太赫兹波是指介于0.1THz~10THz(1Thz=1012Hz)的电磁波,具有许多独特的性质,因而吸引了越来越多的注意力。现在对太赫兹波的研究处于刚起步的阶段,其中如何有效地产生太赫兹波仍是困扰太赫兹科学与技术发展的重要的技术瓶颈,太赫兹波辐射源的研究与设计成为目前太赫兹技术领域的热点之一。过去,对真空电子器件而言,许多传统的真空电子器件由于结构本身尺寸过小、加工难等原因,而很难工作于太赫兹频段。但近几年加工技术的突飞猛进,LIGA、EDM、DRIM等微加工技术的成熟,使加工尺寸缩小到了20μm的量级,于是各种真空电子器件在毫米波和亚毫米波段得到了飞速的发展,并努力向太赫兹频段靠拢。扩展互作用谐振腔是一种能够在毫米波段获得高功率、高效率的新型毫米波辐射源,因其在高功率毫米波雷达、电子对抗、定向能武器、材料处理和放大器等领域的重要应用前景,在国际上受到了特别的重视。本学位论文主要的工作内容为:对0.1THz扩展互作用谐振腔进行理论研究与设计。论文首先分析了慢波系统的特性参量,为设计系统做理论准备。接着,研究了某种结构的扩展互作用谐振腔模型,对其系统的色散特性进行理论分析。再对其进行结构修改和处理,达到简化其结构的目的。然后分别利用高频电磁模拟软件CST和三维粒子模拟软件MAGIC等计算机辅助工具对设计的结构进行仿真。最后优化结构参数和电参数,得到较理想的结构模型和模拟实验数据。结果显示,对于优化后的结构模型,在工作电压为15kV,电流密度为100A/cm2,电流大小为240mA的激励下,系统激发的电磁波为TM110模,电场强度最大处可达1.81×1010V/m,工作频率为110.675GHz,即工作于太赫兹波段,最终实现太赫兹波的输出,在输出口处得到的电磁波为TE01模,电磁波的输出平均功率为392W,能量转换效率约为10.89%,实现了太赫兹电磁波高功率辐射源的设计目标。