为了满足在毫米波、太赫兹频段对宽频带、高增益真空电子器件行波管(TWT-Traveling wave tube)的需求,同时达到节约成本,易于大规模生产的目的,小型化、平面化已成为行波管发展的必然趋势。平面电子注具有良好的聚焦性和层流性,利用平面电子注作为行波管的发射源,已成为热门研究。本文重点研究了平面曲折线行波管中的平面椭圆形带状电子枪的设计,平面慢波结构(SWS-Slow wave structure)的冷特性以及整管的PIC (Particle-in-cell)热性能。为提升曲折线行波管的效率,本文还研究了电磁带隙(EBG-Electromagnetic band gap)背板结构对于平面行波管性能的影响。第二章完成了平面椭圆型带状电子枪和周期永磁聚焦系统的设计建模和仿真。提出了电子枪设计的完整流程,分析了电子枪结构参数对于电子枪性能的影响,经过优化最终得到的电子枪满足平面TWT的要求。第三章建立了平面慢波结构模型,并对平面慢波结构的色散、耦合阻抗和传输损耗特性进行了仿真分析。分析比较了普通理想导体PEC (Perfect Electric Conductor)衬底和EBG衬底对于平面慢波结构冷特性的不同影响。此外边界条件、积分线位置对平面慢波结构冷特性的影响也进行了讨论分析。第四章利用CST微波工作室,完整的进行了行波管的整管PIC仿真,并利用CST后处理程序得到了整管仿真数据,并对其进行了处理分析。此外还研究了行波管的扫频特性,输入输出功率关系,以及行波管慢波结构长度对输出功率的影响。并对普通介质背板和EBG背板对于整管性能的影响进行了比较。