潘尼管是可以在mm波段产生合适高功率的一种快波电子管器件。它与回旋管相比更有利于克服模式竞争问题,要求的磁场也更低。潘尼管有着非常广阔的应用前景。欧美等多个发达国家对这种器件做了深入的理论研究与实验探索,但是迄今为止,国内对潘尼管的理论研究和实验研究都相对较少。到目前为止研究的潘尼管方案仅限于无内导体的情况,本文对3次谐波的内外开槽结构潘尼管进行了初步研究。首先,本文综述了潘尼管的研究现状和发展趋势,并分析了潘尼管的特点及工作原理。采用场匹配法结合麦克斯韦方程详细推导了内外开槽结构波导的场分布表达式及其特征方程。利用自编程序对内外开槽结构波导中2π模式的传播特性进行了分析,利用CST仿真软件分析其输出耦合效率。其次,采用非自洽非线性理论方法进行分析,计算出内外开槽结构波导潘尼管的功率、电子效率等。利用小信号理论和缓变截面波导谐振腔理论分析了内外开槽结构潘尼管的色散特性及起振电流公式、纵向场分布。最后,结合分析结果给出潘尼管的设计参数,计算有载品质因数和建立回旋发射模型。给定潘尼管输入电压、电流等计算出拉莫半径等仿真参数。利用MAGIC软件对外开槽结构潘尼管进行了热腔模拟,得到输出频谱、天线部分电流、输出功率及电子效率等。