电真空器件,其有着宽频带、高增益和功率大等优点,被广泛使用在雷达、电子对抗以及通信等领域。应现代军事以及通信领域的需求,行波管越来越趋向小型化。本文设计了6-18GHz小型化螺旋线行波管,对慢波结构、高频特性、注-波互作用和收集极进行了研究,并最终成功制管两只并完成了实验。论文内容如下:1.详细介绍了行波管的发展历程、基本结构以及行波管相关的理论,对接下来的行波管设计过程起到了很大的指导作用。2.在综合考虑加工难度以及项目指标的基础上,设计了慢波结构,该慢波结构采用T形夹持杆和扇形翼片加载。3.在6-18GHz频段内,运用电磁仿真软件对该慢波结构的高频特性(色散特性、耦合阻抗和衰减常数)进行了仿真优化,并且详细分析了螺距、翼片角度、翼片深度和夹持杆宽度对高频特性的影响。4.针对项目的需求,设计了两套方案,方案1采用螺距负正跳变、均匀磁场以及梯形衰减,方案2采用螺距负正正跳变、磁场跳变以及梯形衰减。最后运用乌克兰仿真软件对该两套方案进行了注-波互作用仿真计算,对两套方案进行分析可以得出如下结论:方案1的增益优于方案2,但是方案2二次谐波优于方案1;方案1在频率中间段的输出功率高于方案2,但是方案2的输出功率在低频段位和高频段都高于方案1。5.设计了该行波管的收集极,采用四级降压收集极,运用电磁仿真软件对收集极效率进行了仿真计算,仿真的结果表明频段内的收集极效率都在60%以上。6.成功对两只管子进行了实验,经过对两只管子实验结果分析可以知道:两只实验管子的增益除了6GHz以外都达到了满足项目指标的28dB以上,输出功率都达到了200W以上,总效率除了6GHz以外也都达到了要求的35%以上。对仿真结果和实验进行分析后可以得出如下结论:仿真计算的增益与实验结果几乎保持相同的趋势,仿真结果的输入功率也与实验用到的输入功率趋势一致,输出功率因为局部变化比较大,但总体上看,变化趋势比较接近,总体而言,实验结果验证了仿真结果的合理性。