行波管具有频带宽、功率大、效率高等特点,在国防装备和人民的日常生活中都有广泛的应用。近年来随着行波管计算机辅助设计(CAD)技术的快速发展,微波真空器件性能也得到了大幅提高。本学位论文在“螺旋线行波管高频系统的仿真设计与实现”课题项目的指导下,基于多本行业教科书和国内外最新的文献,运用三维仿真软件对螺旋线行波管输能系统和高频注波互作用系统进行了仿真优化工作。1.本论文采用三维仿真软件CST对输能系统的驻波进行模拟。在模拟前先对该软件进行了简要介绍,分析了该软件的三种求解方法,最后结合传输线特性阻抗的定义编写一套后处理程序,运用于驻波分析。对高频注波互作用系统本论文采用的是由电子科技大学所编写的MTSS软件。该软件主要是针对行波管开发,使用简便,计算精度高,对该软件的构架和模拟器做了简要介绍。2.针对宽带螺旋线行波管输能系统的研究。在行波管传输理论的基础上,结合国外一只较为成熟的螺旋线行波管TH3968的输能系统,运用三维仿真软件CST设计并优化出一种驻波更小、结构更简单的新型输能结构。通过装管验证,仿真计算结果和实测结果基本一致,且全频带驻波在1.5左右,满足了宽带螺旋线行波管的需求。3.针对空间螺旋线行波管高频注波互作用系统的研究。在研究了各种注波互作用的设计参量和如何提高注波互作用效率的方法后,结合多篇国内外最新的文献独立设计了一只空间行波管注波互作用结构,并运用三维仿真软件MTSS进行了多次仿真优化。将最好的优化结果装管验证,实测结果和仿真结果基本一致,达到了研制要求。不仅如此,本论文还对空间行波管的非线性指标进行了优化工作,同样取得了较好的效果。4.本论文分别运用两种三维仿真软件对螺旋线行波管的两个关键技术进行了研究。实验表明,利用三维仿真软件对行波管结构进行模拟是一种快速,有效的优化手段,且实测结果和软件计算结果基本吻合,运用此方法不仅能够大大缩短行波管的研制周期,还能降低研制费用。