微波振荡器在军事和科研中都有很广泛的应用。随着新材料、新电磁结构、新电磁仿真软件的出现,微波振荡器的性能和可靠性不断达到新的高度。在一些重要的军事和民用系统中要求微波振荡器具有高功率和高效率,带状电子注微波振荡器便是为了满足这种需求而提出的。将超材料作为微波振荡器的慢波结构具有很大的前景,因为他们有这样的突出优势:使设备小型化、高输出功率、高电子效率。最近,一种由平面互补电开口谐振环结构构成的新型超材料被提出,其在微波振荡器中有潜在的应用,本文采用加载该超材料的方波导作为返波振荡器慢波结构使得慢波结构尺寸大大减小,实现了器件的小型化;同时采用带状注在一定程度上提高了器件的输出功率和效率。本主要对S波段基于超材料的带状注微波振荡器的耦合结构设计与注波互作用进行了研究。主要内容包括以下几个方面:1.研究了返波振荡器的基本原理,慢波系统基本原理。本文采用的加载超材料的方波导工作在截止频率以下,波导尺寸仅为工作频率内自由空间波长的1/7,这使得器件小型化成为现实;2.设计了返波振荡器耦合结构,包括同轴耦合结构和波导耦合结构。研究了采用不同耦合结构下慢波结构的传输特性。在波导耦合结构情况下,比较了标准波导耦合结构、窄波导耦合两种情况下系统的传输特性;3.在采用同轴耦合结构的情况下,对单带状注与超材料慢波结构互作用进行研究,同时对双带状注与超材料慢波结构互作用进行了研究。电磁仿真软件CST模拟表明在工作电压为180kV,磁场1.3T,单带状注电流为210A时,峰值输出功率为5MW,效率为13.2%。采用双带状注时,峰值输出功率为4.7MW,效率为12.4%;4.在采用窄波导耦合结构的情况下,进行单带状注与超材料慢波结构互作用研究和双带状注与超材料慢波结构互作用研究。CST软件模拟表明在工作电压为200kV,磁场2T,带状注发射极电流为200A时,峰值输出功率为8MW,效率为20%。采用双带状注时,峰值输出功率为9MW,效率为22.5%。