行波管作为线性注微波电真空器件,具有大功率、宽频带、高效率等特点,此外,它体积小、寿命长的优点也使得其在卫星通信、雷达、电子对抗等领域被广泛应用,在军事工业中发挥着重要的作用。随着科技的快速发展,对高波段、大功率、高效率器件的需要日益迫切,所以加快高波段、大功率、高效率行波管的研究具有重大意义。毫米波段行波管的制管研究薄弱,尤其是E波段(60~90GHz),微波通信传输速率高、传输干扰小、带宽资源丰富的优点使得其受到研究学者的青睐。传统的行波管主要有:螺旋线行波管和耦合腔行波管,螺旋线行波管在功率容量及散热方面表现较差,耦合腔行波管工作带宽较窄。折叠波导行波管的提出,有效地弥补了两者的不足,综合两者的优势,并且易于加工。因此,研究工作在E波段的大功率折叠波导行波管,特别是作为通信卫星上行链路的81~86GHz频带具有很高的实用价值。本论文根据课题的需求,研究并设计了两只E波段百瓦级行波管,分别采用常规折叠波导和脊加载折叠波导作为慢波结构,在81~86GHz工作带宽内,设计要求:管子的饱和增益大于30dB,输出功率大于100W,电子效率大于4%,并对常规折叠波导行波管进行加工测试,实验结果显示基本达到设计目标,主要工作如下:1、深入研究了折叠波导类慢波系统。采用等效电路理论分析慢波结构的色散和耦合阻抗特性,并在HFSS中分析折叠波导类慢波结构的各参数对高频特性的影响,然后采用FWGTWT4.0大信号程序计算注-波互作用,给出慢波线的设计方案。2、设计了与E波段常规折叠波导行波管相匹配的电子光学系统。其中电子枪为皮尔斯无栅极电子枪,聚焦系统为周期永磁聚焦(PPM),利用Opera仿真软件进行优化设计,最终得出了符合要求的结果。3、仿真设计了E波段行波管的传输系统。介绍了衰减器、过渡波导和输能窗的设计理论,其中衰减器采用新型E面渐变楔形结构,过渡波导采用双曲渐变圆弧结构,输能窗选择盒型窗,仿真结果显示:衰减器、过渡波导和输能窗的电压驻波比在合理的范围内。4、对上述部件进行加工装配,完成了整管的组装,给出实物图,并对样管的输出功率、增益、流通率进行测试,进行实验结果分析,以便为后续制管提供经验。