作为传统O型电真空器件,行波管在毫米波段的研究相对成熟,在真空电子领域扮演着不可替代的角色。随着工业化水平的发展,功率和效率要求越来越高,这是真空器件未来的发展目标,因此研究大功率、高效率行波管具有重大现实意义和实际应用价值。行波管包括电子光学系统和高频慢波系统两部分。为了实现行波管大功率输出的目标,一方面选择带状电子束替代传统圆形电子束,使束电流增加、空间电荷场降低,更适合发生注-波互作用,提升器件的增益和输出功率;另一方面,利用交错双栅慢波结构进行高频系统设计,散热性能优良、结构简单、色散曲线平坦、耦合阻抗高等优势都能为大功率行波管的研制奠定扎实的理论和实验基础。基于带状电子束和交错双栅慢波结构,本学位论文从理论、模拟计算和实验等方面介绍了一只W波段大功率带状束交错双栅行波管,主要包括:1.深入研究了交错双栅慢波结构的色散特性和耦合阻抗并应用于行波管中,提出了行波管慢波电路及其过渡结构、输入输出结构和盒型输能窗,并给出了上述部件的加工方案;测试了输能窗及高频系统的传输特性,该“冷”测结果验证了高频系统的部分仿真结果,为实际制管奠定了坚实基础;2.理论分析了皮尔斯电子枪的设计思想和带状电子束的空间电荷场分布后,设计并加工了一只大压缩比、大电流的带状束电子枪;对带状电子束在空间电荷场和聚焦磁场中的运动进行了理论计算,提出并初步装配了一套小型化可调的PCM聚焦系统;该研究提供了完整的带状束电子光学系统的解决方案,为带状束器件的研制提供了有力保障;3.对上述高频系统、带状束电子枪和PCM聚焦系统完成装配和测试,组装了整只W波段带状束交错双栅行波管。这为带状束电子光学系统在W波段的应用提供了实验指导,也为大功率带状束行波管的制造积累经验。