螺旋线行波管宽频带、高功率、高效率以及高增益的特性使其广泛应用于雷达、电子干扰、卫星通信等领域。特别是电子干扰与抗干扰技术的飞速发展,需要螺旋线行波管具有更宽的工作频带和更高的输出功率,因此深入研究螺旋线行波管拓宽工作频带和提高输出功率的方法,具有重要的理论价值和现实意义。本论文针对一只工作频段为2~6GHz的螺旋线行波管,旨在实现超宽频带内的大功率输出,主要采用模拟仿真和实物测试手段,重点对该管高频结构和输能装置进行了优化设计。本论文的主要工作和创新点如下:1)运用HFSS软件完成了2~6GHz螺旋线行波管的高频结构设计工作,并就扇形加载翼片的尺寸参数对高频特性的影响进行了研究分析,较好实现了慢波结构在超宽频带内保持平坦色散的目标。2)利用ORION软件设计了慢波电路,重点研究了不同螺距跳变方式对注-波互作用的影响,分析了螺距正跳变抑制二次谐波增长的机理,并通过模拟仿真得到了初步验证。在此基础上提出了一种新的螺距负-正跳变技术,综合了螺距正跳变和螺距负跳变各自的优势,很好地解决了提升基波输出功率和抑制二次谐波增长的矛盾,为超宽频带行波管设计提供了新思路。3)研究了一种新的谐波抑制技术——磁场跳变技术,利用磁场改变电子注的形态、质量和各次谐波的相对相位,有效抑制了二次谐波增长,并将二次谐波能量转化为基波功率输出,为行波管设计探索了一种新方法。同时分析研究了电子注径向速度变化对注-波互作用的影响,并对借助该影响实现增大基波输出、抑制二次谐波的可能性进行了初步探讨。4)在CST软件中对螺旋线行波管的输能机构进行建模仿真,优化得到了具有低反射系数的输能结构,并就如何使输能装置与螺旋线实现匹配连接作了对比分析,提出了一种渐变平滑的连接方式,将整管的驻波比降到了1.24以下,有效提升了超宽带行波管的传输性能。5)完成了产品实物测试,将理论仿真结果与初样实测数据进行比较,分析了其数据变化趋势和存在差异的原因;并就实物实测数据中突出存在的“低频端电子散焦严重、基波输出功率偏低”的问题进行了分析探讨,给后续实物研制提供了参考意见。