行波管以其高功率、宽频带、动态范围大、低噪声、高增益等优良特性,被广泛地应用于雷达、通信、电视、广播、遥测、电子对抗等各种电子设备中[1]。多注行波管是在单注耦合腔行波管基础上发展起来的新技术,主要特点是与微波信号相互作用的电子注数目大于1,每个电子注的电流较小,可获得更高的电子效率,注-波互作用效率比较高,从而使整管工作效率比较高。多电子注技术能有效降低工作电压,在较低工作电压下获得与单注相同的电子注功率[2-4]。采用多注技术既保持了耦合腔行波管原来的优点,又减小了管子的体积、减轻了重量、降低了工作电压,获得了较宽的工作频带、更高的工作效率等。在同波段、同功率下,多注行波管具有更加优良的综合性能,研究这一新型的行波管结构对实现大功率行波管的频带宽、小型化和低工作电压等目标有重要意义[5]。本文以多注行波管慢波耦合腔系统为研究对象,主要研究内容和取得的研究成果包括以下几个方面:(1)对多注行波管慢波结构进行了研究,介绍了Ku波段多注行波管耦合腔慢波结构。(2)研究了多注耦合腔慢波结构的冷测特性,主要研究了多注休斯型耦合腔慢波结构色散特性和耦合阻抗,包括色散特性和耦合阻抗的原理、测量方法等,详细分析了耦合腔内部的电场特点。(3)对多注行波管耦合腔慢波系统的电磁波和粒子之间的互作用进行了研究,详细的研究了多注行波管波注互作用时的均匀性以及电子注相关参数对输出的影响,分析了不同的电子注的波注互作用的差异及多注耦合腔慢波系统的互作用特点。(4)针对多注行波管开发出了多注TWT三维CAD软件,介绍了慢波系统软件开发流程、关键问题的实现及软件界面。多注行波管作为一种新型的大功率微波真空电子管,目前国内外对此研究较少。经研究发现,多注行波管最重要的特征就是慢波系统的改进,有效降低工作电压、提高增益和输出功率,因而多注行波管是一种极具应用前景的微波真空器件。本文的研究工作为多注行波管的设计研制提供参考。