分布互作用速调管是在传统速调管中引入多间隙耦合腔,分布互作用速调管更容易在高频段获得更大的输出功率、增益和带宽能够满足现代设备的需求。多间隙耦合腔是分布互作用速调管发展的一项关键技术。本文围绕多间隙耦合腔电磁仿真与设计这一重要主题,基于现有等效电路、微波网络基本原理和空间电荷波基本理论,运用三维电磁仿真软件围绕耦合腔中谐振频率、特性阻抗、模式重叠及其稳定性展开理论分析和数值模拟,主要开展了以下几方面的工作:1.从微波网络基本原理出发,结合谐振腔等效电路的研究方法,得到了多间隙耦合腔等效电路基本模型。以三间隙休斯结构耦合腔为例,分析三间隙休斯结构耦合腔各个模式谐振频率及其特性阻抗随耦合槽谐振频率和耦合系数变化规律。2.运用三维电磁仿真软件,通过调整耦合槽结构尺寸及其位置,计算各个模式谐振频率及其对应特性阻抗,结果发现耦合槽角度对于模式频率分布及其特性阻抗数值起着主导作用,耦合槽位置对各个模式特性阻抗影响较大,耦合槽宽度主要影响各个模式谐振频率的间隔大小。3.结合耦合腔中不同模式的冷参特性与结构尺寸变化规律,从谐振频率和特性阻抗角度出发,最终优化得到在耦合角度在105°,前三个模式(-π模、-π/2模、2π模)重叠,耦合角度在225°后三个模式(π模、π/2模、2π模)重叠状态,对应特性阻抗幅值相对较大。4.基于空间电荷波理论得到多间隙耦合腔电子注电导的计算公式,根据三维电磁仿真软件得到三间隙休斯结构耦合腔中各个模式的特性阻抗,通过计算各个模式电子注的品质因数倒数,在三间隙耦合腔在两种多模式重叠前提下,分析了各个模式的随直流电压变化曲线,指出注-波同步作用是实现其稳定工作的关键因素,选择工作电压20kV可以实现三个工作模式稳定工作,寄生模式也容易得到抑制。