回旋管在毫米和亚毫米波段振荡和放大上具有优良性能,这使得它在通信、雷达、高功率微毫米波、电子战、受控热核聚变、新型材料及高能物理等领域得到了广泛的应用,并开辟了广阔的前景。虽然只有数十年的发展,但回旋管已成为一个庞大的家族。为了提高回旋管互作用效率和输出模式纯度,本文研究了输出渐变段和基于耦合原理的模式抑制器。典型的回旋器件一般由电子枪系统、输入系统、高频互作用结构、输出系统、收集极系统五部分构成。其中,高频结构半径由波导中工作模式和工作频率决定,收集极为了提高收集功率其半径一般大于高频结构,因此需设计输出渐变段解决两者间的半径差。输出渐变段作为高频结构和收集极的过渡段,设计时需考虑几个要素:1)使渐变段中注波快速失谐,提高注波互作用效率和输出功率;2)减少渐变段中由于波导纵向不匹配造成的模式反射和寄生模的产生;3)避免电子注轰击输出渐变段导致收集不均匀与局部温升。渐变段中注波互作用分析比较困难,因为均匀波导中是单模行波传输,在渐变段中则为多模行驻波传输。对多模互作用的严格修正比较复杂,本文采用逐次近似的方法简化分析,分别将渐变波导和渐变磁场等效为由无限多个均匀波导和无限多个恒定磁场组成。通过对渐变波导半径和渐变磁场的分析得出了如下结论:波导半径失谐率为10%时或渐变波导中磁场失谐率为4%时,渐变段中注波互作用将不能有效进行。根据这个结论,本文设计渐变段时,提出了新想法,即将渐变段波导半径缓慢增大,以实现减少工作模式的反射和寄生模产生的目的,而渐变波导中磁场快速衰减,以实现快速结束注波互作用的目的。高功率微波源往往又存在输出模式不纯的问题,例如输出渐变段中会存在模式转换产生的寄生模,过模输出波导的使用又会导致这种不纯加剧的可能。因此,针对这一问题,本文在耦合原理基础上设计了一个等孔等间距的TE02模式抑制器。通过软件仿真验证,TE02模式抑制器很好的将主波导中寄生模抑制到副波导,同时主波导中工作模式高效率高纯度的输出。