行波管是目前使用最多的微波电真空器件,它有着半导体器件所不具备的宽频带、高功率、可多摸工作、环境适应性强等诸多优点,在航空航天、电子对抗、保密通信等各个领域有着广泛的应用。行波管注波互作用过程是行波管工作过程中最为主要和核心的部分,其效率的高低将直接决定行波管性能的优劣,并影响到其背后巨大的经济价值。本文通过理论分析和仿真验证的方式,从以下几个方面研究了提高行波管互作用效率的方法:1.研究了行波管互作用效率分析的基本理论:利用纵向场法推导了带金属壁的螺旋导电面模型的色散方程,并验证其准确性;同时基于欧拉线性理论,推导了可作为注波互作用效率分析重要指标的相对相位角,并分析了其与基波相速间的关系。2.为了探究高频结构(特别是翼片结构)对行波管注波互作用效率的影响,并找到能够提高互作用效率的合理加载方式,我们基于某8~12GHz中宽频带螺旋线行波管,通过电子科技大学微波管模拟套装MTSS的HFCS模块建模,分别计算了T型、扇型翼片以及分离夹持杆加载时行波管的高频特性。分析了三种加载方式的结构参数出现变化时,其对高频参数以及电子效率的影响。并比较了三者导致反常色散的容易程度以及在色散分布大致相同的情况下耦合阻抗的大小。最后利用电子科技大学微波管模拟套装MTSS的BWIS模块对三种加载情况进行了互作用计算,得出了分离夹持杆结构是最能提高互作用效率的加载方式。3.为了进一步研究提高行波管注波互作用效率的方法,我们以负渐变动态相速渐变螺距分布结构为基础,研究了一种新型的带螺距凹槽的正跳变负渐变螺距分布结构。以相对相位角为参照,分析了这种新型结构主要参数变化时对基波和高次谐波相对相位角的影响,并比较了这种新型结构与普通结构在提升互作用效率上的差异。最后为这种新型结构提供了一种可以参考的设计方法。